電動汽車電源概述ppt課件-資料下載頁
2025-05-13 01:59本頁面
【正文】 R電池內(nèi)阻上的電壓降。 燃料電池的放電特性如圖 1— 18所示，圖中 i1為燃料電池的額定放電電流， i2為電池的極限放電電流， φ φ φ 3分別為電池的電化學極化、濃差極化和歐姆極化時的過電壓。設(shè)計選擇燃料電池時應(yīng)考慮額定電流時的端電壓，在驅(qū)動控制系統(tǒng)的允許范圍。 圖 1— 17 氫氧電他的電極電位 圖 1— l8 燃料電池的放電特性 飛輪電池 飛輪電池 (Flywheel Batteries)并非電化學電池，它實際上是一只高速旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動的發(fā)電機。對外供電時，飛輪中的電機以發(fā)電機狀態(tài)運行，在飛輪的帶動下對外輸出電壓、電流，將機械能轉(zhuǎn)化成電能。飛輪輸出電能時，飛輪的轉(zhuǎn)速逐漸降低；充電時，飛輪中的電機以電動機狀態(tài)運行，將外電源的電能轉(zhuǎn)化成機械能，電機驅(qū)動飛輪加速旋轉(zhuǎn)。 飛輪電池是美國飛輪系統(tǒng)公司首先提出應(yīng)用于電動車輛上的，它是一只高技術(shù)的產(chǎn)物，圖 1— 19為飛輪電池的結(jié)構(gòu)示意圖。 若飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為 J，旋轉(zhuǎn)角速度為 ω ，則飛輪旋轉(zhuǎn)則的動能為 :W=J ω 2／ 2 圖 1— 19 飛輪電池的結(jié)構(gòu)示意圖 飛輪電池正是靠其動能來轉(zhuǎn)換成電能的，飛輪電池中有一只電機，充電時，飛輪中的電機以電動機的形式運行，在外電源的驅(qū)動下，該電機帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，用電給飛輪電池充電就是增加飛輪的速度。放電時，飛輪中的電機以發(fā)電機狀態(tài)運行，在飛輪的帶動下對外輸出電壓、電流，完成機械能到電能的轉(zhuǎn)換。當飛輪電池輸出電能時，飛輪的速度逐漸降低。 高技術(shù)飛輪用于儲存電能，很像標準電池?，F(xiàn)代高效飛輪，轉(zhuǎn)速很高，通過非接觸磁軸承 (Magic Bearings)在真空中旋轉(zhuǎn)，具有很高的效率，磁軸承利用磁極同極性相互排斥或超導材料抗磁性的原理，當飛輪旋轉(zhuǎn)時，用磁來懸浮飛輪，從而消除傳統(tǒng)的軸承 (有接觸 )的摩擦現(xiàn)象。飛輪是用堅實的碳纖維復合材料制成的小的、高速的輪子，有真空外殼，飛輪在真空中旋轉(zhuǎn)，從而大大地降低了飛輪旋轉(zhuǎn)時的空氣阻力。磁軸承和真空環(huán)境避免了飛輪旋轉(zhuǎn)時其機械動能的耗散，使飛輪電池的能量得以儲存起來。 飛輪電池具有比能量高，比功率大、充電快、壽命長、無廢氣污染等特點。它將比傳統(tǒng)的化學電池能更好地驅(qū)動電動車輛。 飛輪電池的比能量可達到 150Wh／ kg，比功率可達到 5000— 10000W／ kg，飛輪電池不采用化學物質(zhì)，也無化學反應(yīng)，故不會引起腐蝕，也無鉛酸電池和鎳鎘蓄電池那樣，如回收問題處理得不好會造成環(huán)境污染問題。 飛輪電池儲存的能量是由充電后電能轉(zhuǎn)換過來的機械動能，要想多存儲能量，一是要靠增大飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 J，二是要靠提高飛輪的角速度 ω 。增大飛輪的 J就是要增大飛輪的質(zhì)量和飛輪的直徑，即增加 J會使飛輪的質(zhì)量和體積增大，用起來就不方便，也對提高其質(zhì)量比能量和體積比能量不利。顯然靠增大飛輪的 J來增大飛輪電池儲存的能量的方法是不可取的。飛輪的機械動能與飛輪 ω 的平方成正比。顯然，提高飛輪的轉(zhuǎn)速就能在不增加飛輪體積和質(zhì)量的情況下，顯著地提高飛輪的功能?，F(xiàn)代高效飛輪電池的飛輪質(zhì)量很輕，體積很小，但轉(zhuǎn)速高達 202200r/min。 飛輪電池仍需要解決的技術(shù)問題有： ①飛輪材料問題。由于飛輪轉(zhuǎn)速很高，使飛輪材料本身受到很大的離心力的作用，越距邊緣處所受的離心力越大，美國的飛輪電池樣機上，采取一種以碳素纖維為基礎(chǔ)的高強度復合材料，這種材料比重較小，但強度極高，飛輪高速旋轉(zhuǎn)時，即使這種材料遭到破壞，也只會產(chǎn)生 “ 棉花糖 ”那樣的絮狀的絨毛，所以，這種材料制成的飛輪是安全可靠的。 ②磁浮軸承問題。由于飛輪的轉(zhuǎn)速很高，要保存其動能，首先必須消除軸承的摩擦損耗 (這也是延長飛輪壽命所必需的 )，也就是使飛輪的旋轉(zhuǎn)的部分和靜止部分沒有接觸，即使飛輪懸浮起來。目前國外的飛輪樣機采取的是磁浮軸承，其原理是根據(jù)磁極的同性相斥或超導體的抗磁作用等物理特性，用永磁體制成剛度大、對稱性好的磁浮軸承。 ③ 飛輪在真空環(huán)境中旋轉(zhuǎn)問題。為了保存飛輪的動能，還必須消除空氣的阻力，為此必須把飛輪密封于真空的殼體中，使飛輪在真空中旋轉(zhuǎn)，真空殼體中的氣壓應(yīng)保持在103~104 Pa以下。目前要達到這樣高的真空度已不太難，難的是如何在較長的一段時間內(nèi)保持這樣的真空度。一是密封問題，二是解決真空殼體內(nèi)某些材料逸出氣體的問題。 ④動平衡問題。由于飛輪的轉(zhuǎn)動部分有一定的質(zhì)量 (美國樣品飛輪約 2kg重 )，轉(zhuǎn)速高達 202200r/min，故該轉(zhuǎn)動部分必須有非常好的動平衡精度，并且要長期保持這種精度。否則會引起振動和噪聲，并可能損壞軸承。這對飛輪的幾何對稱性，對飛輪材料均勻性、強度、彈性和塑性變形，都提出了較高的要求。提高動平衡精度是個難點，要保持已獲得的動平衡精度則更難。 要使飛輪電池成為電動車輛的實用電池，除了上述技術(shù)問題要得到很好的解決外，還要降低飛輪電池的成本。
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