隨機(jī)伺服變速器打破國(guó)外制動(dòng)能量回收技術(shù)壟斷

車速已經(jīng)超過(guò)40公里/小時(shí)了，而發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速仍然是700轉(zhuǎn)；汽車剎車后發(fā)動(dòng)機(jī)停止了轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車重新起步加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)卻仍在休息；下陡坡時(shí)不用踩剎車踏板，汽車也能一直平穩(wěn)行駛……這是在北京西郊的一個(gè)工廠內(nèi)，北京玖鼎力源科技有限公司總工程師劉艷陽(yáng)駕駛一輛“智能”車的場(chǎng)景。

據(jù)介紹，該車輛裝載了劉艷陽(yáng)的最新發(fā)明成果——隨機(jī)伺服變速器，可使汽車節(jié)能40%到60%，減少排放50%到80%。

“從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)說(shuō)，在剎車的過(guò)程中，汽車的一部分動(dòng)能被白白浪費(fèi)掉了。如何將汽車剎車時(shí)的能量損失進(jìn)行回收并加以利用，以降低污染排放，一直是無(wú)數(shù)汽車工程師努力的目標(biāo)。”劉艷陽(yáng)說(shuō)。

制動(dòng)能量回收是現(xiàn)代電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力車最重要的技術(shù)之一，它最早應(yīng)用在不計(jì)成本、不計(jì)投入的一級(jí)方程式賽車（F1）上，比如漢米爾頓的MP4-24賽車搭載動(dòng)能回收系統(tǒng)后，每6.7秒可額外增加400kJ?。?0bhp）的馬力，每圈所用的時(shí)間減少0.3秒至0.5秒。

目前，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)掌握在少數(shù)國(guó)外汽車廠商手中，該技術(shù)僅應(yīng)用在一些中高端的車型上，比如奧迪、寶馬、特斯拉等，且多數(shù)用于混合動(dòng)力車輛，國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)汽車和新能源車尚未打破這一技術(shù)壟斷。

經(jīng)過(guò)十多年潛心研究，劉艷陽(yáng)和他的團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了“液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)”，利用這個(gè)系統(tǒng)可以大幅度改進(jìn)汽車制動(dòng)能量回收的效率。“液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)”不但可以代替油電混合動(dòng)力和當(dāng)前的液壓混合動(dòng)力技術(shù)，還可代替汽車的傳統(tǒng)變速器（離合器和手動(dòng)箱、液力變矩器和自動(dòng)箱、CVT變速箱等）。

據(jù)劉艷陽(yáng)介紹，液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)液壓馬達(dá)泵、兩個(gè)液壓閥和一個(gè)液壓蓄能器等元件組成。其中，一號(hào)液壓馬達(dá)泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，不僅可以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，而且還可以把液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；二號(hào)液壓馬達(dá)泵則與汽車的驅(qū)動(dòng)橋連接，將來(lái)自1號(hào)液壓馬達(dá)泵輸出的液壓能和來(lái)自蓄能器的液壓能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，同時(shí)還可以把汽車在制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，儲(chǔ)存在蓄能器中。

當(dāng)汽車在制動(dòng)過(guò)程中，二號(hào)液壓馬達(dá)泵將車身的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓能，儲(chǔ)存在蓄能器中。當(dāng)汽車再次起步加速時(shí)，這些液壓能量通過(guò)液壓閥釋放出來(lái)，通過(guò)二號(hào)液壓馬達(dá)泵，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)汽車。當(dāng)蓄能器儲(chǔ)存的能量將要耗盡時(shí)，液壓閥會(huì)把最后這些能量分配給一號(hào)液壓馬達(dá)泵，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

也就是說(shuō)，當(dāng)汽車在下坡行駛時(shí)，車身的勢(shì)能會(huì)被二號(hào)液壓馬達(dá)泵轉(zhuǎn)化為液壓能，通過(guò)液壓閥分配給一號(hào)液壓馬達(dá)泵，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而牽阻汽車下坡。由于變速器的傳動(dòng)比范圍很寬，而且在改變傳動(dòng)比過(guò)程中不間斷動(dòng)力，所以汽車下坡的速度很容易得到精確維持，實(shí)現(xiàn)定速自動(dòng)巡航行駛的效果。

據(jù)介紹，要保證這套系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定，一大難點(diǎn)是要有轉(zhuǎn)速高、功率高、效率高的液壓馬達(dá)泵。目前，劉艷陽(yáng)研發(fā)的液壓馬達(dá)泵比同等重量的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)功率大10倍以上（油電混合公交車的電機(jī)功率為80千瓦左右，劉艷陽(yáng)研發(fā)的同等重量的液壓馬達(dá)泵，功率可達(dá)900千瓦左右），效率也比電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)高出10個(gè)百分點(diǎn)以上。

除了可以在汽車上應(yīng)用之外，隨機(jī)伺服變速器還有多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，其改進(jìn)型可代替修井機(jī)、鉆機(jī)、裝載機(jī)和拖拉機(jī)等工程機(jī)械的傳統(tǒng)變速器，節(jié)能效果明顯。“機(jī)器人(23.700, 0.09,0.38%)應(yīng)用了我們的隨機(jī)伺服變速器后，可以準(zhǔn)確抓取5噸重物的同時(shí)回收重物勢(shì)能。應(yīng)用該系統(tǒng)推進(jìn)器后的水面飛船，時(shí)速可以達(dá)到200節(jié)。”劉艷陽(yáng)介紹說(shuō)。