《新能源汽车电池及管理系统检修》课件-飞轮电池

任务描述目前市面上的新能源汽车绝大多数使用碱性和锂离子电池，这些电池已研发及商用多年，得到市场普及，但对于车企的未来发展，需在技术方面占领先机，正所谓“得动力电池者得整车”要不断进行新型电池的研发，满足未来市场的需求。例如我们常说的氢燃料电池，以及其他类型的动力电池等，都是新型动力电池。本任务主要进行飞轮动力电池的工作原理、应用车型等讲解。超高速飞轮的构造和原理超高速飞轮电池储能是基于飞轮以一定角速度旋转时，可以存储动能的基本原理飞轮作为储能的核心部件，储能量E用下式计算:式中j——飞轮的转动惯量．与飞轮的形状和重量有关；

ω——飞轮转动的角速度。3、飞轮电池充电时，飞轮电池中的电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电动机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”，增加了飞轮的转速；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速可达200000r／min．3、飞轮电池二、超高速飞轮的结构原理与应用2、典型的飞轮储能电池结构飞轮电池主要由以下几部分组成：复合材料飞轮、集成的发电机/电动机、支撑轴承、电力电子及其控制系统、真空腔、辅助轴承和事故屏蔽容器。飞轮电池的特性1)能量密度高。储能密度可达100～200W·h／kg，功率密度可达5000～10000W／kg。2)能量转换效率高。工作效率高达90%。3)工作温度范围宽。对环境温度没有严格要求。4)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，预期使用寿命20年以上。5)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。3、飞轮电池飞轮电池的应用情况(1)交通运输。飞轮电池充电快，放电完全，非常适合车辆应用。现在由于成本和小型化的问题，仅在部分电动汽车和火车上有示范性应用，并且主要是混合动力电动车辆，车辆在正常行驶或制动时，给飞轮电池充电，在加速或爬坡时，飞轮电池则给车辆提供动力，保证发动机在最优状态下运转。飞轮电池的应用情况(2)航空航天。航空航天方面包括在人造卫星、飞船、空间站上的应用等。飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～l0倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看剩余电能。美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮电池，联合在一起可提供超过150kW的电能。(3)不间断电源。飞轮电池作为稳定电源，可提供几秒到几分钟的电能，这段时间足以保证工厂进行电源切换。德国GmbH公司制造了一种使用飞轮电池的UPS，在5s内可提供或吸收5MW的电能。飞轮电池在电动汽车上的应用案例20世纪80年代初，瑞士OerlikonEnergy公司研制成功了完全由飞轮电池供能的电动公交客车，飞轮直径163m，重15t，可载乘客70名，在行驶过程中，需要在每个车站(站间距约800m)停车充电2min。1987年，德国开发了飞轮电池混合动力汽车，利用飞轮电池吸收90%的制动能量，并在需要短时加速等工况下输出电能补充内燃机功率的不足。1992年，美国飞轮系统公司(AFS)采用纤维复合材料制造飞轮，并开发了飞轮电池电动汽车，该车一次充电续驶里程达到600km。保时捷911GT3采用机电飞轮代替蓄电池为能源。该系统包括一台连接有电动机/发电机的电动飞轮。飞轮最高转速高达40,000转。沃尔沃在赛车上应用的动能回收系统（KineticEnergyRecoverySystems，简称KERS）采用的就是机械飞轮储能结构，储存来自车身的动能并储存在由一块重量6kg，直径20cm的碳纤维组成飞轮模块中，需要释放时，其通过CVT变速模块将能量传递至后桥直接驱动车轮。根据