动能回收系统是怎么工作的?

生活中越来越多的电动车、混动车出现,动力回收系统大家应该也不再陌生了,甚至在一些汽油车上也出现了动能回收装置,那么他们究竟是怎么工作的?另外,和F1赛车上的能量回收装置有什么区别?


嚎多人都觉得,动能回收嘛,就是刹车回收点电能,那就是跟刹车有关系呗?其实并不是,你们有没有发现在混动车和电动车上,在刹车时的感觉和普通汽油车有所不同?有点别扭对不对?这就是动能回收系统在起作用,但确实跟制动系统关系不大。


我们先拿看见的摸得着的动能回收系统举例,丰田的THS混合动力系统, 这套系统是由阿特金森汽油发动机+E-CVT变速箱+双电机+PCU组成完整的工作链,属于混联式混动系统,这套动力系统中最核心的部件就是两台永磁同步电机以及行星齿轮组成的动力逻辑分配系统。


电机1主要负责发电和充当启动机使用,电机2则主要为提供汽车驱动力,通过行星齿轮机械结构来和动力分配控制单元实现对电机1和2的控制。


在溜车和制动时,会因为电机惯性带动电机2转动,此时负责驱动力的电机2就由一个用电设备转变为发电设备,使得这部分动能转化为电能储存在电池组里。这也是为什么大多数混动车在你刚才下制动踏板时,会有点……别扭,感觉会有制动力突然增大的现象,然后继续深踩又没有了,这就是因为动力系统中的电机突然进行逆向发电导致的。

纯电动车的动能回收系统也是同理,只不过少了汽油机和电动机之前的动力衔接逻辑,其实他们的原理都是一样的,发电机和电动机都是由转子、定子组成,工作原理上看,电动机是将电能转化为机械能的装置,通过通电导体在磁场中受力而转动,而发电机是将机械能转化为电能,通过外力转动导体,做切割磁感线运动时便会产生感应电流。


以上是普通民用车的动能回收装置,他们的回收能力较弱,而F1赛车上应用的动能回收系统其实早在2009赛季就应用了,但因为这套系统(KERS)极其不稳定2010赛季被弃用,2011赛季重新回归的能量回收技术,与我们常见的混动和纯电动车原理并不相同。

新系统名为ERS(Energy Recovery System),这是一个包含动能和热能的能量回收系统。

由于动能回收电机的功率得到提升,电机所产生的反向扭矩就会变得更大,如果采用传统制动系统的话,反向力矩就会打破后轮在制动时的平衡,容易发生车轮抱死(民用车上发生的现象同样也发生在赛车上)。



自从2014赛季后FIA允许车队采用电传制动系统(前轮依旧采用传统制动系统)以此来改善MGU-K(动能回收)工作时对制动重心平衡带来的影响。


当车手踩下制动踏板,前轮制动器会根据设定的制动比例进行制动,同时后轮制动系统的压力由电子调节阀来控制,为的就是不会犹豫回收电机的介入而过多的影响制动线性。


在民用车上也有类似的动力回收装置,对于混动或纯电动汽车,动能回收效率当然是越高越好,不过传统真空助力的制动系统,踏板和制动总泵是直接相连的。这不利于在驱动轴上加入电机反拖式回收装置,这个原因也和F1赛车被迫使用后轴电传刹车的原因类似。


博世ibooster与大陆MK C1两种电机助力方案可以解决问题,但它并不能像F1赛车那样进行工作,所以他只能在车速较低时回收更多的能量,车速高反而回收效率不高。


目前世界上只有法拉利和阿尔法·罗密欧使用电传制动,阿尔法·罗密欧guilia上就应用了MK C1制动系统,但能量回收真正的技术下放可能就要等到F1各车队能完全把玩ERS系统以后了。


图文:花卷就大葱


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