摘要：在当今社会，尽可能多地再生能源以减少任何特定系统的能量损失变得越来越重要。在汽车工业中重要性特别突出。能源作为现代各种产业不可或缺的充分因素，关系着社会的发展。

首先，本文从飞轮储能的背景和现实意义谈起，对国内外的研究现状进行分别阐述，通过查阅文献，了解到飞轮储能系统的优势，并且了解到飞轮储能的要想储能量大，材料的选取以及飞轮转子的转速是决定性因素。继而表明本文的研究内容，对飞轮储能的材料选取，以及结构，分别进行研究。

其次，进行简单的介绍飞轮储能的方式，混合型高温超导有超导磁储能和高温超导飞轮储能两种形式，分别对两种方式进行细致的阐述说明，接着，对飞轮电池的充放电过程进行分布研究，通过查阅文献了解飞轮充放电的原理，并且对两种过程进行详细的计算。

再次，开始对飞轮进行的材料的选取计算，本文主要对高碳钢和碳纤维两种材料进行了对比分析计算，相比之下，选出碳纤维是最适合充当飞轮转子的材料。同时说明了飞轮的内部机构优化，能够使飞轮的运转储能效率变高，储能密度变大。可行性更强。

最后，对飞轮进行仿真建模，对飞轮的尺寸以及机构进行细致的模型运转分析，对预先的假设进行仿真验证，便于飞轮能够在正确的运转速度，以及径宽比范围内，进行高强度的储能。最终，对飞轮储能系统进行结论总结，阐明飞轮储能由于具有高环保性，高利用率，表明飞轮储能将会有良好的市场应用前景。

关键词：飞轮储能，飞轮电池，飞轮转子，材料，碳纤维。

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1 选题背景和现实意义-1

1.2 飞轮储能系统的发展状况-1

1.2.1 国外研究应用发展状况-1

1.2.2 国内应用研究发展状况-2

1.3 飞轮储能系统的优势-2

1.4 储能系统的关键技术-2

1.5 论文的主要研究内容-3

第二章 飞轮储能式电动小车构型-4

2.1 飞轮储能-4

2.2 储能方式-4

2.2.1 高温超导-4

2.2.2 混合型高温超导-6

2.2.3 基于分布式锂电电源系统-6

2.3飞轮电池-7

2.3.1 充电控制过程-7

2.3.2 放电控制过程-10

2.4 本章小结-11

第三章 飞轮储能系统转子设计优化-12

3.1 径宽比计算-13

3.1.1 高碳钢的径宽比和最大角速度-14

3.1.2 碳纤维的径宽比和最大角速度-14

3.2 飞轮的尺寸优化-15

3.2.1 钢飞轮的计算-16

3.2.2 碳纤维计算-17

3.2.3 维度计算的总结与评价-17

3.3 本章小结-18

第四章 飞轮储能系统转子有限元分析-19

4.1 应力计算的有限元验证-19

4.2 应力有限元的CAD建模-19

4.3 有限元建模的操作实施-20

4.4 本章小结-22

第五章 结论-23

参考文献-24

致  谢-26