飞轮电池在电动汽车中的应用研究

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1、电源技术《电气自动化~2013年第35卷第1期PowerSupplyTechniques飞轮电池在电动汽车中的应用研究王兴贵，周海涛，李晓英(兰州理工大学电气工程与信息工程学院。甘肃兰州730050)摘要：针对电动汽车频繁制动和加速时蓄电池的大电流充放电问题，将飞轮电池和蓄电池组成的复合电源应用于电动汽车中。分析了飞轮电池永磁同步电机的数学模型，采用转子磁场定向的矢量控制策略对飞轮电池进行快速充电控制。飞轮电池放电时，采用电压外环、电流内环的控制方法。对飞轮电池和蓄电池的复合电源系统进行了仿真研究，结果表明通过对飞轮电池进行快速的充放电控制，能够有效减小电动汽车运行时蓄电池的充放电电流，对蓄电

2、池进行了保护，可以延长其使用寿命。关键词：蓄电池；飞轮电池；电动汽车；充放电控制DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2013．O1。010[中图分类号]TM91[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)01—0025—03TheResearchofFlywheelBattery’SApplicationinElectricVehiclesWANGXing-gui，ZHOUHai—tao，LIXiao—ying(CollegeofElectricalandInformationEngineering，LanzhouuniversityofTechnology

3、，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Forthebattery’Shighchargeanddischargecurrentinelectricvehicles’brakeandacceleration，acompositepowerwhichismadeupofflywheelbatteryandbatterycanbeusedinelectricvehicles．Thepaperanalyzesthemathematicalmodelofpermanentmagnetsynchronousmotorwhichisusedinflywheelbattery．

4、Toachievethefastcharging，therotorfieldorientedvectorcontrolstrategyisused．Intheflywheel，sdischarge，thecontrolstrategyisvohageloopandinnercurrentloop．Thesimulationofcompositepowersystemisdid，andtheresultshowsthatthebatterygchargeanddischargecurentcanbeeffectivelyreducedbytheflywheelbattery~fastcharge

5、anddischarge．Thebatterycanbeprotected，anditslifecanbealsoextended．Keywords：battery；flywheelbattery；electricvehicles；chargeanddischargecontrol0引言上，主要由高速飞轮、永磁同步电机和P变流器构成。电池技术是电动汽车发展中的关键技术，制约着电动汽车的发展。目前用于电动汽车中的电池多为化学蓄电池。汽车在启动、加速时，需要为其提供很大的功率，蓄电池进行大电流放电；汽车下坡、制动时，为了最大限度地回收制动能量，蓄电池进行大电流充电。频繁的大电流充放电势必对蓄电池造

6、成损害，影响蓄电池的使用性能，缩短其使用寿命⋯。飞轮电池是一种新型的机械储能装置，它利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式存储起来。同蓄电池相比较，飞轮电池P'~M2永磁I司步电机飞轮具有更高的比能量和比功率，充电时间短，使用寿命长，无过度充图1飞轮电池和蓄电池的复合电源系统结构放电问题。因此，可将飞轮电池应用于电动汽车中，使飞轮电飞轮电池在系统中起着提供电能和制动能量回收的双重作池和蓄电池共同提供或吸收汽车运行中的峰值功率。用。电动汽车加速、爬坡时，为满足电动汽车的瞬时大功率要求，本文针对飞轮电池和蓄电池的复合电源系统，分析了飞轮电飞轮电池快速放电，它和蓄电池一同为电动汽车提供能量；电动池电机

7、的数学模型，通过对飞轮电池进行快速、稳定的充放电控汽车减速、下坡时，汽车的驱动电机工作在发电状态，飞轮电池则制，减小蓄电池在电动汽车制动和加速时的充放电电流，从而实工作在充电状态，它和蓄电池一起吸收汽车制动时回馈的能量；现对蓄电池的保护。电动汽车正常行驶时，其驱动电机所需功率较小，此时飞轮电池1系统结构工作在能量保持模式，仅由蓄电池供电即可满足要求。图1为蓄电池和飞轮电池在电动汽车中的复合电源系统