技术领域:飞轮储能在车辆能量回收领域的应用
开发单位:美国德克萨斯农工大学 Nima Farrokhzad Ershad
技术突破:提出了一种基于飞轮动能回收系统的新型全轮驱动电动动力系统,实例分析表明,与传统的基于永磁同步电机的动力系统相比,该系统在加速/减速过程中将电化学存储量降至零,可以提高动力系统的效率和电池寿命。
文章名称:Nima Farrokhzad Ershad, Ramin Tafazzoli Mehrjardi, Mehrdad Ehsani. Efficient Flywheel-based All-Wheel-Drive Electric Powertrain. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2021.
应用价值:可提高全轮驱动电动动力系统的效率,降低电池额定功率,延长蓄电池寿命。
全轮驱动(AWD)多电机动力系统在提高系统性能、效率和可靠性方面具有更大的潜力。与单轴驱动车辆相比,全轮驱动电动动力系统具有更高的传动系统效率和更好的驱动性能,同时能够吸收车辆的更多动能,但是如何储存高功率能量仍是一个挑战,这是由于高功率回收(紧急制动)意味着从机械到电气再到化学形式的转变,期间伴随着电池的高损耗和高磨损。值得注意的是,在城市驾驶中车辆的大部分动力需求是惯性的,其余的是克服摩擦。因此,如果使用动能回收系统回收这部分能量,就可以显著延长车辆续航里程和电池寿命。
在传统的飞轮动能回收系统中,回收的能量会先被转化为电能,再驱动电机转化为飞轮的机械能。来自德克萨斯农工大学的研究人员另辟蹊径,将飞轮与一个变速器轴相连,另一个轴与车轮相连。变速器的磁力离合器功能将飞轮和车轮耦合在一起,在不同转速下旋转时实现动能的可控交换。这样,飞轮就可以满足所有高功率的加速和制动需求,而电池则可以满足巡航等低功率需求,可以大大提高电池寿命和性能。实例分析表明,与传统的基于永磁同步电机的动力系统相比,该系统在加速/减速过程中将电化学存储量降至零,验证了所提出的动力传动系统延长电池寿命的作用。
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