德克薩斯農(nóng)工大學(xué)利用飛輪儲(chǔ)能優(yōu)化全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲(chǔ)能在車輛能量回收領(lǐng)域的應(yīng)用
開發(fā)單位：美國德克薩斯農(nóng)工大學(xué) Nima Farrokhzad Ershad
技術(shù)突破：提出了一種基于飛輪動(dòng)能回收系統(tǒng)的新型全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)例分析表明，與傳統(tǒng)的基于永磁同步電機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在加速/減速過程中將電化學(xué)存儲(chǔ)量降至零，可以提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率和電池壽命。
文章名稱：Nima Farrokhzad Ershad, Ramin Tafazzoli Mehrjardi, Mehrdad Ehsani. Efficient Flywheel-Based All-Wheel-Drive Electric Powertrain. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2021.
應(yīng)用價(jià)值：可提高全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的效率，降低電池額定功率，延長蓄電池壽命。
全輪驅(qū)動(dòng)（AWD）多電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)在提高系統(tǒng)性能、效率和可靠性方面具有更大的潛力。與單軸驅(qū)動(dòng)車輛相比，全輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)具有更高的傳動(dòng)系統(tǒng)效率和更好的驅(qū)動(dòng)性能，同時(shí)能夠吸收車輛的更多動(dòng)能，但是如何儲(chǔ)存高功率能量仍是一個(gè)挑戰(zhàn)，這是由于高功率回收（緊急制動(dòng)）意味著從機(jī)械到電氣再到化學(xué)形式的轉(zhuǎn)變，期間伴隨著電池的高損耗和高磨損。值得注意的是，在城市駕駛中車輛的大部分動(dòng)力需求是慣性的，其余的是克服摩擦。因此，如果使用動(dòng)能回收系統(tǒng)回收這部分能量，就可以顯著延長車輛續(xù)航里程和電池壽命。
在傳統(tǒng)的飛輪動(dòng)能回收系統(tǒng)中，回收的能量會(huì)先被轉(zhuǎn)化為電能，再驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪的機(jī)械能。來自德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員另辟蹊徑，將飛輪與一個(gè)變速器軸相連，另一個(gè)軸與車輪相連。變速器的磁力離合器功能將飛輪和車輪耦合在一起，在不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的可控交換。這樣，飛輪就可以滿足所有高功率的加速和制動(dòng)需求，而電池則可以滿足巡航等低功率需求，可以大大提高電池壽命和性能。實(shí)例分析表明，與傳統(tǒng)的基于永磁同步電機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在加速/減速過程中將電化學(xué)存儲(chǔ)量降至零，驗(yàn)證了所提出的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)延長電池壽命的作用。（編譯：徐帆，胡東旭 INESA）
圖1基于飛輪的車輛動(dòng)能回收系統(tǒng)能量流動(dòng)框圖
推薦相關(guān)閱讀：
中電建路橋集團(tuán)開展基于飛輪儲(chǔ)能的地鐵再生制動(dòng)研究
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲(chǔ)能在車輛能量回收領(lǐng)域的應(yīng)用
開發(fā)單位：中電建路橋集團(tuán)有限公司 劉平
技術(shù)突破：設(shè)計(jì)了一種基于飛輪儲(chǔ)能陣列的直流電能循環(huán)利用系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車輛進(jìn)站制動(dòng)能量的快速吸收和出站時(shí)的功率補(bǔ)償，并通過對(duì)飛輪陣列關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行論證，確定了飛輪并聯(lián)方案和容量配置。
文章名稱：劉平，李樹勝，李光軍，戴興建. 基于磁懸浮儲(chǔ)能飛輪陣列的地鐵直流電能循環(huán)利用系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2020.
應(yīng)用價(jià)值：開展了基于磁懸浮飛輪陣列儲(chǔ)能型制動(dòng)能回收節(jié)能系統(tǒng)研究，為城市軌道交通再生制動(dòng)能量的回收和節(jié)能奠定基礎(chǔ)。
地鐵具有站間距短、載客量大、安全準(zhǔn)點(diǎn)，以及車輛啟動(dòng)加速快、制動(dòng)減速頻繁等特點(diǎn)，當(dāng)車輛再生制動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生巨大的制動(dòng)能量。動(dòng)態(tài)能量回收系統(tǒng)可以在制動(dòng)期間輔助回收動(dòng)能，并將其存儲(chǔ)在各種儲(chǔ)能單元中，從而在加速條件下使用。由于具有能量密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、工作壽命年限長、充放電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，飛輪儲(chǔ)能作為一種新型的儲(chǔ)能裝置，是地鐵交通用于能量回收的合適選擇。
來自中電建路橋集團(tuán)的研究人員首先對(duì)軌道交通牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并以此對(duì)列車進(jìn)出站工況及制動(dòng)能量進(jìn)行了分析，確定儲(chǔ)能飛輪制動(dòng)能回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)了飛輪儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并依托實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行了飛輪陣列對(duì)拖充放電性能測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的飛輪陣列性能優(yōu)越，完全滿足地鐵直流電能循環(huán)利用需求，為后續(xù)開展飛輪儲(chǔ)能陣列在軌道交通中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。（來源：儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)；編輯：徐帆，胡東旭 INESA）
圖2 磁懸浮飛輪儲(chǔ)能型制動(dòng)能量回收系統(tǒng)圖
