【摘" 要】隨著國(guó)家頒布的各項(xiàng)推動(dòng)新能源汽車發(fā)展政策的落地，以及近幾年新能源汽車技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，從政策和技術(shù)層面進(jìn)行雙向驅(qū)動(dòng)，使得環(huán)衛(wèi)車逐步由傳統(tǒng)燃油車向新能源車轉(zhuǎn)變。作為商用車客戶最關(guān)心的經(jīng)濟(jì)效益，如何盡可能降低整車能耗成為各家環(huán)衛(wèi)企業(yè)高度重視的問題。以某18t環(huán)衛(wèi)車底盤開發(fā)為例，基于后臺(tái)數(shù)以百輛的環(huán)衛(wèi)車運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析車輛行駛速度占比、能耗分布占比等，從車輛硬件、軟件兩方面進(jìn)行優(yōu)化，以便盡可能地降低車輛的運(yùn)行能耗，從而為客戶創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；能耗；硬件；軟件

中圖分類號(hào)：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）04-0015-04

Technology Application of New Energy Sanitation Vehicle with

Minimum Energy Consumption Design Based on Big Data Analysis

ZHAO Binliang，YANG Weihao，XIA Jingwu，HE Xing，LI Qian

（Changsha Zoomlion Environmental Industry Co.，Ltd.，Changsha 410221，China）

【Abstract】With the implementation of various policies issued by the country to promote the development of new energy vehicles，as well as the rapid development of new energy vehicle technology in recent years，bi-directional driving has been carried out from the policy and technical levels，gradually transforming environmental sanitation vehicles from traditional fuel vehicles to new energy vehicles. As the most concerned economic benefit for commercial vehicle customers，how to minimize vehicle energy consumption has become a highly valued issue for various environmental sanitation enterprises. Taking the development of an 18 ton sanitation vehicle chassis as an example，based on the operation data of hundreds of sanitation vehicles in the background，this paper analyzes the proportion of vehicle driving speed and energy consumption distribution，and optimizes the vehicle hardware and software to minimize the operating energy consumption of the vehicle and create greater economic benefits for customers.

【Key words】big data；energy consumption；hardware；software

近幾年新能源汽車發(fā)展很快，在乘用車新車銷量中新能源汽車占比已經(jīng)接近40%，作為商用車應(yīng)用的一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，環(huán)衛(wèi)車市場(chǎng)中新能源汽車銷售占比也已經(jīng)達(dá)到7.7%。2023年2月3號(hào)工業(yè)和信息化部、交通部等8個(gè)部門正式印發(fā)《關(guān)于組織開展公共領(lǐng)域車輛全面電動(dòng)化先行試點(diǎn)工作的通知》。隨著一系列政策的頒布，可以預(yù)見接下來新能源環(huán)衛(wèi)車市場(chǎng)將擺脫前幾年緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，將會(huì)成跨越式增長(zhǎng)，因此各家環(huán)衛(wèi)車企將會(huì)面臨越來越激烈的競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)會(huì)更關(guān)注高性價(jià)比車輛的開發(fā)，而作為高性價(jià)比車輛很關(guān)鍵的一點(diǎn)，車輛使用能耗能夠降低多少將成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。現(xiàn)就我司一款18t純電環(huán)衛(wèi)車底盤基于大數(shù)據(jù)分析下最低能耗設(shè)計(jì)方案進(jìn)行歸納與分析，本研究從車輛硬軟件方面盡可能優(yōu)化，降低車輛運(yùn)行能耗，從而為客戶提供更具性價(jià)比的產(chǎn)品。

1" 大數(shù)據(jù)分析

1.1" 后臺(tái)車輛運(yùn)行速度分析

通過調(diào)取后臺(tái)33個(gè)城市，104輛18t純電洗掃車，總計(jì)運(yùn)行1361天數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，得出純電動(dòng)洗掃車在一整天運(yùn)行過程中車輛速度占比分布，見表1。

