能量回收型缓速器的分类与应用

根据能量回收型缓速器的储能装置形式的不同，能量回收型缓速器主要分为以下3种：飞轮储能式能量回收型缓速器、液压储能式能量回收型缓速器、电储能式能量回收型缓速器。

1.飞轮储能式能量回收型缓速器

飞轮储能器也称为飞轮电池，是20世纪50年代提出的新型能量储存装置，该装置突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。众所周知，当飞轮以一定的角速度旋转时，飞轮就储存了一定的动能。飞轮储能式能量回收型缓速器就是利用飞轮蓄能器作为能量储存元件的能量回收缓速装置，因此，该飞轮储能式能量回收型缓速器最主要的部件便是飞轮储能器。飞轮蓄能器是利用飞轮高速旋转储存和释放能量的一种装置，是一种机械蓄能的蓄能元件。作为车辆的辅助动力源及制动系统的一部分，储能飞轮实际上是一种能量回收装置，当车辆制动或减速时车辆的行驶惯性能（动能）使飞轮加速，这样车辆的动能就被储存到了高速飞轮中，且使汽车达到一定的制动效果；当车辆起步加速时，高速飞轮减速并将储存的能量释放出来驱动车辆行驶。

使用高速储能飞轮的车辆混合动力制动装置——飞轮储能式能量回收型缓速器，其组成如图8-2所示。它属于惯性能量回收型制动装置。在飞轮储能式能量回收缓速器中，飞轮在能量传递过程中只是转移能量而没有改变能量的形式，因此能量损失小，能量传递效率高；其主要缺点是抗振性能差，平稳性不好，噪声大，对工作环境要求高，结构复杂，制造困难。国内外有多家单位进行了研究，如德国的MAN公司就进行了这方面的研究，初步试验表明：装有飞轮储能式能量回收型缓速器的汽车能比对应的普通汽车节约15%～20%的燃料消耗量。

图8-2 飞轮储能式能量回收型缓速器的组成

2.液压储能式能量回收型缓速器

液压储能式能量回收型缓速器是指利用液压蓄能器作为能量储存元件的能量回收型缓速装置。液压蓄能器通过液压马达/泵连接汽车轮边，辅助发动机将液压储能式能量回收系统构建起来。液压储能式能量回收型缓速器在大型的工程机械中已得到应用，但是在人们日常使用的交通工具中还很少被采用，因此人们对其应用于交通工具的前景非常看好。液压蓄能器是将能量以液压能形式进行储存的装置，目前，使用较为广泛的是气体加载式液压蓄能器。液压储能式能量回收型缓速器是利用液压蓄能器与一个具有可逆作用的液压变量泵/马达组成的能量回收型制动装置，当车辆制动时，液压马达/泵以泵的形式工作，将车辆的惯性动能转化成液压能储存到液压蓄能器中，实现制动能量的回收；当车辆起动、加速或爬坡需要助力时，液压马达/泵以马达的形式工作，再将前期储存的液压能转化成机械能，进而驱动车辆行驶。

液压储能式能量回收型缓速器的组成如图8-3所示。液压储能式能量回收型缓速器由一个既可以作为泵又可以作为马达工作的可逆元件（即二次元件）、液压蓄能器及控制阀等组成。液压元件安装在机械传动器上，传动器将发动机输出的功率分配到机械传动分路和液压传动分路上。因此在汽车加速过程中，液压蓄能器提供的额外加速功率可以直接传送到传动轴上；而在汽车制动时，制动动能又可送回到液压蓄能器里。

以液压储能式能量回收型缓速器为核心的液压混合动力技术作为混合动力技术的一个重要分支，已引起各国政府、研究机构及汽车制造厂商的高度重视。(www.xing528.com)

3.电储能式能量回收型缓速器

电储能式能量回收型缓速器是以蓄电池为储能装置的能量回收型制动装置，安装有电储能式能量回收型缓速器的车辆称为混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）。与飞轮储能式能量回收型缓速器和液压储能式能量回收型缓速器相比，电储能式能量回收型缓速器技术相对成熟，且研究机构较多，被认为是纯电动汽车大量投放市场前的过渡节能技术。因此，电储能式能量回收型缓速器也是目前各种混合动力装置中最有力的竞争者。

在电储能式能量回收型缓速器中，蓄电池与具有可逆作用的电动机/发电机组成辅助动力单元，从而实现对车辆制动能量的回收利用及辅助驱动作用。电储能式能量回收型缓速器如图8-4所示。电储能式能量回收型缓速器工作的同时，也是蓄电池充电的过程，这时电动机/发电机以发电机模式工作，将汽车的机械动能转化成电能储存到蓄电池中；而汽车在起动和加速过程时，也是蓄电池释放和回收制动能量的过程，这时电动机/发电机以电动机模式工作，将电能转化为机械能驱动车辆行驶。

图8-3 液压储能式能量回收型缓速器的组成

图8-4 电储能式能量回收型缓速器的组成

近几年，电储能式能量回收型缓速器技术得到了较快的发展，但也仅局限于轿车行业。主要是因为尽管蓄电池的储能性能较好，但其功率密度低、充放电频率小，不能迅速转化、吸收大量功率，因此蓄电池储能不利于负载频繁变化的传动系统进行制动能量回收和利用。对于城市交通车辆及工程车辆，其频繁起动产生的大量热能必须得到快速释放和回收等，而蓄电池由于自身的缺点无法满足这些要求，因此导致电储能式能量回收型缓速器在城市交通车辆及工程车辆上的应用受到了极大的限制。