想過(guò)嗎?當(dāng)你踩下制動(dòng)踏板時(shí),丟失的動(dòng)能實(shí)際上也是在犧牲之前所消耗的燃料,不過(guò)能量回收技術(shù)卻能有效降低這種浪費(fèi)。現(xiàn)在不僅僅是新能源汽車,甚至那些采用傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式的車輛也開(kāi)始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)表示出了青睞,而能量回收技術(shù)也由此成為了一個(gè)趨勢(shì)。
所謂能量回收技術(shù),是通過(guò)一種或多種儲(chǔ)能裝置將車輛的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量,以便汽車再次使用,從而提高車輛能量利用率。由儲(chǔ)能方式的不同,能量回收可以分為飛輪式、液壓式以及電化學(xué)儲(chǔ)能式三種。
連F1賽車都青睞的“飛輪”
飛輪動(dòng)能回收系統(tǒng)是十年前研究電動(dòng)車時(shí)最熱門的方案之一,直到近幾年發(fā)展勢(shì)頭才被氫燃料電池所取代,它的原理與孩子們的回力玩具車非常相似。旋轉(zhuǎn)的飛輪具有一定的動(dòng)能,而系統(tǒng)的能量也正是以此為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換的。車輛行駛時(shí),由外力帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn);而當(dāng)車輛需要額外的動(dòng)力輔助時(shí),飛輪可以直接以機(jī)械能的形式輸出,或是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電能。由于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)只能是在汽車運(yùn)行時(shí)靠飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)暫時(shí)儲(chǔ)存能量。在汽車停止后,飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能量也就被隨之徹底釋放,于是一些車輛上還裝有與之相配套的蓄電池,可以在熄火時(shí)儲(chǔ)存飛輪上剩余的能量。
2009年開(kāi)始,F(xiàn)1賽車運(yùn)動(dòng)引入了KERS動(dòng)能回收系統(tǒng),而其中雷諾F1車隊(duì)所用的技術(shù)就是基于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)而來(lái)的。雷諾F1賽車的飛輪被包裝在一個(gè)真空盒內(nèi),以64 500 r/min的超高速旋轉(zhuǎn),理論上,它能提供60 kW的最大功率和130 N#8226;m的最大扭矩,而這對(duì)于一直都是通過(guò)小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)字來(lái)決出勝負(fù)的F1運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),顯然是至關(guān)重要的。
液壓能量再生系統(tǒng)多應(yīng)用于商用車
液壓能量再生系統(tǒng)則多應(yīng)用于大型商用客車。這種方式可以在車輛減速時(shí),將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能儲(chǔ)存在液壓蓄能器內(nèi),這時(shí)車輛行駛阻力增大,車速降低直至停車。而當(dāng)車子起動(dòng)或加速時(shí),儲(chǔ)存的液壓能則可以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,并釋放給汽車,以增加汽車動(dòng)能的過(guò)程。
電池-電機(jī)能量回收系統(tǒng)成為主流
電池-電機(jī)能量回收系統(tǒng)是電化學(xué)儲(chǔ)能方式的一種,目前這種方式已成為了能量回收的主流技術(shù),各大廠商所有為民用車輛開(kāi)發(fā)的能量回收系統(tǒng),都全部采用了這種方式。不過(guò)被廣泛采用的電池-電機(jī)能量回收系統(tǒng)同樣也不可能做到100%的能量回收,能夠達(dá)到20%~30%的回收率就已是一個(gè)很不錯(cuò)的成績(jī)了。因?yàn)橹苿?dòng)時(shí)最重要的是安全地把車輛停下,其次才是回收能量,所以在制動(dòng)過(guò)程中,能量回收裝置不能對(duì)制動(dòng)產(chǎn)生不良效果;另一方面,能量回收還受到電池最大充電功率、電池電量的限制,把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程中,必須是發(fā)動(dòng)機(jī)連接的車輪才有效。
目前,各大廠商的混合動(dòng)力車型、純電動(dòng)車和氫燃料電池車全部裝備有電池-電機(jī)能量回收系統(tǒng)。日本的一些汽車制造商由于在油電混合技術(shù)方面起步較早,因此能量再生技術(shù)上也是造詣?lì)H深,除了在混合動(dòng)力車型銷量上遙遙領(lǐng)先的豐田之外,本田也是一個(gè)技術(shù)代表。目前本田的IMA系統(tǒng)(集成式電機(jī)輔助動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng))已發(fā)展到第四代,其核心是一臺(tái)功率為15 kW的無(wú)刷電動(dòng)機(jī),它被安裝在1.3 L直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)和一款無(wú)級(jí)變速器之間,電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間直接相連。當(dāng)汽車點(diǎn)火時(shí),這臺(tái)超薄的電動(dòng)機(jī)扮演普通起動(dòng)機(jī)的角色,并在汽車加速的過(guò)程中,作為輔助動(dòng)力協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)工作。而當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí),它會(huì)立即切換到發(fā)電機(jī)模式,即由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī),將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在最高電壓158 V的鎳金屬電池中,并在汽車下一次需要?jiǎng)恿Φ倪^(guò)程中釋放出來(lái)。
除了那些新能源汽車之外,一些與電力無(wú)關(guān)的汽油、柴油機(jī)車型也開(kāi)始應(yīng)用電池-電機(jī)能量回收系統(tǒng)。為了維護(hù)高性能和高效率的形象,寶馬早在幾年前就開(kāi)始了一項(xiàng)名為“高效動(dòng)力”(EfficientDynamics)計(jì)劃,能量回收就是其中的重要部分。例如早在2008年時(shí)推出的寶馬M3,其4.0 L V8汽油發(fā)動(dòng)機(jī)就配置了能量回收系統(tǒng),而在其后推出的新7系、X6、新5系等諸多車型中,均搭載了能量回收系統(tǒng)。寶馬的這套技術(shù)是通過(guò)對(duì)車載電源系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行智能化控制而實(shí)現(xiàn)的制動(dòng)能量回收功能,系統(tǒng)不僅能在車輛的減速和加速過(guò)程中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換,而且可以把車輛在加速和怠速時(shí)多余的能量進(jìn)行回收,有了這些新技術(shù)的支持,電力的產(chǎn)生幾乎完全不以消耗燃油為代價(jià)。