动能回收系统毕业论文

混合动力汽车的终极目的是省油，纯电动车的终极目的是更长的续航。混动车可以通过各种模式切换、少用发动机、让发动机始终处于高效经济区间运转等方式来省油；纯电车通过加装更大容量的电池来增加续航。动能回收是回收的什么？先说说基础概念，电机将电能转化为机械能的过程，被称为电生磁，两个磁场间通电后产生互斥或互相吸引的力，从而实现电机运转；电机同样也能充当发电机，原理相反，是电磁感应、机械能转化电能的过程。应用实际就是当驾驶员松开加速踏板，电机不作为动力源输出，而充当发电机的角色，此时车辆的机械能被发电机转化为电能充入电池组。而发电机工作时两个磁场产生一定的力矩，这个力与电机输出的力相反，就实现了电机反拖，使车辆产生自动效果。如何提升动能回收的效率？1、简单叠加制动能量回收。就是在油门踏板和制动踏板都未踩下，车辆处于滑行状态时，使用电机给一个制动扭矩，来回收一部分能量。这种方式最简单可靠，但是效率也最低。2、复合制动。在制动踏板踩下时电制动力会发生变化，在某些情况下可以完全靠电制动，因此回收能量比简单叠加制动能量回收更多。但这种构型对ESP要求较高，且需要考虑更多的功能安全问题，比如由于某种原因电制动失效后如何保持制动力，以及电制动和机械制动之间的协调。3、单踏板控制。就是简单叠加制动能量回收的升级版。通过把油门的一段设置为减速控制，比如松油门到20％开始电制动，20％以上开始增加制动力，由驾驶员控制。这种方法技术难度不大，回收效率也较高，但对驾驶员的控制要求会更高。动能回收优缺点:1、相对于传统燃油车，拥有动能回收系统的新能源车型降速会更快，但有一些车型在动能回收模式下刹车灯不会亮，所以有一定追尾风险。2、动能回收如果效果较强，降速过快就会造成车内乘客晕车的现象。3、如果长时间习惯了使用动能回收模式来进行制动，会习惯性的把脚放在加速踏板，如果出现紧急情况可能会出现不能第一时间反应，转换到制动踏板，造成事故。4、一般电池电量高于90%时，是不会进行动能回收的，如果还习惯性的使用动能回收制动同样有风险。

KERS是动能回收系统(Kinetic Energy Recovery Systems)的英文缩写。基础原理是：将车身制动能量通过电能的形式存储起来，并在赛车加速过程中释放出来，可以使赛车获得额外的80匹马力。这个系统继2009年后重新回到了F1，目的是在需要时额外获得80匹马力，车手会在排位赛，正赛发车和超车时获得巨大的优势，车手可随意使用。

