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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n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
2、电力 电子变换装置。 n工作原理电力电子变换装置 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
3、池 的发展状况n1994年,美国阿贡(ANL)国家实验室用碳纤维试制一个储 能飞轮: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。 n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。n美国TEXAS大学已
4、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/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
5、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: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 n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。n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。