有研究表明,在公交車下長坡及滑行中, 因為車輛慣性動能引起制動器的熱衰退性問題已是較為嚴重的安全隱患了。一方面,車輛頻繁制動動能通過摩擦轉化為熱能耗散掉了;另一方面,公交車在制動后重新啟動、加速及怠速階段的油耗、黑煙及其他排放顯著增加。
如何把公交工況下制動能量回收加以利用?這是當前客車企業(yè)面臨的重要課題。
一、制動能量再生應用其經(jīng)濟效益十分可觀:
推廣制動能量回收技術不僅表現(xiàn)在節(jié)能安全方面,同時在經(jīng)濟方面有重大價值。12米CNG公交客車1天行駛里程250公里,以每100公里耗38立方米CNG計算,則1天消耗CNG合計85立方米,折合成現(xiàn)金為382.5元。如果制動能量再生系統(tǒng)的節(jié)氣率能實現(xiàn)20%,即可節(jié)約現(xiàn)金支出78.95元;如果一個車隊按30臺配車計算,可以節(jié)約現(xiàn)金支出2368.5元;如果以一個城市的公交車輛數(shù)量來計算,其經(jīng)濟效益十分可觀。

揚子江天然氣城市客車
二、制動能量再生應用技術現(xiàn)狀及特點:
制動能量再生應用技術目前大體分為:電化學電池儲能、超級電容儲能、飛輪儲能、液壓儲能等4種,在此對液壓儲能的制動能量再生應用予以討論。
液壓儲能是將汽車在制動或減速過程中的動能轉換成液壓能的形式,并將液壓能貯藏在液壓蓄能器中。當公交車起步加速時,蓄能器中的氮氣囊推動液壓油以機械能的形式反作用于公交車輔助公交車起步(并輔助)加速。液壓儲能裝置具有零件少、成本較低、工作可靠性高的特點,同時還具有體積較小、安裝布置方便的優(yōu)點。液壓蓄能器用于工程專用車輛基本成熟,如果要用于城市公交車上,還要解決好,液壓系統(tǒng)的密封性能、系統(tǒng)工作時的噪聲。

液壓儲能系統(tǒng)原理及結構圖
液壓儲能式制動能量再生系統(tǒng)工作原理是車輛剎車時的慣性通過壓力泵將液體從低壓儲存罐推向高壓儲存罐,即能量通過液壓泵、馬達對液壓蓄能器內液壓油做功,液體壓縮低壓氮氣囊變成高壓氮氣囊,實現(xiàn)回收;繼而,在需要動力時釋放高壓儲存罐帶動液壓推進器驅動車輛,液體返回到低壓儲存罐,如此循環(huán)工作。
三、液壓儲能式制動能量再生系統(tǒng)的工作過程:
(1)冷啟動:通過釋放液壓蓄能器中的能量,驅動液壓泵、馬達轉動,再帶動主減速器工作,實現(xiàn)車輛的冷啟動,即發(fā)動機先不啟動。
(2)加速行駛:車輛冷啟動后,待蓄能器的壓力降低到一定值時,車輛已經(jīng)在2-3速檔位時,再啟動發(fā)動機,發(fā)動機和液壓再生動力同時驅動車輛行駛。
(3)勻速行駛:液壓再生動力停止工作,由發(fā)動機驅動車輛行駛。
(4)減速行駛:車輛制動時,液壓泵、馬達工作,蓄能器將剎車的能量通過液體介質開始回收。通過控制策略使車輛在停止時液壓蓄能器中的存儲能量為最大。
四、液壓儲能式制動能量再生系統(tǒng)推廣前景:
(1)推廣應用的基礎較好。系統(tǒng)主要部件都是技術成熟的、標準的工業(yè)產品。目前的技術水平在工程車應用已經(jīng)成熟,但是要用于公交客車必須將目前的技術水準提高到客車的技術標準。主要難點是,混合動力箱與原車的變速箱的對接,要求彼此的切換精確,噪聲要符合客車的技術要求,再是分配控制模塊和電子控制器的設計有一定的技術含量。液壓儲能式制動能量再生系統(tǒng)是一個跨多個學科的應用課題,如車輛工程、液壓工程、控制工程等。
(2)選好公交車型是推廣應用成功的關鍵。從理論上講,液壓儲能制動能量回收技術是可以推廣到汽油(柴油)、CNG(LNG)及新能源汽車等車型。但是從工程上講,新技術推廣有四個基本要求:一是技術上可行且要先進;二是成本要低;三是操作簡便;四是維護方便。目前液壓儲能最適宜的公交車型是CNG公交車。主要理由有:12米CNG公交車要求有8個80升CNG儲氣罐子。液壓儲能也要一個儲氣罐子,其外形(尺寸)與CNG儲氣罐子大致相同。采用液壓儲能技術進行制動能量回收技術,如果減少一個80升CNG儲氣罐子,每一天也能完成以往營運任務。對于公交公司而言,采用液壓儲能系統(tǒng)的成本能用一年左右的時間通過節(jié)約的耗氣費用補上來,又能產生一定的社會效益。
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