德克薩斯農(nóng)工大學利用飛輪儲能優(yōu)化全輪驅動電動動力系統(tǒng)
文章信息
技術領域：飛輪儲能在車輛能量回收領域的應用
開發(fā)單位：美國德克薩斯農(nóng)工大學 Nima Farrokhzad Ershad
技術突破：提出了一種基于飛輪動能回收系統(tǒng)的新型全輪驅動電動動力系統(tǒng)，實例分析表明，與傳統(tǒng)的基于永磁同步電機的動力系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在加速/減速過程中將電化學存儲量降至零，可以提高動力系統(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.
應用價值：可提高全輪驅動電動動力系統(tǒng)的效率，降低電池額定功率，延長蓄電池壽命。
全輪驅動（AWD）多電機動力系統(tǒng)在提高系統(tǒng)性能、效率和可靠性方面具有更大的潛力。與單軸驅動車輛相比，全輪驅動電動動力系統(tǒng)具有更高的傳動系統(tǒng)效率和更好的驅動性能，同時能夠吸收車輛的更多動能，但是如何儲存高功率能量仍是一個挑戰(zhàn)，這是由于高功率回收（緊急制動）意味著從機械到電氣再到化學形式的轉變，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力需求是慣性的，其余的是克服摩擦。因此，如果使用動能回收系統(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)的飛輪動能回收系統(tǒng)中，回收的能量會先被轉化為電能，再驅動電機轉化為飛輪的機械能。來自德克薩斯農(nóng)工大學的研究人員另辟蹊徑，將飛輪與一個變速器軸相連，另一個軸與車輪相連。變速器的磁力離合器功能將飛輪和車輪耦合在一起，在不同轉速下旋轉時實現(xiàn)動能的可控交換。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。實例分析表明，與傳統(tǒng)的基于永磁同步電機的動力系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在加速/減速過程中將電化學存儲量降至零，驗證了所提出的動力傳動系統(tǒng)延長電池壽命的作用。（編譯：徐帆，胡東旭 INESA）
圖1基于飛輪的車輛動能回收系統(tǒng)能量流動框圖
推薦相關閱讀：
中電建路橋集團開展基于飛輪儲能的地鐵再生制動研究
文章信息
技術領域：飛輪儲能在車輛能量回收領域的應用
開發(fā)單位：中電建路橋集團有限公司 劉平
技術突破：設計了一種基于飛輪儲能陣列的直流電能循環(huán)利用系統(tǒng)，可實現(xiàn)車輛進站制動能量的快速吸收和出站時的功率補償，并通過對飛輪陣列關鍵指標進行論證，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. 基于磁懸浮儲能飛輪陣列的地鐵直流電能循環(huán)利用系統(tǒng)及實驗研究.儲能科學與技術，2020.
應用價值：開展了基于磁懸浮飛輪陣列儲能型制動能回收節(jié)能系統(tǒng)研究，為城市軌道交通再生制動能量的回收和節(jié)能奠定基礎。
地鐵具有站間距短、載客量大、安全準點，以及車輛啟動加速快、制動減速頻繁等特點，當車輛再生制動時，將產(chǎn)生巨大的制動能量。動態(tài)能量回收系統(tǒng)可以在制動期間輔助回收動能，并將其存儲在各種儲能單元中，從而在加速條件下使用。由于具有能量密度大、能量轉換效率高、工作壽命年限長、充放電時間短等優(yōu)點，飛輪儲能作為一種新型的儲能裝置，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的研究人員首先對軌道交通牽引供電系統(tǒng)進行了介紹，并以此對列車進出站工況及制動能量進行了分析，確定儲能飛輪制動能回收系統(tǒng)結構和關鍵技術指標。設計了飛輪儲能實驗平臺，并依托實際系統(tǒng)進行了飛輪陣列對拖充放電性能測試。實驗結果表明所設計的飛輪陣列性能優(yōu)越，完全滿足地鐵直流電能循環(huán)利用需求，為后續(xù)開展飛輪儲能陣列在軌道交通中的應用奠定基礎。（來源：儲能科學與技術；編輯：徐帆，胡東旭 INESA）
圖2 磁懸浮飛輪儲能型制動能量回收系統(tǒng)圖