动能回收系统前不久曾说过，FIA有意实施新的F1规则，主要目的是减少赛车对环境的影响，并降低成本，使赛车技术对现实世界更有价值。其中一项要求就是将减速能量存下来用于加速，使出弯后加速更为凌厉，或者“尾随-甩出-超车”式的进攻更容易得手。现在，第一个商业化的产品已在开发中，Xtrac获得了Torotrak的专利授权，将利用后者的圆环曲面传动方案，开发高效、紧凑、速比连续可变的传动装置，在F1赛车上实现动能回收的设想。而且我们也很容易预见，它会出现在普通的道路车辆上。所谓圆环曲面在这里就是指圆环内圈的表面形状，你可以想象出一个多纳圈，用砂子把它中央的孔塞实，之后你如果有本事把多纳圈吃干净，那么剩下的砂型就是圆环曲面了。是不是象个沙漏瓶的小腰？在这个细腰的中间截开，就是Torotrak变速器的核心——两个尖对尖的转盘，其中一个当动力输入用，另一个别无选择，就只好用来输出了。光靠两个尖顶着肯定是传递不了动力的，更别提变速了。于是在转盘之间还安置了两到三个滚轮。两个转盘对向夹紧，就会夹住这些滚轮，输入转盘转动时，会带着滚轮转，输出转盘自然也跟着转起来。看得出，力是通过滚动摩擦传递的。那么怎样实现变速呢？只要让滚轮的轴线摆动起来就行了。开始时滚轮的一边顶着输入转盘半径较大的位置，另一边按在输出转盘靠近尖顶的地方，就是低档。随着滚轮的摆动，速比便会越来越小，而且，这个变化是连续的，即CVT。现在市场上常见的CVT是皮带轮+带或链条的式样，与之相比，这种圆环曲面变速器的效率更好，而且能传递更大的扭矩，Torotrak的演示车就是辆Ford的SUV，475Nm扭矩的升V8发动机充分证明了这种传动方案的负载能力。Torotrak还为变速器取名IVT，即infinitely variable transmission，以示区别。还记得Atkinson循环吗？很多人类发明都要在历史长河里经世累代地潜水，才能修成正果，圆环曲面变速器也是如此。早在1877年，Charles Hunt就申请到了专利，而直到1920年代，经Frank Hayes改进之后才推向市场，在1930年前后安装到Austin 7上。Perbury公司在1960～1980年代期间对其继续完善，成果甚至打动了军方——在著名的鹞式战机上用来带动一台25千瓦的发电机，虽然扭力不是很大，但转速特高，从7000到17000rpm。1986年BTG集团接手相关业务，又过了十几年，掌握这项技术的部门脱离了BTG，才有了今天的Torotrak。当今材料的发展使这种变速机构日臻完善。理论上，转盘和滚轮是紧紧地贴在一起的，这样才能产生摩擦力，但事实上它们并没有真的接触，这要归功于一种特别开发的长分子链摩擦液。这种液体在压力之下粘度也会大涨，不但能传递摩擦力，还能形成至微米的液膜，将转盘和滚轮隔开。要形成如此薄的膜，肯定也离不了精密的加工技术和精良的钢材。给Torotrak加工转盘、滚轮的是光洋精工（去年初和丰田工机合并，现在的名字叫JTEKT），它的当家产品就是滚珠轴承。无独有偶，日本精工NSK也为Jatco加工类似的部件，不用说也知道NSK是干什么的。Jatco为日产制造的Extroid被称为半圆环曲面变速器，说白了就是曲面的圆弧短了点，速比变化范围只有，不得不借助液力变扭器滋补一下扭力，但也不是说它无扶鸡之力，只要车子一动起来，变扭器就能立即锁住，无需再劳动了。相比之下Torotrak的底气要冲一些，它的演示机型速比跨度已经达到了，所以才敢号称“无限可变”。典型的圆环曲面变速器由两组机构串列而成，这样传递的扭力可以加倍，而尺寸也不会比一般的齿轮式变速箱更大。由于滚轮被禁锢在圆环曲面内，其转轴用不着承受任何负载。转盘受液压驱动沿轴向夹紧，而夹紧力度则由电控装置根据传递扭矩的大小来调节。Torotrak完整的IVT变速器中，不仅有一个圆环曲面变速机构，还有一套行星齿轮。低速的时候，发动机一方面直接连到行星架，另一方面通过圆环曲面变速机构驱动太阳轮，从而实现从前进到倒车的速度连续变化，中间当然有完全停止的状态，因此称它速比无限可变。换言之，理论上其输出扭矩也可以变到无限大，控制系统通过控制速比就能克服很棘手的障碍，另一方面，速比的改变在曲轴仅转过半圈的瞬间里就能完成，所以不用担心因突然过载而损坏发动机或传动机构。只是这种状态下，按照美国CAFE工况测算，平均动力损耗超过19%，故而只用于倒车和起步。车速提高后，行星架被脱开，太阳轮和外齿圈被锁在一起，动力完全通过环形曲面变速机构传递。再回到动能回收上来，圆环曲面装置本身肯定不能吸收、存储和释放动能，干这活儿的是一个飞轮（就是图中那个虚的大圆辊子）。Torotrak的变速装置也没有取代常规的多档齿轮式变速器，它的角色其实是连接飞轮和变速器的桥梁，通过调节速比，让动能以最优的方式在两者之间来回走动，而不是完全通过刹车盘散失掉。这种模式不但结构紧凑——Torotrak相信商业化的变速单元会轻于5公斤，而且其能量传递效率甚至高过90%，明显优于电机-蓄电池模式。F1对尺寸和重量的要求都非常严苛，如果成功的话，普及到其它领域就是轻而易举的事。Xtrac将只提供变速单元，飞轮部分还要各车队自行开发（所以是虚的），Torotrak可以提供控制程序方面的专家意见。