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動能回收系統

2026-08-18 22:00:01

一、何謂動能回收系統

動能回收系統,全名係制動能量回收系統(Kinetic Energy Recovery System,簡稱 KERS),係指能夠將車輛制動時產生嘅動能轉換成電能或者機械能,並將其儲存起來供後續使用嘅系統。呢項技術最早應用於 F1 賽車,2009 賽季首次引入,2011 賽季正式回歸賽場。而家,動能回收系統已經成為新能源汽車最重要嘅技術之一

喺傳統燃油車上,當車輛減速制動時,前進嘅動能透過制動系統嘅摩擦轉化為熱能散發到空氣中,白白浪費。而喺純電動汽車同混合動力汽車上,工程師設計咗一套可以將呢部分動能儲存起來、喺需要時轉換為動力供車輛使用嘅系統。呢樣唔單止能有效利用原本被浪費嘅能量,仲可以改善車輛起步時嘅動力表現

二、運作原理

動能回收嘅核心理論基於電機嘅可逆性。電動車嘅驅動電機本質上係「可逆」嘅——正常行駛時佢係電動機,將電池電能轉換為機械能驅動車輪;減速或者剎車時,車輪反過來帶動電機轉子旋轉,此時電機切換為發電機模式,透過電磁感應產生交流電。呢個過程中,逆變器將發電機輸出嘅交流電整流為直流電,再經過電壓調節後回充到動力電池

與此同時,電機產生嘅反向感應電流會回充到電池,反向電動勢仲會喺電機上施加反向扭矩並作用喺傳動軸上,從而產生令車輛減速嘅電制動力。呢種電制動唔單止回收咗能量,仲替代咗部分機械煞車嘅工作

三、主要類型

動能回收系統有多種技術路線:

1. 電機 - 電池制動能量回收系統

呢種係而家市面上純電動汽車同混合動力汽車中最常見嘅類型。車輛擁有電機同變流器,能夠喺制動時產生負轉矩,使電機進入發電狀態,將制動能量轉換成電能存儲喺蓄電池中。存儲嘅電能可用於車輛起步、為電瓶充電或者為車內耗電設備供電

2. 機械飛輪制動能量回收系統

呢套系統大量應用於 F1 賽車。佢嘅原理類似於兒童玩具「回力車」——向後滾動車輪令蓄能結構積蓄勢能,放開後勢能迅速轉換為動能。由於唔需要喺機械能同電能之間來回轉換,能量轉換效率較高,通常可達 65%-70%

3. 電驅飛輪制動能量回收系統

由威廉士公司發明,結合咗上述兩種技術。佢最大唔同在於將蓄電池換咗做飛輪儲能結構,具有能量儲存密度高、體積小、質量輕、充電快、壽命長、無污染等特點。全球最先進嘅電驅飛輪技術淨效率已提升至95% 以上

四、兩種觸發模式

喺實際駕駛中,動能回收有兩種觸發方式

滑行回收:鬆開加速踏板後自動啟動,電機透過電磁阻力畀車輪減速,同時發電特斯拉嘅「單踏板模式」就係強回收嘅典型應用——松油門後車輛減速感明顯,幾乎可以替代 70% 嘅輕煞車操作

制動回收:輕踩煞車踏板時,系統優先啟動電機制動(即動能回收),只有當制動力需求超過電機回收能力時,機械煞車先至會介入。呢種「電煞優先」嘅邏輯能回收約 70% 嘅制動能量

根據 2026 年實施嘅新國標《乘用車制動系統技術要求及試驗方法》(GB 21670-2025),電力再生式制動被分為 A 型同 B 型。A 型唔屬於行車制動系,只能透過鬆開加速踏板啟動;B 型屬於行車制動系,需要透過制動踏板啟動

五、優缺點分析

優點十分突出:省電、省油;增加煞車系統嘅使用壽命;加強制動效果;喺城市擁堵路況下合理使用強回收可提升10%-30% 嘅續航里程;山區長下坡路段甚至能實現「反向充電」;煞車片通常能用8-10 萬公里先至更換,比燃油車延長咗至少一倍壽命

缺點同樣唔可忽視:相對於傳統燃油車,動能回收時降速更快,但部分車型喺動能回收模式下煞車燈唔會亮,存在追尾風險;回收效果較強時降速過快會造成乘客暈車;長期習慣用動能回收制動,緊急情況下可能反應不及;當電池電量高於90% 時,系統唔會進行動能回收

六、效率同限制

動能回收嘅整體效率受多重因素影響。電動機/發電機嘅能量轉換效率、電池充放電效率都不可能達到 100%,再加上複雜嘅能量管理系統損耗,整體效率能達到50% 以上已經算唔錯。而家電動車能量回收系統嘅效率一般喺60%-80% 左右

永磁電機嘅回收效果優於異步電機。同時,大部分制動能量消耗喺10-50km/h嘅車速範圍內。當環境溫度低於 0℃時,電池活性下降,回收效率會降低30% 左右

七、安全法例新變化

2026 年 7 月 1 日起正式實施嘅GB 21670-2025《乘用車制動系統技術要求及試驗方法》對動能回收提出咗明确要求:當能量回收減速度大於 1.3m/s²時,車輛必須自動點亮煞車燈;只要減速需求持續存在,制動信號就應持續發出。呢項規定旨在解決此前部分新能源車型強動能回收時煞車燈唔亮嘅安全隱患

總結

動能回收系統係新能源汽車實現能量高效利用嘅關鍵技術。佢透過電機嘅可逆特性,將原本被浪費嘅制動動能轉換成電能回充電池,喺提升續航里程嘅同時減少煞車系統磨損。隨著技術嘅不斷成熟同法例嘅逐步完善,動能回收系統正變得更加智能、安全同高效。

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