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隨機(jī)伺服變速器 打破國外制動(dòng)能量回收技術(shù)壟斷

發(fā)布時(shí)間:2017-01-10 | 來源:齒輪傳動(dòng)網(wǎng) | 作者:盧茜
   車速已經(jīng)超過40公里/小時(shí)了,而發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速仍然是700轉(zhuǎn);汽車剎車后發(fā)動(dòng)機(jī)停止了轉(zhuǎn)動(dòng),汽車重新起步加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)卻仍在休息;下陡坡時(shí)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(gè)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(jī)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(dòng)能被白白浪費(fèi)掉了。如何將汽車剎車時(shí)的能量損失進(jìn)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(dòng)能量回收是現(xiàn)代電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力車最重要的技術(shù)之一,它最早應(yīng)用在不計(jì)成本、不計(jì)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(dòng)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(shí)間減少0.3秒至0.5秒。

  目前,制動(dòng)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(dòng)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(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了“液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)”,利用這個(gè)系統(tǒng)可以大幅度改進(jìn)汽車制動(dòng)能量回收的效率。“液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)”不但可以代替油電混合動(dòng)力和當(dāng)前的液壓混合動(dòng)力技術(shù),還可代替汽車的傳統(tǒng)變速器(離合器和手動(dòng)箱、液力變矩器和自動(dòng)箱、CVT變速箱等)。

  據(jù)劉艷陽介紹,液壓隨機(jī)伺服變速傳動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)液壓馬達(dá)泵、兩個(gè)液壓閥和一個(gè)液壓蓄能器等元件組成。其中,一號液壓馬達(dá)泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接,不僅可以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能,而且還可以把液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);二號液壓馬達(dá)泵則與汽車的驅(qū)動(dòng)橋連接,將來自1號液壓馬達(dá)泵輸出的液壓能和來自蓄能器的液壓能,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)汽車,同時(shí)還可以把汽車在制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能,儲存在蓄能器中。

  當(dāng)汽車在制動(dòng)過程中,二號液壓馬達(dá)泵將車身的動(dòng)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(shí),這些液壓能量通過液壓閥釋放出來,通過二號液壓馬達(dá)泵,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)汽車。當(dāng)蓄能器儲存的能量將要耗盡時(shí),液壓閥會把最后這些能量分配給一號液壓馬達(dá)泵,再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

  也就是說,當(dāng)汽車在下坡行駛時(shí),車身的勢能會被二號液壓馬達(dá)泵轉(zhuǎn)化為液壓能,通過液壓閥分配給一號液壓馬達(dá)泵,再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來反推發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而牽阻汽車下坡。由于變速器的傳動(dòng)比范圍很寬,而且在改變傳動(dòng)比過程中不間斷動(dòng)力,所以汽車下坡的速度很容易得到精確維持,實(shí)現(xiàn)定速自動(dòng)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(diǎn)是要有轉(zhuǎn)速高、功率高、效率高的液壓馬達(dá)泵。目前,劉艷陽研發(fā)的液壓馬達(dá)泵比同等重量的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)功率大10倍以上(油電混合公交車的電機(jī)功率為80千瓦左右,劉艷陽研發(fā)的同等重量的液壓馬達(dá)泵,功率可達(dá)900千瓦左右),效率也比電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)高出10個(gè)百分點(diǎn)以上。

  除了可以在汽車上應(yīng)用之外,隨機(jī)伺服變速器還有多個(gè)應(yīng)用場景,其改進(jìn)型可代替修井機(jī)、鉆機(jī)、裝載機(jī)和拖拉機(jī)等工程機(jī)械的傳統(tǒng)變速器,節(jié)能效果明顯。“機(jī)器人應(yīng)用了我們的隨機(jī)伺服變速器后,可以準(zhǔn)確抓取5噸重物的同時(shí)回收重物勢能。應(yīng)用該系統(tǒng)推進(jìn)器后的水面飛船,時(shí)速可以達(dá)到200節(jié)。”劉艷陽介紹說。

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