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1、飞轮电池在轿车中应用:摘要,本文通过对传统汽车油耗分析、能源的利用率,和飞轮电池在轿车上能源利用的对比,进一步证实了飞轮电池的节能效果。这对飞轮电池在实际生产生活中会起到方向性的作用。 飞轮电池的技术不够完善,所以还需进一步的技术优化,从而更好的用于实践。,1.飞轮电池介绍,飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术,它与超导储能技术、燃料电池技术等一样,都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。,起源:飞轮电池是90年代才提出的新概念电池,它突破了化学电池 的局限,用物理方法实现储能。,2.飞轮电池工作原理,飞轮储能电池系统包括三个核心部分:一个飞轮,电动机发电机和电力电子变换装置。,工作原理电力
2、电子变换装置从外部输入电能驱动电动机旋转,电动机带动飞轮旋转,飞轮储存动能(机械能),当外部负载需要能量时,用飞轮带动发电机旋转,将动能转化为电能,再通过电力电子变换装置变成负载所需要的各种频率、电压等级的电能,以满足不同的需求。,3飞轮储能原理,4飞轮储能装置简介,飞轮储能装置主要包括3个核心部分:飞轮、电机和电力电子装置。它最基本的工作原理就是,将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来,当外界需要电能的时候,又通过发电机将飞轮的动能转化为电能,输出到外部负载,要求空闲运转时候损耗非常小,国外利用飞轮电池 的发展状况,1994年,美国阿贡(ANL)国家实验室用碳纤维试制一个储能
3、飞轮:直径38厘米,质量为 11千克,采用超导磁悬浮,飞轮线速度达1000米秒。它储的能量可将10个100瓦灯泡点燃25小时。该实验室目前正在开发储能为50千瓦小时的储能轮,最终目标是使其储能达5000千瓦小时的储能飞轮。一个发电功率为100万千瓦的电厂,约需这样的储能轮200个。 日本曾利用飞轮“比功率”高的特性设计了一个引发可控热核聚变的装置。该装置的飞轮直径达6.45米,高1米,重255吨。它所储存的能量与挂有150个车厢的列车以100千米小时的速度行驶时所具有的能量相当。 美国TEXAS大学已研制出一汽车用飞轮电池,电池在车辆需要时,可提供150KW的能量,能加速满载车辆到100km/
4、h。,飞轮电池优越性,比能量 飞轮电池比镍氢电池大23倍 比功率 飞轮电池高于一般化学蓄电池和内燃机,其快速充电可在十八分钟内完成且能量储存时间长。 寿命长既能超快速充电也无化学电他的损寿问题,整个电池的使用寿命远长于各种化学蓄电池。 飞轮为纯机械结构,不会像内燃机产生排气污染 。,飞轮电池 与其他电池的比较,电池和超导电池等储能装置的诸多优点,主要有:,(1)能量密度高:储能密度可达100200 w.h/kg,功率密度可达5 000l0 000 w/kg。 (2)能量转换效率高:工作效率高达百分之90。 (3)体积小、重量轻:飞轮直径约二十多厘米,总重在十几千克左右。 (4)工作温度范围宽:
5、对环境温度没有严格要求。 (5)使用寿命长:不受重复深度放电影响,能够循环几百万次运行,预期寿命20年以上。 (6)低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略,系统维护周期长。,飞轮电池汽车市场前景,飞轮电池因具有清洁、高效、充放电迅捷、不污染环境等特点而受到汽车行业的广泛重视。预计21世纪飞轮电池将会是电动汽车行业的研究热点。 作为一种新兴的储能方式,飞轮电池所拥有传统化学电池无法比拟的优点已被人们广泛认同,它非常符合未来储能技术的发展方向。,飞轮电池汽车产业市场投资调研,一辆用二十节直径为230mm,质量为13.64kg的飞轮电池的汽车,用市电充电需要6小时,快速充电只需15分钟,一次充电行驶里程可达560公里。,电机的双重功能。充电时飞轮中的电机以电动机的形式运行,在外接电源的驱动下带动飞轮旋转,达到极高的转速,从而完成电能机械能转换的储能过程;放电时,飞轮中的电机以发电机的状态运行,在飞轮的带动下对外输出电能,完成机械能电能转换的释放过程。,