飛輪電池

飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池。它突破了化學電池的限制，使用物理方法來儲存能量。眾所周知，當飛輪以一定的角速度旋轉時，它具有一定的動能。飛輪電池通過其動能轉化為電能。高科技飛輪用于儲存電能，很像標準電池。

簡介

飛輪蓄電池中有一個電機。充電時，電機以電機的形式運行。在外部電源的驅動下，電機驅動飛輪高速旋轉，也就是說，給飛輪電池充電可以提高飛輪的速度，從而提高其功能。放電時，電機作為發電機運行，由飛輪驅動輸出電能，完成機械能（動能）到電能的轉換。當飛輪電池發電時，飛輪的轉速會逐漸降低。飛輪電池的飛輪在真空環境中運行，并且轉速極高（最高可達20萬r/min，使用的軸承為非接觸式磁性軸承。據說飛輪電池的比能可達150W·h/kg，比功率可達5000-10000W/kg，使用壽命長達25年，電動汽車可行駛500萬公里。美國飛輪系統公司已成功將一輛克萊斯勒LHS汽車改裝成電動汽車新開發的飛輪電池。一次充電可以行駛600公里，從靜止到96公里/小時的加速時間為6.5秒。

起源

飛輪儲能電池的概念起源于20世紀70年代初。起初，它只打算應用于電動汽車，但由于當時的技術水平，它還沒有開發出來。直到20世紀90年代，由于電路拓撲的發展、碳纖維材料的廣泛應用以及全世界對污染的關注，這種新型電池得到了迅速發展。隨著磁性軸承技術的發展，這種電池顯示出更廣闊的應用前景，目前正迅速從實驗室走向社會。實用產品在歐美已經出現，但中國在這一領域的研究才剛剛開始。

操作原理

飛輪儲能電池系統包括三個核心部件：飛輪、電動發電機和電力電子轉換裝置。

電力電子轉換裝置從外部輸入電能以驅動電機旋轉，電機驅動飛輪旋轉，飛輪存儲動能（機械能）。當外部負載需要能量時，飛輪驅動發電機旋轉，動能轉化為電能，然后通過電力電子轉換裝置轉化為負載所需的各種頻率和電壓水平的電能，以滿足不同的要求。由于輸入和輸出是相互獨立的，因此在設計中，電機和發電機往往由一臺電機實現，輸入輸出轉換器也合并為一臺，這可以大大降低系統的尺寸和重量。同時，在實際工作中，飛輪的轉速可以達到40000~50000r/min，而金屬制成的飛輪無法承受如此高的轉速，因此飛輪通常由碳纖維制成，重量輕而堅固，進一步減輕了整個系統的重量。同時，為了減少充放電過程中的能量損失（主要是摩擦損失），電機和飛輪都使用磁性軸承將其懸掛起來，以減少機械摩擦。同時，飛輪和電機被放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。通過這種方式，飛輪電池的凈效率（輸入和輸出）達到約95%。

實際的飛輪裝置主要包括以下部件：飛輪、軸、軸承、電機、真空容器和功率電子轉換器。飛輪是整個電池裝置的核心部件，它直接決定了整個裝置儲存的能量。它儲存的能量由公式E=Jω2決定。其中j是飛輪的慣性矩，與飛輪的形狀和重量有關；

ω是飛輪的旋轉角速度。

功率電子轉換器通常是由MOSFET和IGBT組成的雙向逆變器，它們的原理沒有描述，這決定了飛輪裝置的能量輸入和輸出。

有利條件

飛輪電池兼顧了化學電池、燃料電池、超導電池等儲能裝置的諸多優點，主要有以下幾點：（1）高能量密度：儲能密度可達100～200Wh/kg，功率密度可達5000～100～200wh/kg。

（2） 高能量轉換效率：工作效率高達90%。

（3） 體積小、重量輕：飛輪直徑約20厘米，總重量約10公斤。

（4） 工作溫度范圍廣：對環境溫度沒有嚴格要求。

（5） 使用壽命長：不受重復深放電影響，可循環數百萬次，預計使用壽命超過20年。

（6） 低損耗、低維護：由于磁性軸承和真空環境，機械損耗可以忽略，系統維護周期長。飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池。它突破了化學電池的限制，使用物理方法來儲存能量。眾所周知，當飛輪以一定的角速度旋轉時，它具有一定的動能。飛輪電池通過其動能轉化為電能。高科技飛輪用于儲存電能，很像標準電池。

