大家應(yīng)該見過拖拉機(jī)的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，側(cè)面都有一個(gè)大大的鐵盤子，這個(gè)就是飛輪，可以利用高速旋轉(zhuǎn)的慣性能量穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲得平穩(wěn)動(dòng)力輸出。

但如今有人想把這個(gè)大飛輪用在電動(dòng)車上，當(dāng)然，作用不是穩(wěn)定動(dòng)力輸出，而是看中了它的儲(chǔ)能特性。

有外媒報(bào)道，倫敦大學(xué)城市學(xué)院與Dynamic Boosting Systems公司合作研發(fā)了一項(xiàng)飛輪儲(chǔ)能裝置，即飛輪電池，可以為電動(dòng)車供電。

你可以把它理解為這就是一個(gè)機(jī)械電池

簡單來說就是通過電動(dòng)/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)，以物理的方式實(shí)現(xiàn)電能與飛輪機(jī)械動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存。而我們常說的鋰電池屬于化學(xué)電池，將化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化。

它的結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜，典型的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由飛輪本體、軸承、雙向電機(jī)、電力轉(zhuǎn)換器和真空室5個(gè)主要組件構(gòu)成。

飛輪本體是飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件，作用是力求提高轉(zhuǎn)子的極限角速度，減輕轉(zhuǎn)子重量，最大限度地增加飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能量，多采用碳素纖維材料制作。

雙向電機(jī)在儲(chǔ)能時(shí)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，由外界回收能量驅(qū)動(dòng)，加速飛輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；在釋能時(shí)，電機(jī)又轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，飛輪帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電，向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，完成機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，在這個(gè)過程中飛輪轉(zhuǎn)速會(huì)不斷下降。

電力轉(zhuǎn)換器是為了提高飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性和可控性，并將輸出電能通過調(diào)頻、整流或恒壓等變換為滿足負(fù)荷供電要求的電能。

真空室的主要作用是提供真空環(huán)境，降低飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng)阻損耗。

軸承的性能直接影響飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性、效率和壽命。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)多采用磁懸浮系統(tǒng)，減少電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦，降低機(jī)械損耗，提高儲(chǔ)能效率。

聽起來好像很新奇，但其實(shí)這項(xiàng)技術(shù)早在上世紀(jì)八十年代初就已經(jīng)出現(xiàn)了，當(dāng)時(shí)瑞士Oerlikon工程公司，成功研制出了一輛完全由飛輪驅(qū)動(dòng)的公共汽車。

你可能會(huì)好奇，飛輪電池的功率有多大？

在2007年保時(shí)捷也曾研究過飛輪電池，并在2009年將這一技術(shù)用在了勒芒911 GT3 RHybrid賽車上，當(dāng)時(shí)副駕駛座椅下面安裝了一套飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，它的重量才103磅（約46.7kg）。

在全速下，飛輪的轉(zhuǎn)速可以接近4,0000rpm ，16英寸直徑的飛輪可以提供0.2kWh的能量。不要看它容量很小，但功率很大，它可以提供163馬力（約120kW）長達(dá)6秒的功率輸出，而且可以頻繁的快速充放電，這為當(dāng)時(shí)的911贏得了不少比賽時(shí)間。

因?yàn)檎Ｇ闆r下，賽車在激烈駕駛中急加速或急減速都會(huì)有極大的功率輸入或輸出，而大功率對(duì)化學(xué)電池壽命都有極大的損傷，據(jù)說在一場(chǎng)24小時(shí)的紐伯格林比賽中，電池就要更換三次。

而采用飛輪電池則無需換電池，在無需維護(hù)的情況下能夠使用25年，反復(fù)充放電100萬次也不會(huì)出現(xiàn)損耗。而且可以說它幾乎沒有功率限制，類似超級(jí)電容，可以快速充放電。

另外飛輪電池吸收剎車動(dòng)能的效果也優(yōu)于化學(xué)電池，比如一般車輛減速度只有0.3g，而飛輪電池能讓賽車減速度達(dá)到1g，從而減少制動(dòng)片磨損，同時(shí)還能提升25%的燃油效率。一般一場(chǎng)拉力賽普通車型要換2-3此剎車片，而飛輪電池車型只需更換一次。

這些減少的更換次數(shù)都可以為比賽贏得大量時(shí)間。后來在保時(shí)捷918概念車上，也出現(xiàn)過飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以為前橋兩個(gè)電機(jī)提供2×75kW的額外動(dòng)力。

可以說飛輪電池在技術(shù)上，性能指標(biāo)上，安全性上，都很適合汽車使用，但為什么沒有發(fā)展起來呢？

還是因?yàn)樗詢r(jià)比低，雖然功率大，但容量難以提升，所以不適合用于跑里程的電動(dòng)車，只適合用于需要大功率的車型，例如跑車、卡車等。

事實(shí)上，考慮到飛輪儲(chǔ)能量大，儲(chǔ)能密度高，充電快捷，充放電次數(shù)無限，國外不少科研機(jī)構(gòu)已將飛輪儲(chǔ)能引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，即：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+內(nèi)燃機(jī)組+飛輪儲(chǔ)能。

例如美國的Vista Tech Engineering，將飛輪引入到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全程調(diào)峰，飛輪機(jī)組的發(fā)電功率達(dá)到300kW，大容量儲(chǔ)能飛輪的儲(chǔ)能為277kW/h。

而隨著復(fù)合材料、磁支撐、動(dòng)發(fā)一體機(jī)和多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，飛輪儲(chǔ)能容量或許能進(jìn)一步提升，應(yīng)用于汽車行業(yè)前景依然廣闊。

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