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电动研习社:动能回收的那些小门道

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  [汽车之家 电动车用车]  纯电动车如何提升续航?厂商为解决这个问题已经将纯电动车“武装到了牙齿”,比如不断提升动力电池技术、不断降低风阻,甚至轮圈都采用了所谓的“低风阻轮圈”。就提升续航而言,其实还有一个我们不得忽视的技术,那就是动能回收。它除了使纯电动车开起来会获得与燃油车截然不同的感受,你知道它的前世今生、它为我们带来的好处?

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● F1也配动能回收系统

  在说纯电动车的动能回收之前,我们先看看三类能量回收的例子,它们与纯电动车的性质不同,应用了不同的技术原理、逻辑,也获得、实现了不同的效果与目的,但都是把“本会浪费的能量回收起来”的方案。比如2009年F1引入了“机械飞轮动能回收系统”,其目的是通过技术来储能,当车辆需要更大动力时,能量在短时间内被释放,这与如今新能源车所采用的动能回收系统性质不同。

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  机械飞轮动能回收系统的原理简单,通俗来说,我们可以把飞轮理解为储能装置,类似于儿童玩具回力车的弹簧一般。当车辆制动可进行动能回收时,动能通过无级变速箱传入飞轮,飞轮通过高速旋转积蓄能量。

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  从系统结构图来看,该系统还需要无级变速箱、齿轮组等多个组件作为辅助,这不是白白增加过程、增加系统重量吗?飞轮要通过提升旋转速度来增加所储动能,比如Flybrid公司研发的机械飞轮最高转速已达60000r/min左右,这显然无法与发动机、车轮转速相匹配,所以中间需要“无限变速式无极变速箱”来传递动能。

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  此外,为达到不浪费发动机动能、释放动能的目的,与无极变速箱连接的传动轴上还配有一个车桥侧离合器。当无需回收动能时,离合器断开,飞轮不回收动能;当飞轮所储蓄的动能需要被释放时,离合器结合,飞轮端动能通过齿轮与主变速箱输出端的发动机动力汇合,而后动力被传递到驱动轮。

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  我们可以发现这套系统其实不存在电机、电池,这是因为F1必须要考虑车重因素,所以机械飞轮储存的能量有限,可释放动能的时间也往往就在10秒以内,这适合于赛车短时间内的动力提升,但并不适用于民用车。

● 混动车型采用动能回收的例子

  F1的机械飞轮无法储存太多能量,但新能源车型本身就需要配备电池组,这岂不是正好让回收的动能有了去处?包括纯电动车和混动车型,电池组都成为了动能的归宿。混动车型拥有发动机,它可以回收发动机的动能,比如丰田的THS混动系统。避免动能浪费,车辆能效得到提升也就意味着能耗的降低,所以新能源车型的经济性表现,应该说离不开动能回收技术的帮助。

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  粗略的来说,丰田THS系统的E-CVT变速箱包括了MG1发电机和MG2驱动电机。当发动机动力过剩或其处于怠速但不需要动力输出时,动能即通过MG1转化为电能被输送到电池组内;当车辆需要动力输出,MG2作为驱动电机协助发动机输出动力;此外,MG1还有个额外的作用是调速,它使发动机尽可能在经济区间工作,这与动能回收没有关系,所以我们也就不详聊了。

● 额外说一种“奇葩的动能回收”

  无论是机械飞轮动能回收还是回收发动机的动能,它们都是回收了“驱动部分”的能量。其实从广义上来说,动能回收系统还包括吸收车身颠簸这种形式,它被称为“车身液压式动能回收系统”。

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  在车辆经过颠簸时,车身上下运动也存在动能,从原理上来说,车身液压式动能回收正是回收了这部分动能,并将其转换为电能或其它能量来驱动车辆。通常来说该类动能回收系统具备活塞式液压泵,车身的上下运动会将液压油压入储能罐,在需要时,具备压力的液压油可驱动发电机发电,从而达到动能回收再利用的效果。

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  这种动能回收方式并不是空穴来风,其实在2015年左右,奥迪就曾发布了一套名为electromechanical Rotary Damper(简称eROT)的底盘悬架系统,该系统就利用电动机械旋转减振器代替了传统的液压减振器。奥迪曾对该系统进行了测试,在高速公路、乡村道路以及纽伯格林赛道三种不同的路况,其能量回收功率在3-613W左右。

文章标签: 电动车用车 用车宝典
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