基于飛輪的再生制動(dòng)系統(tǒng)

提出了基于飛輪的再生制動(dòng)系統(tǒng)（RBS）以回收電動(dòng)車與混合動(dòng)力車輛制動(dòng)過程產(chǎn)生的能量，設(shè)計(jì)出概念原型機(jī)（SJSU-RBS）并對(duì)其進(jìn)行了臺(tái)架測(cè)試。

臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，圖1中的驅(qū)動(dòng)軸由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)踏板控制帶離合器的制動(dòng)器，離合器能夠控制制動(dòng)器和飛輪機(jī)構(gòu)之間的通斷。通過鏈傳動(dòng)機(jī)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(dòng)比為4），交流發(fā)電機(jī)與飛輪相連回收制動(dòng)能量。利用傳感器采集運(yùn)行和制動(dòng)狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)軸和飛輪轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)軸和飛輪角速度變化曲線見圖2。

驅(qū)動(dòng)軸角速度在0～t2時(shí)間內(nèi)從穩(wěn)定值降到0；制動(dòng)開始階段，飛輪角速度迅速增至最大值，隨后與驅(qū)動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，在t2時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)軸停止旋轉(zhuǎn)，離合器分離，飛輪獨(dú)立旋轉(zhuǎn)直至儲(chǔ)存能量消耗完畢。需要注意的是，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸起始角速度較低時(shí)，飛輪與驅(qū)動(dòng)軸沒有所謂的“同步旋轉(zhuǎn)”過程，因?yàn)樵谥苿?dòng)過程中，飛輪角速度持續(xù)增加直至驅(qū)動(dòng)軸停止旋轉(zhuǎn)。

此外，從臺(tái)架試驗(yàn)得到不同驅(qū)動(dòng)軸初始角速度以及不同制動(dòng)時(shí)間下回收的能量值可以看出，驅(qū)動(dòng)軸初始角速度越大，制動(dòng)時(shí)間越短，回收能量越多。

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

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

編譯：張為榮