根據(jù)表1，可以看出洗掃車普遍在低速下運(yùn)行，30km/h以下車速運(yùn)行時(shí)間占比達(dá)到90%，因此在洗掃車底盤設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選取應(yīng)該盡可能讓高效區(qū)間向低轉(zhuǎn)速偏移，以提高整體驅(qū)動(dòng)運(yùn)行效率，進(jìn)而降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行能耗。

1.2" 后臺(tái)車輛電量消耗分析

通過調(diào)取后臺(tái)數(shù)據(jù)，對(duì)純電環(huán)衛(wèi)車每日電量消耗統(tǒng)計(jì)如表2所示。

根據(jù)表2可以看出，按照季節(jié)來劃分，冬天運(yùn)行耗電高，同一耗電量冬季占比最低，因此如果要滿足全國(guó)80%客戶不分春夏秋冬使用需求，與以前車輛相比在不考慮降低能耗技術(shù)應(yīng)用前提下，車輛的電量匹配不能低于214×（1+10%）=235kW·h。其中，10%是每次工作完成后剩余最低電量，以保證車輛可以安全返回以及保證電池安全。

1.3" 后臺(tái)車輛每日工作距離及停車次數(shù)統(tǒng)計(jì)

通過后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，洗掃車每日運(yùn)行距離普遍都很短，但是停車次數(shù)很高，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

從表3數(shù)據(jù)中可以得出：洗掃車運(yùn)行車速低，停車多，相應(yīng)制動(dòng)會(huì)比較頻繁，因此需根據(jù)該工況優(yōu)化打氣泵控制策略，保證安全條件下打氣泵盡可能少開啟；另停車等待比較多，轉(zhuǎn)向電機(jī)也需要進(jìn)行優(yōu)化，保證安全條件下盡可能少開啟。通過采用盡可能少量開啟主要用電器件的策略以達(dá)到降低能耗的目的。

2" 方案設(shè)計(jì)

2.1" 動(dòng)力總成選擇

依據(jù)大數(shù)據(jù)分析，4～30km/h范圍內(nèi)車速作業(yè)時(shí)間占整個(gè)洗掃車作業(yè)時(shí)間的90%，因此期望動(dòng)力總成高效區(qū)間可以覆蓋4～30km/h車速運(yùn)行范圍，因10km/h運(yùn)行車速作業(yè)時(shí)間占整個(gè)洗掃車作業(yè)時(shí)間的47%，故期望動(dòng)力總成最高效轉(zhuǎn)速點(diǎn)落在10km/h運(yùn)行車速附近。為了兼顧成本、動(dòng)力與效率，選擇單電機(jī)+2擋變速器方案[1]，已有參數(shù)匯總?cè)绫?所示。

通過計(jì)算得：10km/h車速對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為10×6.166×3.24/0.377/0.486=1090r/min；4km/h車速對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為4×6.166×3.24/0.377/0.486=436r/min；30km/h車速對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為30×6.166×3.24/0.377/0.486=3270r/min。因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇可覆蓋轉(zhuǎn)速在400～3500r/min高效區(qū)間的電機(jī)，通過對(duì)選取的電機(jī)進(jìn)行仿真分析，得出轉(zhuǎn)速與扭矩關(guān)系MAP圖，如圖1所示。

雖然最高效區(qū)間并未在1000r/min附近，若要使拐點(diǎn)進(jìn)行偏移需更改電機(jī)電磁設(shè)計(jì)，時(shí)間長(zhǎng)、代價(jià)高，考慮到整體高效區(qū)間落在400～3500r/min范圍內(nèi)，因此該電機(jī)滿足要求。

2.2" 輕量化設(shè)計(jì)

電池包托架作為電池的安裝固定件對(duì)強(qiáng)度、可靠性要求很高，因此行業(yè)內(nèi)普遍都設(shè)計(jì)得很結(jié)實(shí)，整個(gè)電池包托架做得很重。分析某競(jìng)品18t純電動(dòng)車電池包托架，不僅整個(gè)框架橫梁、縱梁用了60×60×5的冷彎空心方管，前后還加了斜撐，以提高制動(dòng)、加速整體框架穩(wěn)定性[2]?？紤]到洗掃車運(yùn)行車速低，道路平整，電池包托架可取消前后斜撐以及型材可以適當(dāng)降低規(guī)格，因此新設(shè)計(jì)電池包托架采用60×60×4的冷彎空心方通。新設(shè)計(jì)電池包托架與競(jìng)品電池包托架模型對(duì)比如圖2所示。

