Обзор результатов в применении гибридных транспортных систем с маховиком

Среди нескольких типичных методов хранения энергии маховичный накопитель обладает такими преимуществами, как мгновенная мощность, высокая эффективность, быстрый отклик, экологичность и длительный срок службы, что делает его идеальной технологией вторичного хранения энергии для традиционных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Хотя в прикладных исследованиях технологии хранения энергии на маховике достигнут определенный прогресс; в России и за рубежом нет подробных исследований, которые бы обобщили ее применение в автомобильной промышленности. В статье проведен поиск данных в базе Engineering Village и Web of Science по теме «маховичный накопитель энергии», проанализирован ход исследований технологии хранения энергии маховика в автомобильной промышленности.
Результаты поиска показывают, что данная технология изучалась в течение последних 20 лет, при этом являясь нишевым направлением исследований. Что касается двух типичных гибридных систем с маховиком, а именно электрического и механического привода, авторы сосредоточились на истории изучения, исследования и проверки механической гибридной системы в автомобильной промышленности, а также на структурных характеристиках этой системы, текущем состоянии исследований и будущих тенденциях. Всесторонний анализ показывает, что механическая система благодаря чисто механической связи между маховиком и системой трансмиссии автомобиля не только решает проблему недостаточной мощности и экономии энергии, но и повышает эффективность преобразования энергии в автомобильной гибридной силовой системе с маховиком. 

1. Красневский Л. Г., Николаев Ю. И. Перспективы применения гибридных силовых установок в военной автомобильной технике (по материалам зарубежной печати) // Актуальные вопросы машиноведения. 2014. Вып. 3. C. 77–82. EDN: ZCHPGJ.

2. Наказной О. А., Харитонов С. А., Никитин В. А. Частичная оценка целесообразности применения электрической трансмиссии быстроходных гусеничных машин // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-10-974.

3. Машков К. Ю., Наумов В. Н. О повышении проходимости транспортных роботов // Оборонная техника. 2008. № 1–2. С. 63–67.

4. Бахмутов С. В., Селифонов В. В. Экологически чистый городской автомобиль с гибридной силовой установкой // Наука — производству. 2001. № 7.

5. Накопитель энергии (Архивная копия от 15 июня 2022) // Wayback Machine // Большая российская энциклопедия. https://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/2246533 (дата обращения: 10.03.2024).

6. Huggins R. A. Energy Storage. Springer Science & Business Media, 2010. 424 p. ISBN 9781441910233.

7. Castelvecchi D. Flywheels: Spinning into Control. URL: https://web.archive.org/web/20140606223717/http://sciencewriter.org/flywheels-spinning-into-control/ (дата обращения: 16.03.2019).

8. Electricity Storage Association (with Thermal Storage data added by author). 2010. URL: www.electricitystorage.org/ESA/ technologies (дата обращения: 16.03.2019).

9. Berry G. Present and future electricity storage for intermittent renewables // The 10–50 Solution: Technologies and Policies for a Low-Carbon Future. 2009. URL: https://studylib.net/doc/18563873/present-and-future-electricity-storage-forintermittentr (дата обращения: 01.04.2024).

10. Guney M. S., Tepe Y. Classification and assessment of energy storage systems // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 75. P. 1187–1197. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.102.

11. Hannan M. A., Azidin F. A., Mohamed A. Hybrid electric vehicles and their challenges: A review // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 29. P. 135–150.

12. Hansen J. G. R., O'Kain D. U. An assessment of flywheel high power energy storage technology for hybrid vehicles. Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory, 2011. URL: https://info.ornl.gov/sites/publications/files/Pub31707.pdf (дата обращения: 10.12.2011).

13. Hasanov A. H. oglu, Hashimov E., Zulfugarov B. Comparative analysis of the efficiency of various energy storages // Advanced Information Systems. 2023. Vol. 7(3). P. 74–80. DOI: 10.20998/2522-9052.2023.3.11.

14. Zhang J., Huang L., Chen Z. Research on flywheel energy storage system and its operation control technology // Chinese Journal of Electrical Engineering. 2003. Vol. 23 (3). P. 108–111.

15. Моисеенко В. Л., Дмитриев А. В., Максимчик К. В., Письменная Н. В. Эксплуатация гибридного привода на железнодорожном транспорте // Проблемы безопасности на транспорте: материалы X Междунар. науч.практ. конф. (Гомель, 26–27 ноября 2020 г.). В 5 ч. / под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. Гомель: Изд-во БелГУТ, 2020. Ч. 5. С. 94–96. EDN: EBKITN.

