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電力傳動系統(tǒng)中機械儲能的快速應(yīng)用

海爾布隆大學(xué)的研究小組在為電動汽車尋找標準蓄電池存儲裝置的替代品，受到純電動汽車仿真與試驗以及固定飛輪儲能（FES）測試平臺的啟發(fā)，關(guān)于車輛中飛輪儲能的新科技發(fā)明將在PEMD會議上展現(xiàn)。該方法中，飛輪儲能的主要任務(wù)是在短時間內(nèi)緩沖回收能量并釋放能量來支持車輛加速。該研究小組研制出的飛輪儲能方法將被應(yīng)用于車輛中。在大多數(shù)應(yīng)用中，飛輪儲能裝置是被固定安裝的，但是在該新方法中，存儲裝置是為電動單軌汽車而開發(fā)的。因此，為了在電動汽車中操作這個系統(tǒng)，存儲裝置的設(shè)計和尺寸標注都有特殊要求。

機械蓄電池有以下特點：①與傳統(tǒng)的能量存儲裝置相比，飛輪儲能裝置有較高的電流密度；②對飛輪儲能系統(tǒng)來說，必須避免過度充電引起的超負荷，這種緊急情況會導(dǎo)致飛輪的爆炸，為避免飛輪爆炸，離心力引起的飛輪上壓力必須限制在飛輪材料的極限抗拉強度以下；③與化學(xué)電池相比，飛輪儲能裝置幾乎不老化；④與電池組相比，飛輪儲能裝置的成本較高，但是由于很高的充放電循環(huán)使用頻率，飛輪將得到更多的成本效益。

海爾布隆大學(xué)的項目組開發(fā)了一種新型飛輪儲能裝置，將其安裝在電動汽車進行第一次試驗。研究過程中，重點探討飛輪的安全性和經(jīng)濟性，在項目一開始就試圖借助仿真和結(jié)構(gòu)使風(fēng)險和錯誤最少，為了標注機械蓄能器的能量內(nèi)容，要在一個真實的試驗階段和仿真結(jié)果中進行幾次測量，利用這些信息，對飛輪進行設(shè)計，使能量值在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為10000r/min時達到2Wh左右。進一步的項目階段將進行全方位的仿真，該仿真針對電動汽車的縱橫向動力學(xué)，以評估回轉(zhuǎn)力矩的效果。

J. Bachstein et al. 7th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2014), Manchester, UKJanuary 2014.

編譯：孔悅