對(duì)2個(gè)電池包托架進(jìn)行CAE仿真分析，分析如下所述。

1）2倍電池質(zhì)量下，新設(shè)計(jì)與競(jìng)品電池包托架應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)比情況如圖3所示。結(jié)果表明：2倍電池質(zhì)量下，2個(gè)電池包托架受力、變形數(shù)值相近。

2）行車方向提供0.65g的慣性加速度下應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)比仿真分析如圖4所示。

在縱向受力和變形方面，競(jìng)品要比新設(shè)計(jì)電池包托架小很多，綜合考慮洗掃車良好的工況特性，該受力跟變形能夠接受。電池包托架經(jīng)過輕量化設(shè)計(jì)后，相比競(jìng)品電池包托架，整體質(zhì)量降低35%。

2.3" 軟件優(yōu)化

2.3.1" 打氣泵、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制策略優(yōu)化

打氣泵、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制策略優(yōu)化見表5。拓寬氣泵啟停氣壓區(qū)間，避免氣泵頻繁啟動(dòng)；只有松掉手剎或者掛在D、R擋，油泵才工作。

2.3.2nbsp; 水泵、風(fēng)扇開關(guān)策略優(yōu)化

水泵、風(fēng)扇開關(guān)策略優(yōu)化見表6。根據(jù)電機(jī)、電控散熱要求，在允許范圍內(nèi)，水泵風(fēng)扇開啟溫度提高5℃，避免水泵、散熱風(fēng)扇頻繁開啟。

2.3.3" 能量回收策略優(yōu)化

將能量回收取消的車速由8km/h降低至3km/h左右，通過策略優(yōu)化實(shí)現(xiàn)所有擋位下均能回收，包括N、R、D以及擋位切換期間[3]。全工況回收策略如圖5所示。

3" 樣車對(duì)比測(cè)試

經(jīng)過一系列軟硬件優(yōu)化，新設(shè)計(jì)洗掃車底盤能耗相比競(jìng)品能耗會(huì)有一定幅度的降低，為了驗(yàn)證降低的比率，故生產(chǎn)了一臺(tái)樣車跟競(jìng)品車輛做對(duì)比測(cè)試。

1）加配到相同車重條件下在試驗(yàn)場(chǎng)相同工況下進(jìn)行等速測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見表7。

2）滿載條件下，在客戶實(shí)際作業(yè)道路按照客戶作業(yè)車速進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試數(shù)據(jù)見表8。

在總質(zhì)量相同的條件下，我司底盤比競(jìng)品底盤能耗低12.1%，如果考慮到輕量設(shè)計(jì)，在滿載條件下，我司車要比競(jìng)品車輕，整體能耗相比競(jìng)品車低18.1%。

4" 總結(jié)

因新設(shè)計(jì)底盤能耗相比競(jìng)品低18.1%，新一代洗掃車上裝加裝智能垃圾識(shí)別系統(tǒng)后，上裝能耗可降低約20%，因此整機(jī)能耗相比原先車型整體降低約20%，所以新款18t洗掃車配置的電池電量可減少至235×（1-20%）=188kW·h。電池成本占純電底盤成本近40%，電量的降低會(huì)帶來明顯的成本增效。依靠大數(shù)據(jù)分析，通過采用降低電量、降低質(zhì)量、優(yōu)化動(dòng)力總成、軟件策略優(yōu)化等方式，不僅能降低車輛成本，而且可以提升效率，能為客戶降低運(yùn)營(yíng)成本，從而提升了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王自強(qiáng)，嚴(yán)運(yùn)兵. 純電動(dòng)商用車能量回收策略優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2024，62（1）：39-44.

（編輯" 凌" 波）