16. Bolund B., Bernhoff H., Leijon M. Flywheel energy and power storage systems // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2007. Vol. 11 (2). Vol. 235–258. DOI: 10.1016/j. rser.2005.01.004.

17. Tang X., Hu X., Yang W., Yu H. Novel Torsional Vibration Modeling and Assessment of a Power-Split Hybrid Electric Vehicle Equipped With a Dual-Mass Flywheel // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2017. Vol. 67, № 3. DOI: 10.1109/TVT.2017.2769084.

18. Dhand A., Pullen K. Review of flywheel based internal combustion engine hybrid vehicles // International Journal of Automotive Technology. 2013. Vol. 14 (5). P. 707–804. DOI: 10.1007/s12239-013-0088-x.

19. Hebner R., Beno J., Walls A. Flywheel Batteries come around again // IEEE Spectrum. 2002. Vol. 39 (4). P. 46–51. DOI:10.1109/6.993788.

20. Mouratidis P., Schüßler B., Rinderknecht S. Hybrid Energy Storage System consisting of a Flywheel and a Lithiumion Battery for the Provision of Primary Control Reserve // 2019 8th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Brasov, Romania. 2019. P. 94–99. DOI: 10.1109/ICRERA47325.2019.8996553.

21. Diego U., Martinea P., Mcglashan N. The mechanical hybrid vehicle: an investigation of a flywheel-based vehicular regenerative energy capture system // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2008. Vol. 222 (11). P. 2087–2101. DOI: 10.1243/09544070JAUTO677.

22. Шабанов А. В., Ломакин В. В., Шабанов А. А., Сальников В. И. Применение комбинированных силовых установок на автомобилях и экологическая безопасность окружающей среды // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. Т. 1, № 1 (15). С. 232–239. DOI: 10.17816/2074-0530-68365. EDN: QIMILT.

23. Zhang X., Chu Jiangwei, Li H. [et al.]. Key technologies of flywheel energy storage systems and current development status // Energy Storage Science and Technology. Vol. 2015. Vol. 4 (1). P. 55–60.

24. Dhand A., Pullen K. R. Review of Flywheel based Internal Combustion Engine Hybrid Vehicles // International Journal of Automotive Technology. 2013. Vol. 14 (5). P. 797–804. DOI: 10.1007/s12239-013-0088-x.

25. Hofman T., van Drutenet R. M., Hoekstra D. [et al.]. Optimal design of energy storage systems for hybrid vehicle drivetrains // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. 2005. DOI: 10.1109/VPPC.2005.1554535.

26. Song L., Yi Y., Xiaoliang Z. Research on Energy Management Strategy for Electric Vehicles Based on Flywheel Energy Storage // 2024 IEEE 2nd International Conference on Control, Electronics and Computer Technology (ICCECT), Jilin, China. 2024. P. 205– 210. DOI: 10.1109/ICCECT60629.2024.10545973.

27. Greenwood C. J. Integration of a commercial vehicle regenerative braking driveline // Int. Conf. Integrated Engine Transmission Systems. 1986. P. 127–133.

28. Brockbank C., Greenwood C. Fuel economy benefits of a flywheel and CVT based mechanical hybrid for city bus and commercial vehicle applications // SAE International Journal of Commercial Vehicles. 2010. Vol. 2 (2). P. 115–122. DOI: 10.4271/2009-01-2868.

29. Vroemen B., Serrarens A. F. A., Veldpaus F. Hierarchical control of the zero-inertia powertrain // SAE Reviews. 2001. Vol. 22 (4). P. 519–526. DOI: 10.1016/S0389-4304(01)00139-4.

30. Alirezaei M., Kanarachos S., Scheepers B., Maurice J. P. Experimental evaluation of optimal Vehicle Dynamic Control based on the State Dependent Riccati Equation technique // 2013 American Control Conference, Washington, DC, USA. 2013. P. 408–412.

31. Volvo Cars tests of flywheel technology confirm fuel savings of up to 25 percent // Volvo Car Group. URL: https://www.media.volvocars.com/global/en-gb/media/pressreleases/48800 (дата обращения: 25.04.2013).

32. Haike New Energy Team. «Electric» flywheel hybrid system-cyclic kinetic propulsion system // Changzhou Haike New Energy Technology. URL: http://www.chk-net.com/product.asp?id=12 (дата обращения: 20.07.2012).