收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电动汽车用复合材料飞轮转子的结构与材料优化

孟志华  
【摘要】: 飞轮电池作为一种性能优良的新型储能电池,具有绿色环保、轻质高效、使用寿命长等优点,可用于电动汽车、航空航天以及电力调峰等领域,是一种前景广泛的储能装置。因此,飞轮转子的研制与开发,也受到了广泛关注。 为了获得较高的储能密度,飞轮转子通常由高强度碳纤维复合材料及轻质合金制造。目前飞轮转子最高转速达到20万转每分,储能密度也达到134 Wh/kg,其理论储能密度甚至高达306 Wh/kg。 目前国内外研制开发的复合材料飞轮转子,主要问题在于,理论研究的缺乏导致优化设计困难、材料成本过高,复合材料飞轮制造工艺较复杂,安全可靠性较难保证等。 本文提出的飞轮转子模型,铝合金轮毂重13.5kg,复合材料轮环重14.5kg,采用多环套装缠绕工艺,分为内外两层轮环,分别采用T300和M40J碳纤复合材料。 然后,基于弹性力学、复合材料力学的基本理论,推导出了多环套装复合材料飞轮转子的基本解析解答。并据此编制了计算及优化程序,对不同材料不同厚度情况下的飞轮轮环进行了比较分析。经过理论推导及程序优化比较,发现,影响飞轮转子极限转速和储能量的主要控制因素,恰好是其复合材料轮环较为薄弱的横向拉伸强度,因此单纯地通过采用高纵向拉伸强度的高强碳纤材料来制造飞轮转子,并不能得到期望的高转速和储能密度。 而采用多环套装缠绕技术制造的多层飞轮轮环,在利用温差过盈装配方法给复合材料轮环施加预压应力后,能够有效避免飞轮转子的复合材料轮环部分因较低的纤维横向抗拉强度而破坏失效,从而大幅度提高飞轮转子的极限转速和储能密度。 最后,利用弹塑性理论,对飞轮转子的金属轮毂进行弹塑性设计与分析。利用有限元软件,对高转速下弹塑性工作状态下的整个飞轮转子系统,进行了数值计算及仿真模拟。经过弹塑性理论设计的飞轮转子,极限转速42038rpm,储能总量达到了3.6KWh,储能密度为129Wh/kg,比弹性设计提高49%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 汪声銮;;第62届日内瓦国际汽车展览会所展出的电动汽车[J];世界汽车;1993年01期
2 ;世界电动汽车研制概况[J];机电新产品导报;1995年04期
3 王颖洁;电动汽车关键部件的优化设计[J];石家庄职业技术学院学报;1999年03期
4 王勇;电动汽车技术初探[J];城市公共交通;2002年02期
5 ;电动汽车的发展给电工行业带来市场机遇[J];电器工业;2002年11期
6 ;法国的电动汽车开发[J];公路与汽运;2002年06期
7 胡树华,杨威;我国电动汽车产业化战略分析[J];北京汽车;2004年03期
8 ;武汉投资1.27亿元开建电动汽车充电站[J];电源世界;2010年04期
9 ;欧盟将启动新的电动汽车发展计划[J];中国科技信息;2010年11期
10 孙冰;;电动汽车市场发展对电力营销的影响[J];大众用电;2011年03期
11 胡兴军;;电动汽车充电模式、特点及技术要求[J];电器工业;2011年06期
12 ;膨胀的电动汽车充电站[J];中国汽车界;2011年11期
13 胡德森;美研究电动汽车电池[J];汽车技术;1994年12期
14 春亭;;底特律-电动汽车 1914[J];汽车与驾驶维修;1994年02期
15 王宏雁,刘刚;电动汽车的发展过程与现状分析[J];汽车研究与开发;1997年05期
16 卜丽芳;家用电动汽车上市[J];重型汽车;1997年02期
17 金炬;新型电动汽车前景可观[J];中国青年科技;1997年04期
18 颜增品;世界电动汽车用电池技术的发展现状[J];世界汽车;1997年10期
19 付百学;电动汽车能否代替燃油车[J];汽车与配件;1997年22期
20 徐韵锋,廖权来;我国电动汽车发展前景探讨[J];汽车工业研究;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蒋惠琴;欧万彬;鲍健强;叶瑞克;;电动汽车:引领城市低碳交通的未来[A];生态城市建设与生态危机管理——中国未来研究会2010年学术年会论文集[C];2010年
2 李晓勤;鲁植雄;逄小凤;;浅述电动汽车的研究现状与发展趋势[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
3 刘宏;汪映荣;;核电和电动汽车协同发展的生命周期评价分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第10册)[C];2009年
