车辆高速飞轮储能系统关键技术和其优化设计.pdfVIP

机械设计 JOURNALOFMACHINE 128 DESIGN 车辆高速飞轮储能系统关键技术及其优化设计 芮延年1。陈洁2，张健2 (1．苏州大学，苏州215012：2．苏州市职业大学，苏州215004) 摘要：在能源高度紧张的今天，车辆储能技术的研究十分重要。本文从使用高速储能飞轮的车辆混合动力传动系统 原理研究出发，先后探讨了高速储能飞轮系统的稳定性，平衡性以厦高速储能飞轮的陀螺效应；并重点的对高速储能飞 轮优化设计问题进行了较为深八的研究，力车辆高速飞轮储能技术的设计与应用进行了富有意义的探索。 关键词；高速飞轮储能关键技术优化设计 在能源高度紧张的今天．能潍危机严重的制约着各国经济 B；旦 (I) 的发展．人们已经充分的认识到“节能”与“开发新能源”并 L 举是解决能源危机的有效方法之一。特别是家用汽车快速普 式中：卜高速飞轮所存储的能量，J； 及，汽车节能问题变的越来越重要，因此，汽车储能节能是一 ％一高速飞轮的外廓体积，一。 个非常好的研究课题。 因此，可看出高速储能飞轮的设计的基本原则是：在质量 目前汽车储能节能的主要方式有：飞轮储能、液压储能和 一定、保证系统动力稳定性等约束条件下，以体积能量密度为 蓄电池储能等三种。本文主要研究探讨车辆高速飞轮储能系统 优化设计的目标函数。 的关键技术，并对储能飞轮优化设计问题进行了较为深入研 1．3飞轮储能系统的动力稳定性 究，期望能对车辆高速飞轮储能技术的发展提供一些帮助。 稳定是系统可靠工作的前提。系统的振动主要是由于飞轮 的偏心而引起的。当飞轮的旋转角速度达到其临界转速时的角 1 高速储能飞轮系统及其关键技术 速度即横向振动的固有频率蛾时．系统便处于共振状态。因 此．通常飞轮轴的质量远小于飞轮的质量，而在确定q．时将 1．1系统的组成及工作原理 其忽略，因此系统横向振动的固有频率为： 高速储能飞轮的车辆混合动力传动属于惯性储能范畴，其 系统工作原理如图l所示。为了提高发动机的工作效率和实现 ％11岳 (2) 能量更合理的传输，本课题采用了一种传动效率≥92％新型 取对称摆线无级变速器．由于车辆在正常行驶时速度较高，所 式中：^卜一高速飞轮的质量，kgi 以具有很大的惯性，特别是在繁华拥挤的市区汽车等车辆的频 K--飞轮轴轴心处的刚度系数，N／m． 繁的启动，所以它具有很高的可逆能量——动能。因此有必要 为了保证系统的动力稳定性，应当使得系统的工作转速避 开飞轮的临界转速． 在车辆制动过程中，通过对无级变速器的控制，用高速储能飞 1．4高速储能飞轮的平衡性 轮将其回收起来；在起步和加速过程中释放出去，从而既减少 因为飞轮在工作时的转速是很高的，为了避免工作时的系 了能源浪费又提高了车辆性能． 统振动和使轴承承受巨大的附加压力，有必要在设计和试验时