飛輪混動(dòng)系統(tǒng)-簡(jiǎn)介
現(xiàn)代飛輪混動(dòng)系統(tǒng)是一種綠色、高效、低成本的汽車動(dòng)力技術(shù)。 飛輪混合動(dòng)力系統(tǒng)利用飛輪以機(jī)械能形式儲(chǔ)存能量，將車輛制動(dòng)的動(dòng)能吸收，轉(zhuǎn)化為飛輪動(dòng)能，并在車輛加速時(shí)釋放，提供輔助動(dòng)力，達(dá)到增強(qiáng)動(dòng)力和降低能耗的效果。
飛輪混動(dòng)系統(tǒng)所使用的現(xiàn)代飛輪由于采用了新技術(shù)、新材料，與傳統(tǒng)飛輪比具有本質(zhì)的不同：
(1)能量密度高：儲(chǔ)能密度可達(dá)100～130wh／kg，功率密度可達(dá)5 000～l0,000 w／kg。
(2)能量轉(zhuǎn)換效率高：工作效率高達(dá)90%。
(3)工作溫度范圍寬：對(duì)環(huán)境溫度沒有嚴(yán)格要求。
(4)使用壽命長(zhǎng)：不受重復(fù)深度放電影響。
(5)低損耗、低維護(hù)
而利用現(xiàn)代飛輪技術(shù)的飛輪混動(dòng)系統(tǒng)與一度盛行于上世紀(jì)70、80年代的儲(chǔ)能用飛輪電池比，其用途和實(shí)現(xiàn)方式等也有著本質(zhì)的不同，具體表現(xiàn)在：
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比較科目 |
飛輪電池 |
飛輪混動(dòng)系統(tǒng) |
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性能要求 |
通過儲(chǔ)存大量能量來達(dá)到高能量的輸出需求 |
滿足車輛加速時(shí)強(qiáng)勁的動(dòng)力需求，輔助主動(dòng)力源工作，降低能耗 |
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技術(shù)要求 |
突出對(duì)大容量?jī)?chǔ)能及輸出的要求及儲(chǔ)能損耗的嚴(yán)格控制 |
突出飛輪的高功率密度，通過系統(tǒng)控制策略來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率的****化、動(dòng)力控制的優(yōu)化以及強(qiáng)勁的輔助動(dòng)力需求 |
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滿足手段 |
大容量的儲(chǔ)能要求：飛輪的超高轉(zhuǎn)速，40,000-50,000rpm；滿足超高轉(zhuǎn)速要求的碳纖維飛輪材料；較大質(zhì)量的飛輪轉(zhuǎn)子 |
創(chuàng)新的動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：增加動(dòng)力輸出、提高能量轉(zhuǎn)化效率 |
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****限度地減少摩擦損耗：非接觸式磁軸承，飛輪運(yùn)行在真空條件中 |
高效的系統(tǒng)控制策略：能量轉(zhuǎn)化效率的****化；儲(chǔ)能狀態(tài)的優(yōu)化及輔助動(dòng)力穩(wěn)定性的維持；動(dòng)力控制的優(yōu)化等 | |
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大容量的能量轉(zhuǎn)換要求：大功率雙向逆變器 |
創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和工藝：增加能量轉(zhuǎn)換效率，提高輸出功率 | |
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飛輪的大功率輔助動(dòng)力輸出：促使主發(fā)動(dòng)機(jī)在最優(yōu)效率點(diǎn)運(yùn)行，降低其功率需求，并降低整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的能耗 | |
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安全性保障條件 |
極其嚴(yán)格 |
可以產(chǎn)業(yè)化的條件來滿足 |
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重量 |
高，不太適合移動(dòng)用途 |
可以裝置在小型車輛上 |
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成本 |
很高 |
可以滿足產(chǎn)業(yè)化的要求 |
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應(yīng)用領(lǐng)域 |
電網(wǎng)調(diào)峰等 |
新能源汽車 |
依能量傳輸方式不同，飛輪混動(dòng)系統(tǒng)可分為三種基本形式：
儲(chǔ)能式：其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與飛輪電池相似，但對(duì)其飛輪儲(chǔ)能的容量要求大大降低。車輛制動(dòng)動(dòng)能和飛輪動(dòng)能之間需要進(jìn)行動(dòng)能-電能-化學(xué)能四重轉(zhuǎn)換；
機(jī)械式：飛輪通過CVT與車軸相連，功率和能量傳輸通過CVT控制實(shí)現(xiàn)，能量傳輸過程中始終以機(jī)械能形式存在，不需功率電機(jī)和動(dòng)力電池；
電動(dòng)式：飛輪通過行星齒輪和調(diào)速電機(jī)等構(gòu)成的電動(dòng)無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)與車軸相連，其功率和能量傳輸主要通過機(jī)械藕合方式，調(diào)速電機(jī)輔助進(jìn)行功率和能量管理。飛輪混動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：
由于飛輪混動(dòng)系統(tǒng)是以機(jī)械能的形式將能量?jī)?chǔ)存在飛輪中，所以其動(dòng)率密度遠(yuǎn)高于使用電池的現(xiàn)有新能源汽車輔助動(dòng)力系統(tǒng)，使之具有后者不可比擬的特性：
一、動(dòng)力性提升，能耗降低：
汽車加速時(shí)，飛輪混動(dòng)系統(tǒng)憑借高功率密度進(jìn)行大功率輸出，為主動(dòng)力源提供澎湃輔助動(dòng)力，提升了整車動(dòng)力性能，并保證主動(dòng)力源在最優(yōu)效率點(diǎn)工作；由于相當(dāng)部分的系統(tǒng)儲(chǔ)備功率由飛輪混動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，從而可以減小主動(dòng)力源的功率，油耗和排放也更低。
二、能量回收效率高：
以機(jī)械能形式儲(chǔ)能的飛輪功率密度遠(yuǎn)高于以化學(xué)能形式儲(chǔ)能的動(dòng)力電池。在汽車制動(dòng)時(shí)，飛輪混動(dòng)系統(tǒng)能夠更加高效地存儲(chǔ)動(dòng)能，且能量?jī)?chǔ)存速度不受電池中“活性物質(zhì)”化學(xué)反應(yīng)速度的影響，可回收的剎車能量比例由35%提高到70%。
三、重量輕、成本低：
飛輪混動(dòng)系統(tǒng)可以有效降低某些新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)大容量動(dòng)力電池和昂貴的電驅(qū)動(dòng)單元的依賴，從而使系統(tǒng)重量更輕、成本更低。
四、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染：
其系統(tǒng)使用壽命覆蓋車輛全壽命周期，且維護(hù)周期長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
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