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随机伺服变速器冲破海外制动能量接纳技能把

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来源: 作者: 2019-06-08 16:22:12

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车速已经超过40公里/小时了,而发动机的转速仍然是700转;汽车刹车后发动机停止了转动,汽车重新起步加速时发动机却仍在休息;下陡坡时不用踩刹车踏板,汽车也能一直平稳行驶……这是在北京西郊的一个工厂内,北京玖鼎力源科技有限公司总工程师刘艳阳驾驶一辆“智能”车的场景。

据介绍,该车辆装载了刘艳阳的最新发明成果——随机伺服变速器,可使汽车节能40%到60%,减少排放50%到80%。

“从能量转化的角度来说,在刹车的过程中,汽车的一部分动能被白白浪费掉了。如何将汽车刹车时的能量损失进行回收并加以利用,以降低污染排放,最新消息,一直是无数汽车工程师努力的目标。”刘艳阳说。

制动能量回收是现代电动汽车与混合动力车最重要的技术之一,它最早应用在不计成本、不计投入的一级方程式赛车(F1)上,比如汉米尔顿的MP赛车搭载动能回收系统后,每6.7秒可额外增加400kJ (80bhp)的马力,每圈所用的时间减少0.3秒至0.5秒。

目前,制动能量回收系统掌握在少数国外汽车厂商手中,该技术仅应用在一些中高端的车型上,比如奥迪、宝马、特斯拉等,且多数用于混合动力车辆,国产传统汽车和新能源车尚未打破这一技术垄断。

经过十多年潜心研究,刘艳阳和他的团队成功研发了“液压随机伺服变速传动系统”,利用这个系统可以大幅度改进汽车制动能量回收的效率。“液压随机伺服变速传动系统”不但可以代替油电混合动力和当前的液压混合动力技术,还可代替汽车的传统变速器(离合器和手动箱、液力变矩器和自动箱、CVT变速箱等)。

据刘艳阳介绍,液压随机伺服变速传动系统由两个液压马达泵、两个液压阀和一个液压蓄能器等元件组成。其中,一号液压马达泵与发动机连接,不仅可以将发动机输出的机械能转化为液压能,而且还可以把液压能转化为机械能,驱动发动机运转;二号液压马达泵则与汽车的驱动桥连接,将来自1号液压马达泵输出的液压能和来自蓄能器的液压能,转化为机械能来驱动汽车,同时还可以把汽车在制动时的机械能转化为液压能,储存在蓄能器中。

当汽车在制动过程中,二号液压马达泵将车身的动能转化为液压能,储存在蓄能器中。当汽车再次起步加速时,这些液压能量通过液压阀释放出来,通过二号液压马达泵,转化为机械能,驱动汽车。当蓄能器储存的能量将要耗尽时,液压阀会把最后这些能量分配给一号液压马达泵,再转化为机械能,启动发动机。

也就是说,当汽车在下坡行驶时,车身的势能会被二号液压马达泵转化为液压能,通过液压阀分配给一号液压马达泵,再转化为机械能来反推发动机运转,从而牵阻汽车下坡。由于变速器的传动比范围很宽,而且在改变传动比过程中不间断动力,所以汽车下坡的速度很容易得到精确维持,实现定速自动巡航行驶的效果。

据介绍,要保证这套系统的高效和稳定,一大难点是要有转速高、功率高、效率高的液压马达泵。目前,刘艳阳研发的液压马达泵比同等重量的电动机/发电机功率大10倍以上(油电混合公交车的电机功率为80千瓦左右,刘艳阳研发的同等重量的液压马达泵,功率可达900千瓦左右),效率也比电动机/发电机高出10个百分点以上。

除了可以在汽车上应用之外,随机伺服变速器还有多个应用场景,其改进型可代替修井机、钻机、装载机和拖拉机等工程机械的传统变速器,节能效果明显。“机器人应用了我们的随机伺服变速器后,可以准确抓取5吨重物的同时回收重物势能。应用该系统推进器后的水面飞船,时速可以达到200节。”刘艳阳介绍说。

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