制動(dòng)能量之外 汽車能量回收可還有得“玩”

 傳統(tǒng)汽車存在嚴(yán)重的能量浪費(fèi)現(xiàn)象，例如制動(dòng)時(shí)汽車動(dòng)能的浪費(fèi)，汽車振動(dòng)時(shí)懸架耗散掉的能量以及發(fā)動(dòng)機(jī)隨廢氣帶走的熱量等，而在當(dāng)前資源愈加緊缺、節(jié)能減排已然刻不容緩的情況下，如果能減少這一現(xiàn)象的發(fā)生，對于車企甚至整個(gè)行業(yè)都是十分有意義的事情。對此，車企采取的措施是將這些能量進(jìn)行回收再利用，也就是把將要耗散在空氣中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑蛘咂渌问降哪芰窟M(jìn)行存儲利用，為車上電器設(shè)備供電以及驅(qū)動(dòng)汽車等。

而說到汽車能量回收，相信很多人首先想到的就是制動(dòng)能量回收。這源于這一方式在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中最為常見，尤其在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的趨勢下，由于有了能量管理系統(tǒng)，使得制動(dòng)能量回收系統(tǒng)基本上成為這兩種車型的“必備品”。而事實(shí)上，在這一方式之外，車企和零部件廠商還進(jìn)行了其它一些有關(guān)能量回收的嘗試來進(jìn)一步挖掘其潛能，而正如以上所提到的，它們所要回收的能量可能來自于減振器動(dòng)能，也可能來自于排氣熱能。

本文主要針對制動(dòng)能量回收系統(tǒng)以及其它兩種主要的汽車能量回收方式進(jìn)行介紹分享，歡迎關(guān)注。

制動(dòng)能量回收

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在城市工況中，制動(dòng)消耗的能量占總驅(qū)動(dòng)能量的50 %左右，如若對這部分能量進(jìn)行回收，將產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的工作原理并不難理解，簡單來說，就是當(dāng)駕駛員釋放油門踏板或施加制動(dòng)，車輛減速，產(chǎn)生了多余的能量，而制動(dòng)能量回收系統(tǒng)將多余的能量回收，在發(fā)電機(jī)控制單元的調(diào)節(jié)和控制下，將發(fā)電機(jī)的電壓升高，給電池系統(tǒng)進(jìn)行充電，將多余的能量以電能的形式回收儲存。

目前，這一技術(shù)的應(yīng)用已很常見。鈴木即將于3月份的日內(nèi)瓦車展上發(fā)布的小型概念車鈴木G70便搭載了這一系統(tǒng)，另外其還配有啟/停系統(tǒng)。這款概念車并未搭載混動(dòng)系統(tǒng)，而是搭載了一臺0.8T的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)了解，得益于這一整套動(dòng)力系統(tǒng)，結(jié)合輕量化車身設(shè)計(jì)，鈴木G70的百公里油耗僅為3.76L，二氧化碳排放量為70g/Km。除了鈴木之外，華晨寶馬、馬自達(dá)、奧迪、上汽榮威等也已在相關(guān)車型上應(yīng)用了這一技術(shù)。 　

如此來看，這樣一種技術(shù)理應(yīng)投入大規(guī)模應(yīng)用。但現(xiàn)實(shí)是，要實(shí)現(xiàn)較好的制動(dòng)能量回收，不僅能量管理系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的軟件要專門進(jìn)行開發(fā)和改進(jìn)，還要解決如何保證制動(dòng)的穩(wěn)定性，以及如何進(jìn)行能量的有效存儲和利用，提升能量回收效率等問題，而這可能會帶來技術(shù)和成本上的挑戰(zhàn)。為此，不同企業(yè)的技術(shù)路線有一定差別，實(shí)際應(yīng)用效果也褒貶不一。

懸架能量回收

汽車在道路上行駛時(shí)，路面不平會引起汽車的振動(dòng)。通常情況下這部分振動(dòng)機(jī)械能由汽車懸架減振器以摩擦的形式轉(zhuǎn)化為熱能，最終耗散在空氣中。隨著汽車節(jié)能要求的提高，一種既可以改善汽車的行駛平順性又可以回收振動(dòng)能量的饋能懸架應(yīng)運(yùn)而生。

饋能懸架根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式可以分為機(jī)械式、電磁式及混合式，以電磁式饋能懸架為例，其采用機(jī)/電轉(zhuǎn)換裝置（電機(jī)）代替?zhèn)鹘y(tǒng)阻尼器，將車輪和車體之間相對運(yùn)動(dòng)化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，將車輪或車身的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行存儲，用于懸架的主動(dòng)控制或者為其他電器設(shè)備供電。

