一、 基本原理：
節能汽車動力技術的實質，就是將電驅動系統（電機，電機功率控制器，與電池）作為發動機的輔助動力結合到汽車動力結構中，實現下列三大節能效果：
發動機效率點運行，及其功率和尺寸的縮減；
低速、怠速時發動機停機，全電動模式；
動能的剎車回收儲存，及加速時釋放。
豐田Prius的深度混合動力系統HSD實現上述三大節能效果比較成功，但受量產低成本的鎳氫電池的功率制約，剎車功率僅有不足30千瓦通過一臺驅動電機和控制器進入鎳氫電池，剩余動能被機械剎車消耗，浪費了總裝機超過100千瓦的雙電機容量。另一方面，其車輛加速的輔助動力性能也受到電池組的輸出功率限制。
下表：各典型駕駛路況及其可回收動能的總量比較：
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典型駕駛路況速度數據 |
EPA75 Urban |
Austr. Urban |
ECE-15 |
Japan1015 |
New York City | |
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驅動能量（KJ） |
總量 |
4000 |
6480 |
3478 |
1675 |
998 |
|
/公里 |
377 |
606 |
437 |
402 |
519 | |
|
剎車動能（KJ） |
總量 |
1934 |
4195 |
953 |
888 |
878 |
|
/公里 |
182 |
392 |
120 |
213 |
461 | |
|
剎車動能在總驅動能量中的占比（%） |
48.3 |
64.7 |
27.5 |
53.0 |
88.8 | |
從上表可以看出，可回收的車輛動能占所需的總驅動能量很大的比重，由此充分顯示了車輛動能回收的重要性。而飛輪混動系統由于其大功率、高效率的功率吸收能力，幾乎完全可以避免機械剎車的使用，充分回收動能，從而大大改進了日系混合動力系統的弱點。
通過對各典型駕駛路況的速度數據為基準的均值仿真，以及0到100公里加速的仿真，可以看出，海科的飛輪混動系統在使用相同功率的電驅動零部件時（為方便量化指標的生成，并和已有的汽車動力系統進行比較，特選擇適用于豐田Prius相同功率的發動機、雙電機、雙功率控制器來作為飛輪輔助動力系統所配套的整車動力系統的具體零部件配置），動力性能與油耗指標明顯優于豐田Prius（見下表）。此外，在示范系統使用同樣容量的低成本鎳氫電池的前提下，電池需承擔的大功率放電次數大大減少，延長了電池壽命。
下表：使用海科的飛輪混動系統的車輛與日系車的加速性能和油耗對比：
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車型或技術方案 |
豐田Prius |
豐田Camry-H |
豐田Highlander |
海科的飛輪混動系統 |
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0-100km 加速用時（s） |
11 |
9 |
7.5 |
<8 |
|
油耗（mpg） |
50 |
40 |
29 |
40 |
|
可否四驅 |
否 |
否 |
是 |
是 |
二、海科"電動式"飛輪混動系統的技術優勢：
1，與“儲能式”飛輪混動系統相比，海科的“電動式”飛輪混動系統通過行星齒輪機構以機械耦合的方式直接進行動能傳輸，不需要動能-電能-化學能的四重轉換，剎車動能利用效率高；而調速電機進行輔助功率和能量管理，這樣就將電力傳動系統的容量要求大大降低。
2，與“機械式”飛輪混動系統相比，海科使用的是機電一體化的控制系統，以電機通過行星齒輪調速機構取代了“機械式”的CVT調速機構，可以通過電機隨時補充飛輪能量，飛輪運行不需真空裝置；
相比CVT控制的非線形，采用電機的矢量控制可以達到很好的動態控制，實現理想的平順性和一致性；而使用行星齒輪機構可以有效解決高扭矩連接問題；
3，海科的飛輪限速25,000rpm，大大低于其它車載飛輪動力系統；半徑設計保守，離心強度超過其它產品的兩倍；高強度保護罩、飛輪失效保護裝置、抵消陀螺效應的結構設計；
4，適用于多種汽車動力結構，即可無縫集成到電動汽車和多種形式的混合動力汽車，也可適用于轎車和重型商用車，還可作為子系統融入到改裝車的原有動力系統中。
三、核心技術：
海科新能源的核心技術，集中體現在機械集成、電氣集成、系統控制三個方面，在現有新能源汽車動力技術上實現突破性創新。為此，海科新能源擁有并正在申報多項專利，形成了完整的IP體系。
下表：海科核心技術人員作為專利權人的有關飛輪混動技術的部分專利內容
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專利號 |
專利名稱 |
專利范圍 |
專利權人名稱 |
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GB2405129 |
Kinetic energy storage system |
英國 |
Chris Ellis |
|
PCT/GB2007/001786 |
CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION DEVICE |
全世界 |
Chris Ellis |
|
US 5931249 |
Kinetic energy storage system |
美國 |
Chris Ellis |
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US Patent Application No. 60/826,010 |
Integrated Flywheel-Assisted Hybrid Electric Drive Systems |
美國 |
廖越峰 |
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US Patent Application No. 60/826,016 |
Flywheel-Assisted Hybrid Transmission with Neutralized Gyroscopic Effect |
美國 |
廖越峰 |
下表：海科正在申報的部分專利內容
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核心技術 |
核心技術內容 |
專利內容 |
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動力拓撲結構創新（結構創新）
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將飛輪控制電機與汽車傳動系統，以創新的結構通過行星齒輪連接起來，再用創新的控制方法實現新穎的電混合無極變速，將飛輪功率以控制電機額定功率的2到3倍輸入輸出。實現了飛輪與汽車傳動系統間大于50%的直接功率傳遞，將昂貴的飛輪控制電機及控制器的額定功率、重量、體積和成本減半之余，系統的動力系能不減反增，能量轉化效率也大大提高。 |
“電動式”飛輪混動系統的總體結構和原理 |
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系統動力控制技術創新（技術創新） |
飛輪系統能量轉化效率的****化；
飛輪與電池系統儲能狀態的優化保持，及輔助動力穩定性的維持；
系統輔助動力輸出控制、以及與發動機的出功分配等等一系列動力優化的控制策略創新。 |
系統控制類：“電動式”飛輪混動系統的系統控制策略和裝置。
電氣集成類：電磁離合器配飛輪；超速離合器配飛輪；飛輪失效保護裝置。 |
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高速飛輪與行星齒輪技術創新（工藝創新） |
特殊的行星排和飛輪設計等 |
機械集成類：單行星排，機械飛輪儲能裝置；雙行星排，機械飛輪儲能裝置；雙行星輪；飛輪到齒輪花鍵套；新的油封裝配形式；飛濺式和離心式強制結合的特殊潤滑結構及高速油封的應用；膨脹腔問題解決方案。 |
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靈活集成到各種新能源汽車動力結構中的創新（應用創新） |
將重度混合動力或純電動汽車動力結構中本來就需要的大功率驅動電機作為轉化飛輪功率的一個環節。同時由于飛輪的大功率輸出能力，使車輛在低速狀態下加速時，無需啟動發動機，避免了其在低速區間不節能地運行，使發動機僅在達到高效率的高速工作點時再啟動。此項功能繞過了制約我國深度混合動力發展的發動機復雜控制技術的瓶頸，繞過了日系車深度混合動力拓撲專利壁壘。 |
“電動式”飛輪混動系統的總體結構和原理 |
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