簡介

飛輪蓄電池中有一個電機。充電時，電機以電機的形式運行。在外部電源的驅動下，電機驅動飛輪高速旋轉，也就是說，給飛輪電池充電可以提高飛輪的速度，從而提高其功能。放電時，電機作為發電機運行，由飛輪驅動輸出電能，完成機械能（動能）到電能的轉換。當飛輪電池發電時，飛輪的轉速會逐漸降低。飛輪電池的飛輪在真空環境中運行，并且轉速極高（最高可達20萬r/min，使用的軸承為非接觸式磁性軸承。據說飛輪電池的比能可達150W·h/kg，比功率可達5000-10000W/kg，使用壽命長達25年，電動汽車可行駛500萬公里。美國飛輪系統公司已成功將一輛克萊斯勒LHS汽車改裝成電動汽車新開發的飛輪電池。一次充電可以行駛600公里，從靜止到96公里/小時的加速時間為6.5秒。

起源

飛輪儲能電池的概念起源于20世紀70年代初。起初，它只打算應用于電動汽車，但由于當時的技術水平，它還沒有開發出來。直到20世紀90年代，由于電路拓撲的發展、碳纖維材料的廣泛應用以及全世界對污染的關注，這種新型電池得到了迅速發展。隨著磁性軸承技術的發展，這種電池顯示出更廣闊的應用前景，目前正迅速從實驗室走向社會。實用產品在歐美已經出現，但中國在這一領域的研究才剛剛開始。

操作原理

飛輪儲能電池系統包括三個核心部件：飛輪、電動發電機和電力電子轉換裝置。

電力電子轉換裝置從外部輸入電能以驅動電機旋轉，電機驅動飛輪旋轉，飛輪存儲動能（機械能）。當外部負載需要能量時，飛輪驅動發電機旋轉，動能轉化為電能，然后通過電力電子轉換裝置轉化為負載所需的各種頻率和電壓水平的電能，以滿足不同的要求。由于輸入和輸出是相互獨立的，因此在設計中，電機和發電機往往由一臺電機實現，輸入輸出轉換器也合并為一臺，這可以大大降低系統的尺寸和重量。同時，在實際工作中，飛輪的轉速可以達到40000~50000r/min，而金屬制成的飛輪無法承受如此高的轉速，因此飛輪通常由碳纖維制成，重量輕、強度強，進一步降低了t……

整個系統的重量。同時，為了減少充放電過程中的能量損失（主要是摩擦損失），電機和飛輪都使用磁性軸承將其懸掛起來，以減少機械摩擦。同時，飛輪和電機被放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。通過這種方式，飛輪電池的凈效率（輸入和輸出）達到約95%。

實際的飛輪裝置主要包括以下部件：飛輪、軸、軸承、電機、真空容器和功率電子轉換器。飛輪是整個電池裝置的核心部件，它直接決定了整個裝置儲存的能量。它儲存的能量由公式E=Jω2決定。其中j是飛輪的慣性矩，與飛輪的形狀和重量有關；ω是飛輪的旋轉角速度。

功率電子轉換器通常是由MOSFET和IGBT組成的雙向逆變器，它們的原理沒有描述，這決定了飛輪裝置的能量輸入和輸出。

有利條件

飛輪電池兼顧了化學電池、燃料電池、超導電池等儲能裝置的諸多優點，主要有以下幾點：（1）高能量密度：儲能密度可達100～200Wh/kg，功率密度可達5000～100～200wh/kg。

（2） 高能量轉換效率：工作效率高達90%。

（3） 體積小、重量輕：飛輪直徑約20厘米，總重量約10公斤。

（4） 工作溫度范圍廣：對環境溫度沒有嚴格要求。

（5） 使用壽命長：不受重復深放電影響，可循環數百萬次，預計使用壽命超過20年。

（6） 低損耗、低維護：由于磁性軸承和真空環境，機械損耗可以忽略，系統維護周期長。

標簽：世紀

汽車資訊熱門資訊