制動能量之外 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，例如制動時(shí)汽車動能的浪費(fèi)，汽車振動時(shí)懸架耗散掉的能量以及發(fā)動機(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，尤其在電動汽車和混合動力汽車的趨勢下，由于有了能量管理系統(tǒng)，使得制動能量回收系統(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能，也可能來自于排氣熱能。
　　本文主要針對制動能量回收系統(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。
　　制動能量回收
　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在城市工況中，制動消耗的能量占總驅(qū)動能量的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，車輛減速，產(chǎn)生了多余的能量，而制動能量回收系統(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系統(tǒng)，而是搭載了一臺0.8T的渦輪增壓汽油發(fā)動機(jī)。據(jù)了解，得益于這一整套動力系統(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)較好的制動能量回收，不僅能量管理系統(tǒng)和發(fā)動機(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。通常情況下這部分振動機(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)動化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，將車輪或車身的振動能量轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行存儲，用于懸架的主動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，用來為混動車動力總成中的電機(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混合動力車和插電式混合動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)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，用來加熱發(fā)動機(jī)和駕駛艙。這樣可使混合動力車長期處于電動模式，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)動機(jī)和提高電動模式使用率，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純電動版和油電混動版車型也將于今年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！
　　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?。在此，期待未來會有更多的適應(yīng)市場的新技術(shù)出現(xiàn)！