纯电动清扫车整车控制器

张 华 张子吟 游恒浩

(邢台职业技术学院，河北 邢台 054000)

1 整车控制器的组成部分

在纯电动清扫车的整车控制系统中，包含了3个方面，其中有执行层、中间层和组织层[1]。每一层次都发挥各自的作用，进而构建出闭环式的控制系统，完成对纯电动清扫车的操控。其中，整车控制器则是纯电动环卫车控制系统的核心部件，在具体应用中则由安全故障管理层、数据交换层、能源管理层以及驾驶员意图解释层等部分组成，它们根据性能承担着相应的职责，发挥着结构价值。

2 纯电动清扫系统工作原理

纯电动清扫车包含了行驶系统和清扫系统2个部分。首先，行驶系统由驱动电机、车辆底盘、转向系统以及电池组等部分组成，主要控制整个车辆的行驶、转向等工作。其次则是清扫系统，其中包括了传送带、扫盘、垃圾收集系统以及滚刷等部分，在运转中喷嘴初步向路面洒水，其中尘土和垃圾则相应会由前边刷运送至滚刷前边部分集中起来，而滚刷则会将集中起来的尘土垃圾扫入到传送带，然后由传送带输送至垃圾箱。垃圾箱则装置有自卸倾倒结构，使其进入到垃圾处理点。在运转过程中，同时吸入垃圾和尘土的风机，通过滤尘设备对流动气流和垃圾尘土进行分离，然后排出干净的空气。在清扫系统中的滚刷和清扫盘结构中具备升降和左右移动的功能，可以很好地满足清扫需求。当明确纯电动清扫车主要的系统结构和工作原理后，开发工作人员可以对控制需求和控制系统进行分析，进而设计相应的方案。

3 开发纯电动清扫车整车控制器的方法

3.1 对控制需求和控制系统进行分析

在纯电动清扫车整车控制器的开发中，要特别明确控制系统的需求和具体实现办法。首先，清扫动作。由于在清扫过程中包括传送带、滚刷、扫刷和风机要满足同时动作的需求，所以可以统一设置一个清扫按键来控制；其次，扫刷电机的控制。需要以路面的宽度为标准对横向的距离进行控制，所以在系统控制中要独立设计横向移动部件。由于纯电动清扫车运行的道路平整度较好，扫刷由此可以保持一致性，将升降动作同时进行控制。再次，洒水和倾倒的控制要求。纯电动清扫车的洒水动作需要依靠水泵来完成，它并不要求持续性运转，所以可以设置独立的开关进行控制。而在倾倒控制上，主要来自垃圾箱这一部分的要求，在完成倾倒后还需要实现回位，所以要借助液压阀和液压泵，安设自复位按键开关完成控制需求。

3.2 软件设计方案

在整车系统控制功能中，上层程序是核心部分，底层程序的作用是控制硬件设备，对于纯电动清扫车而言，底层程序是整车控制单元运行获取安全、稳定的前提条件。在具体的设计过程中，首先在底层软件中要考虑纯电动车清扫车控制器的主程序，它会呈现出无限循环的运行模式，但控制单元在到达主程序之前，则需要完成初始化操作。当到达主程序之后，采集端口信号需要借助底层程序来实现，进而传输到主程序，经过控制算法来完成计算。设计至最后，则要在执行部件中获取相应的结果，进而完成系统的有效性控制；其次则是上层程序的控制。在纯电动清扫车中，控制软件可以将其状态划分为多个模式，而不同的模式需要判别出对应的入口条件，即控制软件要进行综合性的判断，以此为前提条件来判定整车系统的状态，其中在判断过程中所依据的要素有清扫车的状态、加速踏板和制动踏板的位置、电池状态等。然后再以整车系统的实际状态来采取对应的解决策略，同时发出整车运行过程中最高转速的控制。

3.3 硬件设计方案

纯电动清扫车整车控制器在开发中对于硬件的设计包含了MCU模块、CAN通信模块、模拟信号收集和调节模块、数字信号收集和调节模块[2]。首先，MCU块属于整车控制器的核心部件，它有着收集、处理数据的功能，并且还可以有效控制输入的命令。在设计中根据纯电动清扫车的需求，在硬件电路设计中采用相应的处理器，确保它有较强的适应能力，能够达到纯电动清扫车的标准要求。在CAN通信模块的设计上，关于处理系统的内部要设置符合相应标准的总控制器；关于模拟信号收集和调节模块的设计，纯电动清扫车整车控制系统需要收集相关的数据信号，包括了每个部件模拟型传感器信号、加速踏板开度信号等。通常来说，模拟量没有较大的变化频率，置于相对稳固的状态，但是当整车控制器其他零部件进行干扰时，将会出现严重的信号失真情况。所以为了防止这些因素的干扰，需要在纯电动清扫车硬件方案的设计中运用RC地滤波电路。除此之外，在设计数字信号采集和调节模块中要采集相应的数字信号内容，其中包含了点火开关位置信号、档位开关信号。

3.4 对开发的整车控制器实行可靠性测试

纯电动清扫车在完成整车控制器设计后，各个系统、模块被组合，有了相应的功能，为保证应用的效果和可靠性，则要求测试整车控制器。通常来说，测试的内容有多个标准，测试人员需要按照具体的标准一一完成测试。首先，要对纯电动清扫车控制器的温度进行测试。但要注意的是在特定高温和低温静置一定的时间之后对相应的部件性能进行测试；其次，要实施老化测试。关于这一内容的测试，控制器在接通电源连续工作标准的时间以后开展测试工作；再次，振动测试。这一环节的测试需要对电动车控制器的频率、加速度以及振幅进行有效地控制，且要保证测试的时间超过15min。最后，则要测试纯电动清扫车整车控制器的电磁兼容性，在长时间特殊的工作环境中，控制器会受到多种因素的干扰，所以要测试干扰性，判断在其它因素的影响下控制器是否会正常运转。

4 结语

关于纯电动清扫车的开发需要充分地结合它所处的工作条件以及工作环境，进而明确整车控制器的组成部分和整车控制系统的结构，以确保开发的过程能够达到各项功能的应用标准，继而展开软件方案和硬件方案的设计，最后实施可控性测试，从而确保纯电动清扫车整车控制器达到稳定运行的状态。