基于飛輪的再生制動系統(tǒng)

基于飛輪的再生制動系統(tǒng)

提出了基于飛輪的再生制動系統(tǒng)（RBS）以回收電動車與混合動力車輛制動過程產(chǎn)生的能量，設(shè)計出概念原型機（SJSU-RBS）并對其進行了臺架測試。

臺架試驗時，圖1中的驅(qū)動軸由直流電機驅(qū)動，制動踏板控制帶離合器的制動器，離合器能夠控制制動器和飛輪機構(gòu)之間的通斷。通過鏈傳動機構(gòu)將能量傳遞給行星齒輪組（行星齒輪組能夠提高飛輪的轉(zhuǎn)速，傳動比為4），交流發(fā)電機與飛輪相連回收制動能量。利用傳感器采集運行和制動狀態(tài)下的驅(qū)動軸和飛輪轉(zhuǎn)速。驅(qū)動軸和飛輪角速度變化曲線見圖2。

驅(qū)動軸角速度在0～t2時間內(nèi)從穩(wěn)定值降到0；制動開始階段，飛輪角速度迅速增至最大值，隨后與驅(qū)動軸同步旋轉(zhuǎn)，在t2時刻，驅(qū)動軸停止旋轉(zhuǎn)，離合器分離，飛輪獨立旋轉(zhuǎn)直至儲存能量消耗完畢。需要注意的是，當驅(qū)動軸起始角速度較低時，飛輪與驅(qū)動軸沒有所謂的“同步旋轉(zhuǎn)”過程，因為在制動過程中，飛輪角速度持續(xù)增加直至驅(qū)動軸停止旋轉(zhuǎn)。

此外，從臺架試驗得到不同驅(qū)動軸初始角速度以及不同制動時間下回收的能量值可以看出，驅(qū)動軸初始角速度越大，制動時間越短，回收能量越多。

下一步的研究工作還應(yīng)當考慮飛輪尺寸的最優(yōu)設(shè)計、飛輪自由旋轉(zhuǎn)所受到的空氣與機械阻力以及飛輪和驅(qū)動軸運動的最優(yōu)控制。

Tai-Ran Hsu et al.Proceedings of Green Energy and Systems.

編譯：張為榮