生活中越來越多的電動車、混動車出現,動力回收系統大家應該也不再陌生了,甚至在一些汽油車上也出現了動能回收裝置,那麼他們究竟是怎麼工作的?另外,和F1賽車上的能量回收裝置有什麼區別?
嚎多人都覺得,動能回收嘛,就是剎車回收點電能,那就是跟剎車有關係唄?其實並不是,你們有沒有發現在混動車和電動車上,在剎車時的感覺和普通汽油車有所不同?有點彆扭對不對?這就是動能回收系統在起作用,但確實跟制動系統關係不大。
我們先拿看見的摸得著的動能回收系統舉例,豐田的THS混合動力系統, 這套系統是由阿特金森汽油發動機+E-CVT變速箱+雙電機+PCU組成完整的工作鏈,屬於混聯式混動系統,這套動力系統中最核心的部件就是兩臺永磁同步電機以及行星齒輪組成的動力邏輯分配系統。
電機1主要負責發電和充當啟動機使用,電機2則主要為提供汽車驅動力,透過行星齒輪機械結構來和動力分配控制單元實現對電機1和2的控制。
在溜車和制動時,會因為電機慣性帶動電機2轉動,此時負責驅動力的電機2就由一個用電裝置轉變為發電裝置,使得這部分動能轉化為電能儲存在電池組裡。這也是為什麼大多數混動車在你剛才下制動踏板時,會有點……彆扭,感覺會有制動力突然增大的現象,然後繼續深踩又沒有了,這就是因為動力系統中的電機突然進行逆向發電導致的。
純電動車的動能回收系統也是同理,只不過少了汽油機和電動機之前的動力銜接邏輯,其實他們的原理都是一樣的,發電機和電動機都是由轉子、定子組成,工作原理上看,電動機是將電能轉化為機械能的裝置,透過通電導體在磁場中受力而轉動,而發電機是將機械能轉化為電能,透過外力轉動導體,做切割磁感線運動時便會產生感應電流。
以上是普通民用車的動能回收裝置,他們的回收能力較弱,而F1賽車上應用的動能回收系統其實早在2009賽季就應用了,但因為這套系統(KERS)極其不穩定2010賽季被棄用,2011賽季重新迴歸的能量回收技術,與我們常見的混動和純電動車原理並不相同。
新系統名為ERS(Energy Recovery System),這是一個包含動能和熱能的能量回收系統。
由於動能回收電機的功率得到提升,電機所產生的反向扭矩就會變得更大,如果採用傳統制動系統的話,反向力矩就會打破後輪在制動時的平衡,容易發生車輪抱死(民用車上發生的現象同樣也發生在賽車上)。
自從2014賽季後FIA允許車隊採用電傳制動系統(前輪依舊採用傳統制動系統)以此來改善MGU-K(動能回收)工作時對制動重心平衡帶來的影響。
當車手踩下制動踏板,前輪制動器會根據設定的制動比例進行制動,同時後輪制動系統的壓力由電子調節閥來控制,為的就是不會猶豫回收電機的介入而過多的影響制動線性。
在民用車上也有類似的動力回收裝置,對於混動或純電動汽車,動能回收效率當然是越高越好,不過傳統真空助力的制動系統,踏板和制動總泵是直接相連的。這不利於在驅動軸上加入電機反拖式回收裝置,這個原因也和F1賽車被迫使用後軸電傳剎車的原因類似。
博世ibooster與大陸MK C1兩種電機助力方案可以解決問題,但它並不能像F1賽車那樣進行工作,所以他只能在車速較低時回收更多的能量,車速高反而回收效率不高。
目前世界上只有法拉利和阿爾法·羅密歐使用電傳制動,阿爾法·羅密歐guilia上就應用了MK C1制動系統,但能量回收真正的技術下放可能就要等到F1各車隊能完全把玩ERS系統以後了。