目前,能源短缺问题逐渐突显,降低汽车燃油消耗和加强对能源利用等相关话题逐步进入大众视野。制动能量回收技术当前为一种比较成熟的解决此问题的方法,而飞轮储能作为一种更为高效储能方式,使越来越多的能量回馈技术研究者开始关注此储能方式。采用更具有可行性的方法提高汽车制动能量回收效果,是值得深入探讨的课题。因此本文提出一种具有电磁滑差离合器的两级式飞轮储能系统,主要由两级式飞轮、电磁传动机构以及调速电子控制装置组成。近些年来,国内外在研究飞轮转子形状、材料等方面已取得较大成果,所以两级式及多级式飞轮不失为一种新的研究方向。汽车制动能量回收的传动系统也已由原有的机械式传动向更多元化发展,本文则侧重于对电磁传动的研究。首先,对两级式飞轮装置进行设计,对其特点进行分析。主要设计其飞轮转子形状、材料选择、飞轮布置方式以及一级飞轮与二级飞轮的传动比。在除传动比外其他参数选择确定后,基于不同的飞轮储能容量和不同的传动比对两级式飞轮的储能特性进行分析和评价,并和传统单级飞轮进行对比,便于其适应不同的选择需求。因二级飞轮的转速一般较高,故对其进行有限元分析验证其强度是否可以满足设计要求。其次,基于现有的具有电磁滑差离合器的两级式飞轮系统的试验装置模拟不同制动初速度的条件下汽车制动能量回收情况,并且利用电磁滑差离合器调节储能飞轮的输出转速,使其达到更好的能量回收效果。试验结果表明,此方法的制动能量回收情况较为可观,但仍有因电磁调速控制方法调节滞后而产生的超调现象等缺点。最后,基于前文的模拟试验结果,分析其调速原理,寻找不足之处进行优化。对原有电流-转速双闭环调速控制方法进行Matlab仿真,仿真结果和试验结果一致,调节转速存在超调现象且转速上升速度较慢。在此基础上分析电流——转速双闭环调速控制方法并添加模糊控制进行优化,仿真结果表明模糊控制可以有效消除转速超调,提高转速上升速度,达到更为理想的控制效果,且具有较好的抗干扰性。