在實(shí)際應(yīng)用方面，奧迪是較早投入相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)之一。早在2014年就有消息稱，奧迪正在開發(fā)一款用來回收“懸架能量”的系統(tǒng)。與前面所說的饋能懸架原理一致，在車行駛過程中，減震器會逐漸升溫，由此產(chǎn)生的熱量一般都會散逸到空氣中浪費(fèi)掉，而奧迪推出的新系統(tǒng)通過發(fā)電機(jī)將這些能量回收?；厥盏哪芰慷紝Υ嬖陔姵亟M中，用來為混動(dòng)車動(dòng)力總成中的電機(jī)或傳統(tǒng)汽車的電力電器元件供電。這項(xiàng)系統(tǒng)可以減輕內(nèi)燃機(jī)的工作負(fù)荷，提升燃油經(jīng)濟(jì)性，這項(xiàng)系統(tǒng)還可以從電池中抽取能量對懸架進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)不同的駕駛感受。

根據(jù)相關(guān)消息，這款懸架能量回收系統(tǒng)已于2015年下半年正式發(fā)布，而2016年的相關(guān)報(bào)道顯示，奧迪計(jì)劃使用一種帶機(jī)電轉(zhuǎn)換功能的減震器（奧迪稱之為eROT）取代傳統(tǒng)的懸掛系統(tǒng)，所說的應(yīng)該就是這一系統(tǒng)。奧迪還稱其在德國的路試中平均可以獲得100-150瓦的能量。不過據(jù)了解，這套eROT系統(tǒng)目前仍舊處于原型機(jī)的階段，會否量產(chǎn)以及何時(shí)量產(chǎn)都不確定。

只能說，如果奧迪的這一系統(tǒng)能夠得以成功應(yīng)用，無疑將對整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生有利的影響。

排氣熱能回收

據(jù)了解，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的三分之一能量以熱能的形式通過排氣系統(tǒng)流失。相關(guān)研究報(bào)告也顯示，在對采用朗肯循環(huán)的小型車用汽油機(jī)排氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行的研究中，通過發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量分析發(fā)現(xiàn)，在主要運(yùn)行工況內(nèi)，通過排氣帶走的能量占所消耗燃料能量的25％-40％，排氣溫度為500—750℃，具有較高的回收潛力。由此可以看出，實(shí)現(xiàn)對這些熱能的重新收集并利用，將有望實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的節(jié)能效果。

韓國現(xiàn)代集團(tuán)的一款緊湊車型IONIQ上便裝載了排氣熱能回收系統(tǒng)，成為世界首例。據(jù)了解，現(xiàn)代新款I(lǐng)ONIQ混合動(dòng)力車和插電式混合動(dòng)力車上所裝載的是由佛吉亞開發(fā)的緊湊型排氣熱能回收系統(tǒng)，根據(jù)美國環(huán)保署聯(lián)邦測試程序(FTP20)測試，可節(jié)省近3%的燃料消耗。佛吉亞稱，這一能量回收系統(tǒng)尤其適用于未來迅猛發(fā)展的混合動(dòng)力車輛。

根據(jù)相關(guān)資料，在這一系統(tǒng)中，排氣熱能通過整合在排放管線上的氣體/液體交換器進(jìn)行回收，近3千瓦能量被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，用來加熱發(fā)動(dòng)機(jī)和駕駛艙。這樣可使混合動(dòng)力車長期處于電動(dòng)模式，從而提高燃料的經(jīng)濟(jì)性并減少二氧化碳的排放。此外，汽車制造商可以縮小或者舍棄昂貴的電子輔助座艙加熱器。一旦達(dá)到設(shè)定的冷卻溫度，將激活控制閥，使該系統(tǒng)完成分路，避免發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。

該公司還稱，在這一系統(tǒng)中，通過更快速地預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)和提高電動(dòng)模式使用率，將可節(jié)省約7%的燃料消耗。如若這一構(gòu)想成真，對于正苦于應(yīng)對不斷加嚴(yán)的油耗和排放標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)們來說無疑是個(gè)好消息。

另據(jù)了解，現(xiàn)代IONIQ Hybrid近日在美國開始銷售，現(xiàn)代IONIQ純電動(dòng)版和油電混動(dòng)版車型也將于今年3月正式以進(jìn)口形式在國內(nèi)上市。也就是說，這一系統(tǒng)即將接受市場的初步檢驗(yàn)，至于結(jié)果如何，我們拭目以待！

蓋世小結(jié)：其實(shí)，在汽車上還有不少諸如剎車、懸架、排氣之類的可以回收能量的地方，而企業(yè)所要做的就是：去發(fā)現(xiàn)，去研究，去檢驗(yàn)，也只有如此，在不斷加嚴(yán)的排放和油耗標(biāo)準(zhǔn)面前才能更有底氣，更有發(fā)展?jié)摿ΑＴ诖?，期待未來會有更多的適應(yīng)市場的新技術(shù)出現(xiàn)！