[實用新型]車載飛輪儲能裝置

有效

• 申請號: 201420693368.6
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204258527U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 史冬巖;王青山;陶家偉;趙云科;羅祥程;梁謙
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02K7/02
• 分類號: H02K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是一種儲能裝置，具體地說是汽車儲能裝置。

背景技術

目前市場流行的混合動力汽車，以及熱點研究的汽車用動能回收系統，主要分為依靠化學裝置和飛輪裝置儲能來實現。相對而言，以化學裝置為儲能單元的混合動力汽車和動能回收系統應用較早、較廣泛，技術也相對成熟，但是由于該類系統的能量需要在機械能、電能、化學能等多種形式間相互轉化，因此效率的進一步提高收到很大限制。而從能量轉化角度上看，飛輪裝置具有更大的優勢，因為飛輪儲能過程中能量始終保持機械能的形式，從根本上保證更高的能量回收效率。實際上實現高效率的飛輪動能回收和儲能需要滿足低軸承損耗和低風阻等條件，因此投入應用的車用飛輪裝置大多采用磁懸浮支承系統，并將飛輪放置在真空環境中，導致整個機械系統復雜性和制造成本大大增加。

通過以上分析，可知如果沒有磁懸浮支承系統和真空環境的話，飛輪的儲能時間不宜過長，否則動能會因為軸承摩擦和風阻而逐漸消耗掉。并且轉速不能太高，通常應控制在15000轉以下。城市車輛的儲能需求其實能適應以上兩個限制條件。城市車輛以私家車、公交車和城市輕軌為主，由于交通狀況和工作性質的原因，這些車輛都會頻繁啟停，并且運行過程中的停止到重新啟動之間的時間在20～100S之間，這一點能滿足飛輪短時儲能要求。根據計算，為改善儲能飛輪的能量利用效率和經濟性，采用高速滾珠軸承來支撐飛輪，無需真空環境，由于儲能時間短，因此也能保證很高的能量利用效率。由于飛輪中的能量不可能通過機械傳動完全輸出給車輛，在完成車輛啟動后飛輪仍有一定的轉速，為提高能量回收效率，并避免飛輪空轉造成軸承的不必要磨損，在飛輪的腹板間的空隙中安裝條狀磁鐵，并在飛輪外殼兩側放置線圈繞組，從而構成一臺發電機，將飛輪中的動能以電能形式輸出并儲存在化學裝置中。另外，在下坡、短時間內不重新啟動的制動過程等工況下，飛輪直接將制動的能量轉化成電能儲存起來。

綜上所述，所設計的飛輪針對需要頻繁啟停的車輛，主要通過飛輪短時儲能并以機械能形式回收利用制動能量，同時對能量輸出余量、下坡和短時間內不重新啟動的制動過程等工況，直接將制動的能量轉化成電能儲存起來。

發明內容

本實用新型的目的在于提供提高汽車制動能量利用率的車載飛輪儲能裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型車載飛輪儲能裝置，其特征是：包括飛輪組件和外殼體組件，飛輪組件包括飛輪轉子、花鍵軸，飛輪轉子中設置與花鍵軸配合的通孔，花鍵軸安裝在通孔里并與飛輪轉子相連，飛輪轉子里設置長槽，長槽里安裝條形磁鐵，飛輪轉子的兩端均安裝飛輪端蓋，外殼體組件包括外殼體、線圈繞組、軸承端蓋，軸承端蓋有兩個，分別安裝在兩個飛輪端蓋的外側，軸承端蓋和飛輪端蓋之間安裝非金屬擋板，花鍵軸穿過兩個軸承端蓋，花鍵軸與軸承端蓋之間通過高速滾珠軸承相配合，外殼體固定在兩個軸承端蓋之間，且位于飛輪轉子的外部，軸承端蓋里設置環形槽，環形槽里設置線圈繞組。

本實用新型還可以包括：

1、所述的飛輪轉子里的長槽，其橫截面為V型面，長槽沿飛輪轉子圓周方向均勻設置，相鄰的條形磁鐵的端部的磁極相反。

2、線圈繞組包括互相連接的小圓環，所有小圓環組成大圓環結構，小圓環上纏繞線圈，小圓環的數量與條形磁鐵相同。

本實用新型的優勢在于：本實用新型的車載飛輪儲能裝置屬于小型的發電裝置，在發電的領域中，不同于一般的發電結構，而是在一般飛輪結構的基礎上進行了創新，在飛輪轉子中安裝了條形磁鐵，在軸承端蓋上鑲嵌了線圈繞組，與一般的發電機線圈纏繞轉子剛好相反。另外，在飛輪領域中，本實用新型結構上不采用真空環境、成本高的磁懸浮軸承，而是利用普通的高速滾珠軸承，該結構在汽車頻繁啟動、低速下坡、短時間內不重新啟動的制動過程等工況下，足以維持短時間的飛輪高速旋轉。另外，高速滾珠軸承零件制造簡單，也容易更換，所以該車載飛輪儲能裝置的維護方便、經濟。本實用新型結合了發電裝置結構和飛輪裝置結構各自領域的特點，對一般的飛輪結構做了較大的創新，引入了發電裝置和普通高速軸承支撐系統，該裝置適用于在短時間制動和啟動等工況的車輛，有著很大的實際應用價值和發展前景。因為目前的飛輪裝置僅僅使用飛輪的高速旋轉來儲存能量，并沒有充分利用剩余的制動能量。而在一般的發電裝置結構中，都是利用線圈纏繞轉子的形式發電，極少采用飛輪輪轂鑲嵌磁鐵的結構做電機轉子，本實用新型采用的正是這種結構，結構緊湊，原理簡單。另外車載的飛輪結構中也很少通過結合發電裝置來提高能量利用率。本實用新型將它們各自特點結合起來，共同應用在汽車行業里。

附圖說明