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#车家号#40年前的技术又热起来了？，电动车用飞轮储能

文/田忠朝
大家应该见过拖拉机的单缸发动机 ， 侧面都有一个大大的铁盘子 ， 这个就是飞轮 ， 可以利用高速旋转的惯性能量稳定发动机转速 ， 获得平稳动力输出 。
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但如今有人想把这个大飞轮用在电动车上 ， 当然 ， 作用不是稳定动力输出 ， 而是看中了它的储能特性 。
有外媒报道 ， 伦敦大学城市学院与DynamicBoostingSystems公司合作研发了一项飞轮储能装置 ， 即飞轮电池 ， 可以为电动车供电 。
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你可以把它理解为这就是一个机械电池
简单来说就是通过电动/发电互逆式双向电机 ， 以物理的方式实现电能与飞轮机械动能之间的相互转换和储存 。 而我们常说的锂电池属于化学电池 ， 将化学能与电能相互转化 。
它的结构也不算复杂 ， 典型的飞轮储能系统由飞轮本体、轴承、双向电机、电力转换器和真空室5个主要组件构成 。
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【#车家号#40年前的技术又热起来了？，电动车用飞轮储能】飞轮本体是飞轮储能系统的核心部件 ， 作用是力求提高转子的极限角速度 ， 减轻转子重量 ， 最大限度地增加飞轮储能系统的储能量 ， 多采用碳素纤维材料制作 。
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双向电机在储能时作为电动机运行 ， 由外界回收能量驱动 ， 加速飞轮旋转 ， 此时电能转化为动能；在释能时 ， 电机又转变为发电机 ， 飞轮带动电机发电 ， 向驱动电机供电 ， 完成机械能向电能转化 ， 在这个过程中飞轮转速会不断下降 。
电力转换器是为了提高飞轮储能系统的灵活性和可控性 ， 并将输出电能通过调频、整流或恒压等变换为满足负荷供电要求的电能 。
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真空室的主要作用是提供真空环境 ， 降低飞轮旋转时的风阻损耗 。
轴承的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命 。 飞轮储能系统多采用磁悬浮系统 ， 减少电机转子旋转时的摩擦 ， 降低机械损耗 ， 提高储能效率 。
听起来好像很新奇 ， 但其实这项技术早在上世纪八十年代初就已经出现了 ， 当时瑞士Oerlikon工程公司 ， 成功研制出了一辆完全由飞轮驱动的公共汽车 。
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你可能会好奇 ， 飞轮电池的功率有多大？
在2007年保时捷也曾研究过飞轮电池 ， 并在2009年将这一技术用在了勒芒911GT3RHybrid赛车上 ， 当时副驾驶座椅下面安装了一套飞轮储能系统 ， 它的重量才103磅（约46.7kg） 。
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在全速下 ， 飞轮的转速可以接近4,0000rpm ， 16英寸直径的飞轮可以提供0.2kWh的能量 。 不要看它容量很小 ， 但功率很大 ， 它可以提供163马力（约120kW）长达6秒的功率输出 ， 而且可以频繁的快速充放电 ， 这为当时的911赢得了不少比赛时间 。
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因为正常情况下 ， 赛车在激烈驾驶中急加速或急减速都会有极大的功率输入或输出 ， 而大功率对化学电池寿命都有极大的损伤 ， 据说在一场24小时的纽伯格林比赛中 ， 电池就要更换三次 。
而采用飞轮电池则无需换电池 ， 在无需维护的情况下能够使用25年 ， 反复充放电100万次也不会出现损耗 。 而且可以说它几乎没有功率限制 ， 类似超级电容 ， 可以快速充放电 。
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另外飞轮电池吸收刹车动能的效果也优于化学电池 ， 比如一般车辆减速度只有0.3g ， 而飞轮电池能让赛车减速度达到1g ， 从而减少制动片磨损 ， 同时还能提升25%的燃油效率 。 一般一场拉力赛普通车型要换2-3此刹车片 ， 而飞轮电池车型只需更换一次 。


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