新能源和混合動(dòng)力汽車應(yīng)注重能量回收挖潛

市場(chǎng)高度關(guān)注和期盼的成品油價(jià)格年內(nèi)第二次下調(diào)如期而至。國(guó)家發(fā)展改革委近日宣布，自9日起將汽、柴油價(jià)格每噸分別降低530元和510元。北京的成品油價(jià)重回“7”時(shí)代。然而有業(yè)界專家認(rèn)為，即使當(dāng)前的原油價(jià)格水平，對(duì)各經(jīng)濟(jì)體仍是沉重的負(fù)擔(dān)。下半年，美國(guó)經(jīng)濟(jì)走勢(shì)趨好、中國(guó)出臺(tái)穩(wěn)增長(zhǎng)政策扭轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)下滑，或?qū)⒗瓌?dòng)石油需求，不排除國(guó)際原油價(jià)格再次走高。

在這種背景下，如何落實(shí)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(duì)成品油的依賴至關(guān)重要。《節(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(dòng)為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化，推廣普及非插電式混合動(dòng)力汽車、節(jié)能內(nèi)燃機(jī)汽車，提升我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平。記者認(rèn)為，對(duì)于新能源和混合動(dòng)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(jī)汽車能量的單向流動(dòng)不同，電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車以及混合動(dòng)力汽車由于有了能量管理系統(tǒng)，可以借助動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)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(jī)，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(dòng)能量，還包括熱能、減振器動(dòng)能等。

記者近日采訪了ShockEner高性能減振器項(xiàng)目發(fā)明人北京大學(xué)電子學(xué)系碩士劉誠(chéng)和北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)在讀博士靳陽。劉誠(chéng)介紹，傳統(tǒng)汽車減振器的作用是將振動(dòng)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(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)3%至10%的能量回收。

采訪中，劉誠(chéng)特意向記者介紹，2009年底，與ShockEner的原理和設(shè)計(jì)完全一致的GenShock技術(shù)在美國(guó)麻省理工學(xué)院誕生，獲得大量獎(jiǎng)項(xiàng)的同時(shí)，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(cè)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(xiàng)核心專利，其中2項(xiàng)發(fā)明專利，具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在回收能量的同時(shí)，ShockEner技術(shù)也可用于實(shí)現(xiàn)具有完全民族自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半主動(dòng)、主動(dòng)減振器。

但是令劉誠(chéng)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(dòng)力汽車的產(chǎn)業(yè)化浪潮能否加速這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用，劉誠(chéng)滿懷期待。

與將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的減振器節(jié)能思路不同，寶馬的高效動(dòng)力則正在致力于不斷深入研究廢氣熱量中蘊(yùn)含的巨大潛力。據(jù)寶馬中國(guó)工作人員對(duì)記者介紹，即使最高效的內(nèi)燃機(jī)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(jī)動(dòng)車所需的機(jī)械動(dòng)能。在過去幾年中，寶馬高效動(dòng)力憑借燃油直噴、可變氣門正時(shí)、廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器、制動(dòng)能量回收系統(tǒng)和自動(dòng)啟停功能等技術(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率進(jìn)行了顯著改進(jìn)。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(dòng)機(jī)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(dòng)力工程師未來不懈追求的目標(biāo)之一。為此，寶馬集團(tuán)計(jì)劃通過一系列項(xiàng)目，在研發(fā)、預(yù)生產(chǎn)和量產(chǎn)階段的不同層面上對(duì)流失熱能的利用方法進(jìn)行各種嘗試。其中，最具前景的創(chuàng)新項(xiàng)目包括渦輪蒸汽機(jī)、熱電式發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)封裝技術(shù)和用于燃油加熱的廢熱交換器。

渦輪蒸汽機(jī)和熱電式發(fā)電機(jī)項(xiàng)目均以利用廢熱發(fā)電為重點(diǎn)，以便提高發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率，但每個(gè)項(xiàng)目的方法和時(shí)段不同。如果實(shí)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(jī)，對(duì)于節(jié)油將具有非常深遠(yuǎn)的意義。

“我們最初設(shè)定的目標(biāo)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(shí)，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(shí)提供所需的全部電能。”寶馬集團(tuán)研究與技術(shù)部門熱能轉(zhuǎn)換小組負(fù)責(zé)人尤爾根·林格勒說。這樣一來，在長(zhǎng)途旅行時(shí)，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(dòng)時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)或乘客艙供暖系統(tǒng)提供額外熱量。熱電式發(fā)電機(jī)還是高效動(dòng)力制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的理想補(bǔ)充。制動(dòng)系統(tǒng)在減速和停車時(shí)產(chǎn)生能量，而熱電式發(fā)電機(jī)則在激情駕駛(也就是加速)時(shí)具有最佳功能性。研究人員預(yù)測(cè)，將來在實(shí)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(shí)不耗油的起步停車裝置，剎車時(shí)回收動(dòng)能的輪轂電機(jī)，將減震器動(dòng)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(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)。記者曾經(jīng)試駕過寶馬純電動(dòng)汽車、奔馳氫燃料電池汽車、豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車等，當(dāng)駕駛屏幕上顯示綠色的能量“回流”時(shí)，那種環(huán)保的駕駛快感是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車很難替代的，真正實(shí)現(xiàn)了將燒掉的油“撿回來”。