Development of a Small and High Efficiency Flywheel Energy Storage Unit for Hybrid Electric Vehicles

混合动力汽车小型高效飞轮储能装置的开发

基本信息

  • 批准号:
    11555077
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The small size and high power flywheel energy storage system to the hybrid electric vehicle(HEV)was developed. Its plan was to trial-product of 0.3MJ, 8kw and 30000rpm flywheel and 8kw motor/generator to convert between electrical and mechanical energy. And, if possible, load running tests using real HEV were planned.Following results are obtained in the project ;(1)Large increase of mechanical power loss and vibration were observed above 23000rpm owing to the mechanical bearing, so the test was limited under 20000rpm for safety. Therefore, planned energy 0.3MJ was not obtained. Using ceramic bearing and improving lubricant mechanism higher rotation is planning to test.(2)Using the static induction transistor which has low on-voltage, 98.1% efficiency inverter/converter was realized. Free run time for measuring mechanical losses of the flywheel was over 80 minutes at initial speed of 15000rpm and the total no-load loss of the system was 160w at 20000rpm.(3)Energy charge and discharge efficiency was 76% around 15000rpm. The planned efficiency of 80% was not obtained owing to the bearing losses and low flywheel speed.(4)By design mistakes, planned characteristics of the gimbal was not obtained so re-design will be tried and experimented. Vacuum pressure using getter pump was 0.3Torr owing to the low baking temperature which is limited the allowable temperature of of Nd-B permanent magnets. But it is enough to decrease the windage loss.Owing to the bearing, planned rotation speed an system efficiency were not obtained. But, basic datum and insights of the next stage design were obtained by load running tests.
针对混合动力汽车,研制了一种小型、大功率飞轮储能系统。其计划是试制0.3MJ,8 kw和30000 rpm飞轮和8 kw电动机/发电机,以实现电能和机械能之间的转换。并在可能的情况下,计划使用真实的混合动力汽车进行负载运行试验,在该项目中获得了以下结果:(1)由于机械轴承,在23000 rpm以上观察到机械功率损失和振动大幅增加,因此为了安全起见,将试验限制在20000 rpm以下。因此,未获得计划能量0.3MJ。拟采用陶瓷轴承和改进润滑机构进行高转速试验.(2)采用低导通电压的静电感应晶体管,实现了98.1%的效率。在15000转/分的初转速下,飞轮的自由运行时间超过80分钟;在20000转/分时,系统的总空载损耗为160瓦。(3)在15000 rpm左右,充放电效率为76%。由于轴承损耗和飞轮转速低,未能实现80%的计划效率。(4)By设计错误,没有获得计划的万向节特性,因此将尝试和试验重新设计。由于烧结温度低,使用吸气剂泵的真空压力为0.3Torr,这限制了Nd-B永磁体的允许温度。但由于轴承的存在,设计转速和系统效率都没有达到。通过带载运行试验,为下一步设计提供了基础数据和思路。

项目成果

期刊论文数量(54)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
I.Takahashi M.Osada: "High Speed and Efficiency Motor with Axial Air Gap"Proc.of Research Conf.of JIEE. RM-98-143. 139-144 (1999)
I.Takahashi M.Osada:“具有轴向气隙的高速高效电机”Proc.of Research Conf.of JIEE。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
関本守満,高橋勲,田中裕弥,劉小紅,長田雅裕: "フライホイールを用いたハイブリッド電気自動車の開発"電気学会半導体電力変換・産業電力電気応用合同研究会資料. SPC-00-70. 89-94 (2000)
Morimitsu Sekimoto、Isao Takahashi、Yuya Tanaka、Xiaohong Liu、Masahiro Nagata:“使用飞轮的混合动力电动汽车的开发”IEEJ 半导体功率转换和工业功率应用材料联合研究小组。 2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
関本守満、高橋 勲: "SITを用いた擬似電流形インバータの高効率化"電気学会、全国大会講演論文集. (2000)
Morimitsu Sekimoto、Isao Takahashi:“使用 SIT 提高伪电流源逆变器的效率”日本电气工程师学会全国会议记录(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
高橋勲: "SIトランジスタを用いた高効率インバータ"SIデバイスシンポジウム. 33-38 (2001)
Isao Takahashi:“使用 SI 晶体管的高效逆变器”SI 器件研讨会 33-38 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
田中裕弥,高橋勲,長田雅裕,武藤 修,劉 小紅: "アキシャルギャップ形超高速高効率モータ"電気学会回転機研究会. RM-98. 139-144 (1998)
Yuya Tanaka、Isao Takahashi、Masahiro Nagata、Osamu Muto、Xiaohong Liu:“轴向间隙型超高速高效电机”日本电机研究所旋转机械研究组 RM-98(1998)。
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    $ 6.98万
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  • 资助金额:
    $ 6.98万
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  • 资助金额:
    $ 6.98万
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    60550198
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 6.98万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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