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谈谈最近闹得沸沸扬扬的动能回收技术

2021-07-24 13:37
【新能源汽车网】

我们如今身处的21世纪20年代,从国家发布的各种政策以及市场表现上来看,无疑是新能源汽车发展的黄金年代。在新能源领域,无论是乘用车还是商用车,动力电池、电机在消费者眼里已经不是什么新鲜的技术了,而最近因为某厂家刹车失灵的事情,动能回收这个话题又被提了起来。那么今天我们就来谈谈动能回收这个话题,一起分析一下“动能回收”这个大家耳熟能详的功能给我们的驾驶带来了什么样的便利,又还需补足哪方面的不足。

动能回收的结构及原理

说到动能回收,相信大家脑子里下意识的认为这是由于电动汽车兴起从而带动出来的一个产物。其实早在2009年,F1就首次引入了动能回收系统 (Kinetic Energy Recovery System)。这套系统的目的是利用赛车在直道末尾重刹产生的能量以及电机反转往电池储存能量,直到需要获得动力时,释放能量从而获得更快的速度。而在这之后,动能回收这项技术通过优化、改良,逐步下放到一些价格相对较为昂贵的混动车型上,随着技术的一步步发展,动能回收也逐渐演变成新能源汽车上如同电机、电池一般的基本配置。

提及动能回收就免不了提到车辆的刹车制动系统,这两者是相辅相成的。传统的制动系统助力形式基本都是真空助力器,也叫大力鼓。他的原理很容易理解,当你在驾驶车辆时,遇到紧急情况或者需要刹车的时候,刹车所需要用到的力量是一条腿所难以提供的,所以我们的汽车工程师就想到了一个方法:利用发动机工作时吸入空气,造成助力器的一侧形成真空,从而利用这压力差来加强制动推力,这样我们驾驶员刹车时所需要用到的力度就会小很多。

但是这种设计也带来一个问题:当汽车在怠速的时候或者熄火的时候,由于发动机转速的下降或停止,那么抽出的空气也随之减少或停止,这个时候我们刹车踏板就会失去真空助力器的帮助,变得特别的硬。如果发动机在行驶时发生故障,那么就会发生一些不可预料的结果。而且随着如今电动化的趋势,由于失去了发动机这个部件,这项技术也没办法应用在新能源汽车上。

所以如今的新能源车型则是搭载了电液制动系统,助力形式从真空变成了电机,得益于纯电动车的发展,电液制动系统也在最近几年逐渐兴起。目前市场上主力的一些电液制动产品有博世的ibooster、ipb,采埃孚的ibc,大陆的MKC1等产品。

博世的ibooster和ipb这两个产品市场占有率很高,同时两者的差异也很大,一个采用的是one box方案,另一个则是two box方案,由于篇幅有限,这里就不一一细说了。下次有机会再给大家谈谈ibp与本文所说的ibooster的差异。

言归正传,利用ibooster的新能源车的制动系统组成包括了制动踏板、ibooster、esp和四个制动器。ibooster系统主要包括:助力电机、助力传动结构、推杆机构、行程传感器、主缸等零部件,他的工作原理是:当驾驶员踩下刹车踏板,推动推杆产生位移,踏板行程传感器检测到推杆的位移,将该位移信号发送给控制器,控制器计算出电机需要输出的扭矩再由传动装置将该扭矩转化为主缸推力,而电机产生的主缸推力与驾驶员脚踩踏板产生的推力,在制动主缸内共同转化为制动器轮缸的液压力,从而来给整车提供制动力。

能量回收就是将不能储存而浪费掉的能量形式,比如热能、机械能、光能等转化为电能储存起来再利用。电动车目前主流的有两种能量回收的方式,分别为制动能量回收和滑行能量回收,区分的标准就是回收能量时汽车是否处于制动状态。通过制动实现能量回收的就是制动能量回收,仅依靠调整动力踏板深度实现的能量回收则叫做滑行能量回收。

普通车辆制动时,车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能,并向大气中释放。而在电动汽车上,这种被浪费掉的运动能量可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中,并进一步转化为驱动能量。

第二种条件则是利用驱动电机的原理,电机通电能带动输出轴旋转从而产生动力。而不通电的时候,通过车辆的传动轴反拖电机,转子永磁体在车轮和传动机构的带动下高速旋转并且被定子绕组线圈切割磁感线,定子绕组产生了反向感应电流通过电机回充到电池,并在此时对转子产生反向扭矩从而阻止车辆向前行进,以此实现车辆减速,也就是“磁生电”,通过这个原理就能够产生电能。反过来给电池充电,从而起到增加续航的作用。

关于动能回收的利弊

以如今人类的新能源汽车的科技以及制造工艺的水平,很难说某一项技术是完美的。技术的进步就是通过不断的取舍、经过各样的考量、进行无数的优化而得出目前所能达到的最优解。动能回收这项技术也是这样。

我们知道,新能源汽车目前最大的阻碍便是续航。如果未来有一天能够解决这个问题,那么我相信如今燃油车所拥有的的续航优势便荡然无存。而动能回收的出现则在一定程度上缓解了这个问题。据了解,开启动能回收模式,在路况以及驾驶习惯一致的情况下能提高20%-25%的续航,现在的新能源车普遍续航都在500公里以上,取得这样的成绩是相当瞩目的成果。

第二点则是新能源汽车由于没有发动机、变速箱两个部件,自然也就没有燃油车经常使用到的发动机制动这一功能。当汽车需要下陡坡或者长时间使用刹车时,如果一直利用刹车来制动,那么刹车温度会上升的很快,当刹车的温度到达到某一个值时,刹车便会衰减甚至直接消失,这种行为相当危险。所以我们需要利用到发动机制动,利用发动机和变速箱齿轮的摩擦产生的阻力帮助刹车。而动能回收便能很好的补足了新能源汽车这方面的劣势。但是这也带来了一个问题,那就是如今很多人诟病的动能回收的力度问题。

新能源车汽车动能回收时,有时候总会显得突兀,可能驾驶员只是想稍微松一下油门控制下车速,结果就激活了动能回收功能,导致乘客在没有预判的情况下受到速度不断变化的影响而引起生理上的不适,从而影响乘坐体验 。

举一个例子,我现在所处的城市为深圳,深圳很久以前便开始有新能源的出租车在营运。刚开始的出租车既有燃油的也有电动的,电动的价格比燃油的出租车优惠。但我身边有许多的人宁愿多付点费用,也要选择乘坐燃油版的出租车,他们觉得乘坐新能源出租车的时候更容易晕车,也许这与司机驾驶行为习惯没有及时改变成新能源车的驾驶风格有关,但我认为动能回收介入的时机以及力度在设计之初就可以更好的进行优化,在能量回收效率与乘坐体验中间找到一个平衡点,或许这样也许能带来更好的乘坐体验。

总结

今天跟大家聊了聊动能回收的结构、原理、以及一些它的不足。希望能够帮助大家更好的理解动能回收这项技术。其实整篇文章分析下来,很多时候都避免不了谈到燃油车。确实,燃油车的经济性、环保性、以及未来的潜力都比不上如今日新月异的新能源车。但是,经过那么多年的发展、沉淀,经过无数的汽车工程师夜以继日的讨论研发,之前数百年累积下来的经验还是有不少可取之处。无论是纯电还是换电,乘用车还是商用车,前方还有无数的技术壁垒等着我们突破,我也将会持续关注新能源汽车行业方面的各类技术,各位观众姥爷们有什么想要了解的都可以在评论区回复,我也会尽可能的通过各位观众姥爷们的反馈写一些大家感兴趣的内容,欢迎大家踊跃留言!

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