4 张梦洁;田令;;电动汽车的发展现状及趋势研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
5 何玉鑫;;电动汽车研究与发展现状[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
6 唐浩;;在电动汽车产业化过程中实现技术创新[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
7 张炳力;赵韩;;贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
8 钱立军;张翔;;基于系统仿真的电动汽车优化技术[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
9 罗韬;石建珍;;稀土政策与电动汽车及储能行业的发展[A];中国稀土储氢材料产业链的发展与共赢——第三届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2011年
10 张铁军;;低碳背景下的电动汽车充换电站规划[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 史乐峰;需求侧管理视角下的电动汽车充放电定价策略研究[D];重庆大学;2012年
2 田文奇;基于时空双尺度的电动汽车换电站有序充电调度方法[D];北京交通大学;2013年
3 王建;电动汽车充电对电网的影响及有序充电研究[D];山东大学;2013年
4 苗轶群;含电动汽车及换电站的微网优化调度研究[D];浙江大学;2012年
5 郑丹;电动汽车对电力系统的影响以及交互作用研究[D];华南理工大学;2013年
6 于强强;基于行为的电动汽车充换电需求与服务容量研究[D];山东大学;2014年
7 李书华;电动汽车全生命周期分析及环境效益评价[D];吉林大学;2014年
8 李高望;含电动汽车的电力系统运行问题研究[D];华中科技大学;2013年
9 张翔;电动汽车建模与仿真的研究[D];合肥工业大学;2004年
10 罗汉武;电动汽车灵活接入的充电设施需求预测、运行与能效评估方法研究[D];武汉大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘伟;电动汽车底盘测功机的开发与研究[D];武汉理工大学;2005年
2 张新磊;电动汽车总体设计及性能仿真优化[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 朱华;我国电动汽车产业发展模式及湖北省电动汽车产业发展对策研究[D];武汉理工大学;2004年
4 郝东辉;电—电混合动力电动汽车的建模与仿真[D];合肥工业大学;2010年
5 苗军;电动汽车再生制动控制策略研究[D];北方工业大学;2011年
6 张思维;基于镁合金的轮毂式电动汽车整体式车身研究[D];武汉理工大学;2010年
7 贾学强;电动汽车电控单元设计[D];北方工业大学;2011年
8 王哲;双轮直驱电动汽车电子差速控制的研究[D];沈阳工业大学;2011年
9 翟跃;电动汽车网络管理系统的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 邢斌;电动试验车动力系统的试验研究[D];长安大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李亚杰 刘娟  ;电动汽车上路要先扫“拦路虎”[N];经济参考报;2005年
2 本报实习生 万伟伟 倪默;电动汽车离家用到底有多远[N];科技日报;2005年
3 武夷山;从加州电动汽车推广受挫说起[N];学习时报;2005年
4 松泽成文;普及电动汽车需解决四项关键课题[N];中国电子报;2009年
5 本报实习记者 杨冬;电动汽车能否顺利驶入“产业化时代”[N];中国知识产权报;2009年
6 本报记者 修霄云;政府应率先使用电动汽车[N];政府采购信息报;2009年
7 刘维东;电动汽车是全速前进还是减速慢行?[N];中国联合商报;2009年
8 本报记者 张海燕;中国发展电动汽车有四大优势[N];中国质量报;2009年
9 本报记者 向杰;中国电动汽车之路怎么走?[N];科技日报;2009年
10 刘哲;愿电动汽车“河南造”早成气候[N];河南日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978