避震系統新進化!具備能量回收功能的AUDI eROT阻尼系統

記者:Alegna 2016-08-10

「能量回收」可說是近年車輛動力技術最熱門的話題之一,而最近AUDI甚至也把車輛懸吊系統導入這樣的概念。AUDI正在研發一套稱為eROT的系統,透過機電迴轉阻尼器來取代現行泛用的液壓式阻尼,在抑制震動的過程中還能獲得額外的能量加以儲存利用,還可讓舒適性因而大幅提昇。

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▲eROT以迴轉阻尼器取代傳統的避震筒,讓衝擊能量帶動齒輪,然後再將它轉變為電能加以利用。

AUDI這套eROT的概念其實很簡單,就是希望車輛經過每個坑洞、彎道時,施予避震器的動能能被轉換為電能。目前汽車所用的阻尼避震筒會將動能加以吸收,再轉為熱能發散至大氣中,能量會因而消失;而如果換成這種新開發的48伏特機電阻尼系統,就有可能將這些作用力產生的能量加以利用。


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▲位於後軸的48V鋰電池模組用以驅動環轉式阻尼器,同時也作為電能轉換的電力儲存,而為了提供12V主電力系統使用,現階段還必須安裝一個DC變壓器。

在介紹這套系統之前,首先簡單說明「迴轉阻尼」究竟是什麼玩意。迴轉阻尼其實早已普遍應用在你我日常生活之中,它是利用一組或多個齒輪機構減緩原本的慣性,讓作用力變得比較線性的簡單機構;像是CD Player彈開的上蓋、抽屜、或是高級車的杯架、眼鏡盒,有許多都是利用這樣的設計來減輕廉價感,塑造出更有質感的操作性。迴轉阻尼機構通常不需要液壓裝置,所佔空間小,成本也低,不過運用在車輛懸吊系統上尚屬罕見。

毫無疑問,迴轉式阻尼器將是這套系統的核心組件,它必須要有足以承擔衝擊力以及嚴苛環境下長久使用壽命的能耐。
▲毫無疑問,迴轉式阻尼器將是這套系統的核心組件,它必須要有足以承擔衝擊力以及嚴苛環境下長久使用壽命的能耐。
傳統避震系統仰賴液壓或氣壓設計,這種避震器的「阻尼回彈」與「壓縮行程」特性,彼此間存在著相互依存的關係。但eROT系統擁有反應迅速並保有最小慣性的特點,在理想的狀態下這種主動式懸吊會因應各種不同路況以及駕駛的風格隨時調整,經由軟體設定就可增加運作範圍,阻尼的特性幾乎不會受到限制。有了eROT之後,就能夠在一輛車上配置偏軟舒適取向的壓縮行程,而不需要為了回彈行程而有所妥協,這對於工程師而言,可以運用的彈性就會更高,自然可以設定出更完美的舒適乘坐感。這套系統的另一個優勢是它的機構幾何,後軸採用水平配置的電動馬達取代直立的潛望式避震器,因此行李空間就不會受到傳統的避震塔影響,可以變得更大。


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▲傳統避震器佔用的空間不小,特別是後軸對於行李廂的容積會造成限制。

除了可程式化阻尼特性之外,eROT還有一個特性就是能將壓縮與回彈時的動能轉變為電能。它首先利用連桿吸收來自車輪的運動,再利用一系列齒輪把這些動能傳至電動馬達,將它轉變為電能。可想而知,“懸吊”運作的幅度和頻率將會影響回收能量的多寡,在德國的公路上測試時,這套系統可平均回收100至150W的能量(全新鋪面高速公路為3W,崎嶇不良道路為613W),換算每百公里節省的CO2是3公克。


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▲傳統的液壓或氣壓懸吊系統,都免除不了必須要有潛望式避震器的宿命,而eROT期待能以環轉阻尼器將它取代,同時還能利用原本完全被完全浪費的動能。

這套eROT技術仰賴48V電力系統,目前必須加裝峰值輸出達13kW的500kwh鋰電池,同時還需要一套DC變壓器將48V轉為12V,內含高效率的輸出發電機。由於初步測試時,eROT的表現令人滿意,因此未來似乎可以期待AUDI將它導入量產車的可能。至於其中的48V電力系統將會成為關鍵,根據AUDI的規劃,2017年起將會推出以48V為主要電力系統的高性能輕混合動力單元,屆時可望減少0.7L/100km的燃油消耗,連帶也將eROT量產的障礙之一消除。


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▲48V電力系統將會扮演AUDI次世代動力單元的重要角色。