随着中国经济的发展,基础设施的不断建设,特别是道路建设为交通运输提供便利,同时也推动了汽车行业的迅速发展。燃油类汽车的发展导致诸多的环境问题,开发新型环保能源势在必行,电动汽车的出现显著降低了燃油汽车废气的排放,为绿色可持续发展注入新动力。电动汽车在城市道路行驶时,刹车操作的频率高,而制动刹车的能量主要以刹车盘摩擦刹车的方式而被浪费掉,为将制动能量进行二次利用,采用飞轮储能的形式将其存储起来。飞轮储能作为一种物理储能方式,因储能密度大、充放电速度快、高效环保和使用寿命长等优点,而成为学者关注的新能源焦点。为研究飞轮储能在电动汽车上的使用,而搭建了一套电动汽车飞轮辅助储能系统的实验平台,通过实验平台来模拟电动汽车制动能量的回收过程,从而为飞轮储能在电动汽车上的实际应用作出理论铺垫。在实验平台的搭建中,对控制系统的运动学控制策略进行了分析,采用了位置环的PID控制策略,并对其关键硬件和软件进行了简要阐述。在实验平台的搭建基础上,为提高电动汽车飞轮辅助储能系统的能量回收率,对其能量储存的关键部件储能飞轮的结构进行优化设计。采用改进型差分进化算法,通过Matlab联合Ansys有限元分析软件,在安全系数为2的条件下,对储能飞轮结构进行优化设计。经过算法优化得到质量储能密度最大的储能飞轮结构,在算法优化的储能飞轮基础上,为增加有效回转半径,对储能飞轮轮辐进行结构设计,最终通过强度校核,得到采用轮辐结构可明显提高质量储能密度,但轮辐的数量对提高质量储能密度影响不大。采用改进型差分进化算法和轮辐结构联合优化设计储能飞轮,能够有效提高储能飞轮的质量储能密度,为设计储能飞轮的结构提供一种新思路。最终通过强度校核,得到的3轮辐储能飞轮,与等质量的圆盘储能飞轮相比,质量储能密度显著提升53.71%。为以后研究机械式储能飞轮和磁式储能飞轮能量回收的差异,及研究新型混合式的飞轮储能机构作理论铺垫,设计出一种新型的磁储能飞轮,采用Ansys Maxwell16有限元分析软件对不同充磁方式的磁储能飞轮进行对比分析,选择最优的model3来对永磁铁进行充磁。为减小谐波对磁储能飞轮转动的影响,采用正交实验法对调制铁块作进一步优化设计。最终优化设计的磁储能飞轮内气隙径向磁通密度主谐波值提升6.77%,外气隙径向磁通密度主谐波值提升7.53%,明显减小了磁储能飞轮的转矩波动,能够储存的最大动能为553.24J。研究设计并分析了一种新型的磁储能飞轮,为以后实际研究磁场调制式储能飞轮奠定了理论基础。