汽车制动能量再生系统中的液压蓄能分析与计算

刘东红
台州广播电视大学

摘要 能源危机是全球面临的重大问题，也是现代科学技术亟待解决的课题。节约能源从广义上说应包括能量的再生。液压技术在能量的再生系统中，有着广泛的应用。该文拟在这方面进行探讨，并结合在汽车设计中的应用进行分析计算。结果表明，能量回收效率约为50％，对从事节能技术的科研与设计工作的工程技术人员有参考价值。

关键词 汽车；设计；液压技术；能量；再生

0 引言

液压系统本身应注意解决节能问题，由于液压技术具有机械能与液压能之间的正反转换的特点，因此，它可以用来解决其他领域的能量回收和再生的问题。

城市公共汽车上就是一个成功应用的例子。近年来国外已经出现了这类汽车，代表性的有2大类：用飞轮储能；用蓄能器储能。如图1所示为瑞典沃而沃（Volvo）公司生产的具有飞轮能量回收装置的公共汽车能量流向示意图。该车尾部装有1台130kW的柴油发动机。车辆开始运行时首先向飞轮储能，随后变量泵逐步增大排量向液压马达供油，马达通过后桥驱动车轮。车辆制动时，马达通过后桥驱动车轮。车辆制动时，上述泵与马达工况正好相反，泵变成马达，它将吸收的制动能量储存到飞轮上。当车辆再次起动时，飞轮和发动机经齿轮变速箱汇合后共同驱动液压泵，重复上述起动过程。该飞轮最高转速为10000r/min，最大储存能量为8.2MJ，飞轮装置总质量为320kg。由图1可见，制动时可回收的功率可达170kW，而加速功率可达225kW，远远高于发动机功率。

该底盘和常规汽车不同，发动机与后桥没有机械传动键，与发动机变速箱相连的1台160mL/r的斜轴式变量泵和马达装置，与后桥变速箱相连的是2台相同的160mL/r的斜轴式变量泵和马达装置。该液压系统的最高工作压力为32MPa。本文对蓄能器作为能量回收装置的方案做论证。

1 方案论证

制动能量再生系统先将车辆制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）为其他形式的能量（旋转动能、液压能、化学能等），并储存于储能器中，同时产生一定的负荷阻力使车辆减速制动；当车辆再次起动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量再转换为车辆行驶所需的动能（驱动力），如图2所示。