新能源和混合動力汽車應(yīng)注重能量回收挖潛

 

市場高度關(guān)注和期盼的成品油價格年內(nèi)第二次下調(diào)如期而至。國家發(fā)展改革委近日宣布，自９日起將汽、柴油價格每噸分別降低５３０元和５１０元。北京的成品油價重回“７”時代。然而有業(yè)界專家認為，即使當(dāng)前的原油價格水平，對各經(jīng)濟體仍是沉重的負擔(dān)。下半年，美國經(jīng)濟走勢趨好、中國出臺穩(wěn)增長政策扭轉(zhuǎn)經(jīng)濟下滑，或?qū)⒗瓌邮托枨?，不排除國際原油價格再次走高。

 

在這種背景下，如何落實好《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的精神，降低汽車業(yè)對成品油的依賴至關(guān)重要?！豆?jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，要以純電驅(qū)動為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化，推廣普及非插電式混合動力汽車、節(jié)能內(nèi)燃機汽車，提升我國汽車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平。記者認為，對于新能源和混合動力汽車，應(yīng)注重技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)孵化，注重能量回收挖潛。

 

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車能量的單向流動不同，電動汽車、插電式混合動力汽車以及混合動力汽車由于有了能量管理系統(tǒng)，可以借助動能轉(zhuǎn)換為電能實現(xiàn)制動等能量的回收，越來越多的相關(guān)節(jié)能車型采用輪轂電機，提高了節(jié)能效率。但是展望未來，能夠回收利用的不只是制動能量，還包括熱能、減振器動能等。

 

記者近日采訪了ＳｈｏｃｋＥｎｅｒ高性能減振器項目發(fā)明人北京大學(xué)電子學(xué)系碩士劉誠和北京航空航天大學(xué)機械工程及自動化專業(yè)在讀博士靳陽。劉誠介紹，傳統(tǒng)汽車減振器的作用是將振動能量轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，以維持車體的安全和舒適。ＳｈｏｃｋＥｎｅｒ技術(shù)則可以將減振器消耗的機械能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)３％至１０％的能量回收。

 

采訪中，劉誠特意向記者介紹，２００９年底，與ＳｈｏｃｋＥｎｅｒ的原理和設(shè)計完全一致的ＧｅｎＳｈｏｃｋ技術(shù)在美國麻省理工學(xué)院誕生，獲得大量獎項的同時，迅速得到數(shù)百萬美元的投資，其產(chǎn)品已應(yīng)用于悍馬戰(zhàn)車（測試節(jié)油率為６％）。相比之下，ＳｈｏｃｋＥｎｅｒ技術(shù)比ＧｅｎＳｈｏｃｋ技術(shù)早兩年誕生，從２００７年起在該領(lǐng)域取得了５項核心專利，其中２項發(fā)明專利，具有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。在回收能量的同時，ＳｈｏｃｋＥｎｅｒ技術(shù)也可用于實現(xiàn)具有完全民族自主知識產(chǎn)權(quán)的半主動、主動減振器。

 

但是令劉誠他們苦惱的是，目前這一節(jié)能減振器技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和孵化面臨著融資難等瓶頸。新能源汽車和混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化浪潮能否加速這項節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用，劉誠滿懷期待。

 

與將動能轉(zhuǎn)換為電能的減振器節(jié)能思路不同，寶馬的高效動力則正在致力于不斷深入研究廢氣熱量中蘊含的巨大潛力。據(jù)寶馬中國工作人員對記者介紹，即使最高效的內(nèi)燃機也只能將礦物燃料所產(chǎn)生的能量中的大約三分之一轉(zhuǎn)化為機動車所需的機械動能。在過去幾年中，寶馬高效動力憑借燃油直噴、可變氣門正時、廢氣驅(qū)動渦輪增壓器、制動能量回收系統(tǒng)和自動啟停功能等技術(shù)，對發(fā)動機效率進行了顯著改進。但燃料所產(chǎn)生的能量中仍有大約６０％被流失，其中一半變成廢氣熱量，另一半余熱被則發(fā)動機冷卻系統(tǒng)吸收。

 

找到行之有效的熱能回收方法成為了寶馬高效動力工程師未來不懈追求的目標之一。為此，寶馬集團計劃通過一系列項目，在研發(fā)、預(yù)生產(chǎn)和量產(chǎn)階段的不同層面上對流失熱能的利用方法進行各種嘗試。其中，最具前景的創(chuàng)新項目包括渦輪蒸汽機、熱電式發(fā)電機、發(fā)動機封裝技術(shù)和用于燃油加熱的廢熱交換器。

 

渦輪蒸汽機和熱電式發(fā)電機項目均以利用廢熱發(fā)電為重點，以便提高發(fā)動機的總體效率，但每個項目的方法和時段不同。如果實現(xiàn)通過廢熱為車輛上的所有系統(tǒng)供電，而不是完全依賴車輛發(fā)電機，對于節(jié)油將具有非常深遠的意義。
   

“我們最初設(shè)定的目標是要在十年內(nèi)研發(fā)出適合量產(chǎn)的系統(tǒng)，如今我們已取得了顯著成效。到最終研發(fā)結(jié)束時，這款系統(tǒng)將僅重１０千克到１５千克，并能為車輛在高速公路或鄉(xiāng)間道路上巡航時提供所需的全部電能?！睂汃R集團研究與技術(shù)部門熱能轉(zhuǎn)換小組負責(zé)人尤爾根·林格勒說。這樣一來，在長途旅行時，耗油量最多有望降低１０％。

 

此外，這種能量回收系統(tǒng)還帶來了一些值得關(guān)注的額外好處，例如在冷起動時為發(fā)動機或乘客艙供暖系統(tǒng)提供額外熱量。熱電式發(fā)電機還是高效動力制動能量回收系統(tǒng)的理想補充。制動系統(tǒng)在減速和停車時產(chǎn)生能量，而熱電式發(fā)電機則在激情駕駛（也就是加速）時具有最佳功能性。研究人員預(yù)測，將來在實際日常駕駛條件下，這套節(jié)能系統(tǒng)最多可使耗油量減少５％。

 

怠速時不耗油的起步停車裝置，剎車時回收動能的輪轂電機，將減震器動能和燃燒熱能轉(zhuǎn)化為車輛需要的電能，新能源汽車的能量管理系統(tǒng)創(chuàng)造性地實現(xiàn)了能量的雙向流動。記者曾經(jīng)試駕過寶馬純電動汽車、奔馳氫燃料電池汽車、豐田普銳斯混合動力汽車等，當(dāng)駕駛屏幕上顯示綠色的能量“回流”時，那種環(huán)保的駕駛快感是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車很難替代的，真正實現(xiàn)了將燒掉的油“撿回來”。