节省 25%的燃油消耗 沃尔沃完成飞轮动能回收系统路试

· Mar 30, 2014

近日,沃尔沃官方宣布,已经完成了对新一代飞轮动能回收系统 (Flybrid KERS) 的公开道路测试,测试的结果显示,Flybrid KERS 系统可以为汽车节省 25%的燃油消耗,而成本只有传统混动汽车搭载的能量回收系统的四分之一。该系统采用了轻量化、低成本的设计理念。

Flybrid KERS 系统,是沃尔沃与 Torotrak、Flybrid System 公司合作,将 F1 赛车所采用的 KERS 动能回收系统发展演变而来的。

这套 Flybrid KERS 系统的核心部件是一个最高转速可以达到 60,000rpm 的飞轮,由一台 Torotrack 制造的 CVT 变速箱驱动,最大输出功率为 80ps。飞轮采用倾斜式旋转圆盘的样式,由碳纤维材料和钢制成,重量为 6kg,直径 20cm,整个装置重约 60kg。为最大限度的减少能量消耗,该系统被安置在真空的环境中运行。

在沃尔沃测试的这一代 Flybrid KERS 系统中,CVT 变速箱可以让低速的转动的车轮驱动飞轮超高速转动,储存惯性能量;也能够在需要的时候,将能量从超高速转动的飞轮中输出到驱动轮上。后轮与飞轮之间的齿轮传动可以提供比普通驱动方式更加迅速的动力传递,相比上一代的飞轮系统更为复杂。

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在测试过程中,测试车选择了前置前驱的 S60 轿车,发动机负责驱动前轮。而 Flybrid KERS 系统装置被安装在了车辆的后桥上通过后轮来释放能量,这样的设置就能使前轮驱动的汽车在某些情况下具备了四驱的特性。该系统在加速模式下可以帮助 S60 的 0-100km/h 的加速时间缩短 1.5s,同时也可以在经济模式下帮助车辆降低二氧化碳的排放。

当驾驶员踩下制动踏板时,动能回收系统就会被激活,制动过程中产生的能量带动飞轮高速转动,在这期间系统会自动断开前轮与发动机动力连接,以便于更充分地储藏动能。但是,飞轮自由转动的时间是有限的,当驾驶员松开制动踏板,踩下加速踏板时,飞轮所储存的能量就会被释放,高速旋转的飞轮会通过 CVT 变速箱将动能输送到后轮。 通过制动的过程收集能量,这个系统比较适合于走走停停的城市交通环境,而在高速公路上踩刹车的频率较低,所以效果相对较差。

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按照欧洲最新的汽车监测工况设计,在相同的工况下,利用 Flybrid KERS 系统的发动机能够减少近一半的工作时间,这也就意味着发动机能够大幅减少油耗。飞轮积蓄的能量既可用来给汽车加速,也可以在汽车达到巡航速度后给汽车提供动力。

此外,需要注意的是与传统混动汽车的能量回收系统相比,Flybrid KERS 系统存储能量利用的是飞轮的惯性,不依赖于硕大的电池组,这样不仅减轻了设备本身的重量,还使得能量传递过程中的损耗大大减少,同时利用收集的能量重新驱动汽车的传动时间也大为缩减,整个的能量转换过程变得更加简便。

据沃尔沃汽车相关负责人介绍,传统的制动系统释放的巨大的能量,能够在 8s 内为 Flybrid KERS 系统完成充电。比一般的能量回收系统的效率更高。比如丰田普锐斯混合动力车动力回收系统需要近 3 倍的时间才能储存等量的能量。

另据相关人士透漏,Flybrid KERS 系统将会在 2020 年之后进行大规模的推广。

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