隨機伺服變速器打破國外制動能量回收技術(shù)壟斷
隨機伺服變速器打破國外制動能量回收技術(shù)壟斷
記者張彬王文志/北京報道
車速已經(jīng)超過40公里/小時了，而發(fā)動機的轉(zhuǎn)速仍然是700轉(zhuǎn)；汽車剎車后發(fā)動機停止了轉(zhuǎn)動，汽車重新起步加速時發(fā)動機卻仍在休息；下陡坡時不用踩剎車踏板，汽車也能一直平穩(wěn)行駛……這是在北京西郊的一個工廠內(nèi)，北京玖鼎力源科技有限公司總工程師劉艷陽駕駛一輛“智能”車的場景。
據(jù)介紹，該車輛裝載了劉艷陽的最新發(fā)明成果——隨機伺服變速器，可使汽車節(jié)能40%到60%，減少排放50%到80%。
“從能量轉(zhuǎn)化的角度來說，在剎車的過程中，汽車的一部分動能被白白浪費掉了。如何將汽車剎車時的能量損失進行回收并加以利用，以降低污染排放，一直是無數(shù)汽車工程師努力的目標(biāo)。”劉艷陽說。
制動能量回收是現(xiàn)代電動汽車與混合動力車最重要的技術(shù)之一，它最早應(yīng)用在不計成本、不計投入的一級方程式賽車(F1)上，比如漢米爾頓的MP4-24賽車搭載動能回收系統(tǒng)后，每6.7秒可額外增加400kJ(80bhp)的馬力，每圈所用的時間減少0.3秒至0.5秒。
目前，制動能量回收系統(tǒng)掌握在少數(shù)國外汽車廠商手中，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)用于混合動力車輛，國產(chǎn)傳統(tǒng)汽車和新能源車尚未打破這一技術(shù)壟斷。
經(jīng)過十多年潛心研究，劉艷陽和他的團隊成功研發(fā)了“液壓隨機伺服變速傳動系統(tǒng)”，利用這個系統(tǒng)可以大幅度改進汽車制動能量回收的效率。“液壓隨機伺服變速傳動系統(tǒng)”不但可以代替油電混合動力和當(dāng)前的液壓混合動力技術(shù)，還可代替汽車的傳統(tǒng)變速器(離合器和手動箱、液力變矩器和自動箱、CVT變速箱等)。
據(jù)劉艷陽介紹，液壓隨機伺服變速傳動系統(tǒng)由兩個液壓馬達泵、兩個液壓閥和一個液壓蓄能器等元件組成。其中，一號液壓馬達泵與發(fā)動機連接，不僅可以將發(fā)動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，而且還可以把液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)動機運轉(zhuǎn)；二號液壓馬達泵則與汽車的驅(qū)動橋連接，將來自1號液壓馬達泵輸出的液壓能和來自蓄能器的液壓能，轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動汽車，同時還可以把汽車在制動時的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，儲存在蓄能器中。
當(dāng)汽車在制動過程中，二號液壓馬達泵將車身的動能轉(zhuǎn)化為液壓能，儲存在蓄能器中。當(dāng)汽車再次起步加速時，這些液壓能量通過液壓閥釋放出來，通過二號液壓馬達泵，轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動汽車。當(dāng)蓄能器儲存的能量將要耗盡時，液壓閥會把最后這些能量分配給一號液壓馬達泵，再轉(zhuǎn)化為機械能，啟動發(fā)動機。
也就是說，當(dāng)汽車在下坡行駛時，車身的勢能會被二號液壓馬達泵轉(zhuǎn)化為液壓能，通過液壓閥分配給一號液壓馬達泵，再轉(zhuǎn)化為機械能來反推發(fā)動機運轉(zhuǎn)，從而牽阻汽車下坡。由于變速器的傳動比范圍很寬，而且在改變傳動比過程中不間斷動力，所以汽車下坡的速度很容易得到精確維持，實現(xiàn)定速自動巡航行駛的效果。
據(jù)介紹，要保證這套系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定，一大難點是要有轉(zhuǎn)速高、功率高、效率高的液壓馬達泵。目前，劉艷陽研發(fā)的液壓馬達泵比同等重量的電動機/發(fā)電機功率大10倍以上(油電混合公交車的電機功率為80千瓦左右，劉艷陽研發(fā)的同等重量的液壓馬達泵，功率可達900千瓦左右)，效率也比電動機/發(fā)電機高出10個百分點以上。
除了可以在汽車上應(yīng)用之外，隨機伺服變速器還有多個應(yīng)用場景，其改進型可代替修井機、鉆機、裝載機和拖拉機等工程機械的傳統(tǒng)變速器，節(jié)能效果明顯。“機器人應(yīng)用了我們的隨機伺服變速器后，可以準(zhǔn)確抓取5噸重物的同時回收重物勢能。應(yīng)用該系統(tǒng)推進器后的水面飛船，時速可以達到200節(jié)。”劉艷陽介紹說。
