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现代电动汽车技术

  2016-01-10

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1.电动汽车的定义:由电动机(或由电动机参与)驱动的汽车。电动机的电能来源于车载可充电蓄电池或其他易携带能量存储的装置。
2.电动车辆的第二次复兴是因为20世纪70年代的能源危机。
3.电动车辆的第三次兴起是因为20世纪80年代内燃机汽车的排放污染已严重影响了人们的身体健康。
4.推动电动汽车技术发展的三股社会力量是汽车制造商,能源生产商,和环保机构。
5.一般发展电动汽车的技术路径是:近期—混合电动汽车;中期—纯电动汽车;远期—燃料电池电动汽车。
6.电动汽车的优点是尾气排放少、能源广谱化、能量效率高、运行费用低、系统可控性好。
7.发展电动汽车目前存在的主要问题:初始成本高;续驶里程短,载质量小;基础设施投入大;蓄电池的比能量和能量密度比燃油低得多。
8.电动汽车总体分蓄电池电动汽车,燃料电池电动汽车,混合动力电动汽车。
9.电动汽车的关键技术包括:车身设计,电力驱动,能源系统,能源管理,系统优化,电能补充技术。
10.电动汽车的动力性指标:最高车速,最高加速能力,最大爬坡度,最高超载能力。
11.车辆在道路上的行驶状况可用车速、加/减速度、运行时间等参数来反映其运动特征。
12.混合动力电动汽车的狭义定义是既有内燃机又有电动机驱动的车辆。
13.混合动力电动汽车的优点:与纯电动汽车相比,行驶里程延长了2~4倍;能快速添加汽油或柴油;与传统燃油车相比,内燃机以最有效的模式工作,在相同行驶里程的条件下,燃油消耗和排放少;可以纯电动方式工作,实现零排放。
14.缺点:结构和控制复杂;有排放。
15.混合动力电动汽车按结构分为串联混合动力电动汽车SHEV;并联混合动力电动汽车PHEV;混联混合动力电动汽车SPHEV。
SHEV                             PHEV
 
SPHEV
 
16.混合动力电动汽车按主要动力源分为电力主动型HEV和发动机主动型HEV。
17. 串联混合动力电动汽车工作特征:
①发动机和发电机组成辅助动力单元一起产生所需的电能。发动机和发电机之间为机械连接,且无离合器。
②发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能,其电能一部分给蓄电池充电,另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮。
③单条驱动线路:只有电动机驱动汽车行驶。发动机仅用于带动发电机发电,与驱动轮无机械连接,不直接驱动车辆。
18.并联混合动力电动汽车工作特征:
①内燃机和电动机都可通过各自的驱动线路驱动车轮。
②发动机单独驱动,电动机单独驱动,发动机和电动机混合驱动。
③为电力辅助型的燃油车,可降低排放和燃油消耗。
④当发动机提供的功率大于驱动电动车所需的功率或者再生制动时,电动机工作在发电机状态,将多余的能量充入电池。
19.混联混合动力电动汽车工作特征:
① 将串联HEV和并联HEV相结合,具有两者的优点。
② 与串联HEV相比,增加了机械动力的传递路线。
③ 与并联HEV相比,增加了电能的传输路线。
20. 纯电动汽车三大功能系统:电力驱动系统,电源系统,辅助系统。
21. 纯电动汽车按用途分:(1)纯电动轿车;(2)电动货车;(3)电动客车。
22. 电动汽车现有的蓄能类型有:蓄电池、燃料电池、超级电容器和高速飞轮等。
23. 电动汽车蓄能装置的典型结构:
第1种结构是以蓄电池为唯一动力源的结构。
第2种结构为采用高比能量与高比功率的两种蓄电池组和结构。
第3种为燃料电池和蓄电池组成的混合蓄能装置。
第4种为带小型重整器的燃料电池和蓄电池组成的混合蓄能装置。
第5种为蓄电池和超级电容器的组合。
第6种为超高速飞轮和蓄电池的组合。
24. 在整车设计之初,合理选择电动汽车的质量和质心位置对提高其使用性能具有重要意义。
25. 纯电动汽车续驶里程的影响因素: 
1). 行驶的环境状况  2).滚动阻力系数  3).空气阻力系数  4).机械效率5).整车质量6).蓄电池参数
26. 电动汽车能耗经济性评价指标
1). 续驶里程  2). 单位里程电池组容量的消耗量。
要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键是开发住比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。          
27. 电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。
28. 电动汽车对动力电池的要求主要有:
(1)比能量高(2)比功率大(3)充放电效率高(4)相对稳定性好(5)使用成本低(6)安全性好
29. 镍氢电池的特点:
(1)比功率高(2)循环次数多(3)无污染(4)耐过充过放(5)无记忆效应
(6)使用温度范围宽(7)安全可靠。
锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点。
一、填空题(20分,每空2分)
1)、串联式电动汽车的能源来源于_内燃机。   2)、根据燃料电池提供功率占整车总需求功率的比例,燃料电池混合动力车可分为_能源混合、功率混合两种。  3)、化学电池一般由电极、电解质、隔膜、外壳  组成。  4)、C3表示_3小时率放电容量。  5)、蓄电池的容量决定了汽车一次充电后的续航里程。 6)、PEMFC最大的优势在于它的工作温度。  7)、充电过程中的主要参数有_充电接受能力、充电最高电压、电池过冲能力8)、缩短充电时间的有效方法是充电电流接近可接受电流。
9)、成本最低的电机是_直流电机。10)、永磁同步电机的调速方法有_矢量控制、变频调压。
二、判断题(20分,每题2分)
1)、轮毂电机都是内定子外转子机构。(X) 2)、混合动力车不需要用外接电源对电池进行充电。(√ )
3)、实际充电过程按顺序是恒压充电、横流充电最后是涓流充电。(√ )
4)、PHEV代表是并联式混合动力车。( X )        5)、燃料电池车可进行制动能量回收。( X )
6)、锂离子电池比镍氢电池寿命长。(X  )         7)、直流电机调速范围宽。( X )
8)、调速电动机四个运行象限中,第二象限是正转制动,第四象限是反转制动。(√ )
9)、永磁同步电机可用交流电驱动,也可用直流电驱动。(X  )
10)、电动汽车一般都要设计两个以上的档位。( X )
三、简答题(20分,每题2分)
1) 简述矢量控制的基本原理。答:将定子电流分解出d,q两个分量,分别进行控制。即控制定子电流在d-Q轴上的分量,就可控制相应的刺痛核输出转矩,这就是矢量控制的基本原理。
2)、简述开关磁阻电机的工作原理。答:磁阻电机有装有励磁绕组的定子和具有凸极的转子组成,转子并无任何绕组和永磁体,需利用磁阻转矩进行工作。转子磁极一般比定子少两个或以上,这样在定子中产生旋转磁场的时候,遵循磁阻最小原理即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合,正是这一对齐趋势才使开关磁阻电机工作起来。
3)、简述新能源汽车能源管理的组成和基本原理。答:包含各种能源的协调管理和电池管理系统。能源的协调管理主要是按主辅动力源的性能特点进行能量分配和优化控制。电池管理系统是使电池工作在合理的电压、电流、温度范围以及荷电状态下。
四、问答题(30分,每题15分)
1)、铅酸电池,锂电池,镍氢电池,超级电容,飞轮电池,燃料电池在能量密度和功率密度,寿命,容量等电池指标上分别有什么样的特性?
答:1.铅酸电池:单体电压2.0伏特,比能量35~40,比功率50,寿命400~1000h,优点是技术成熟,原料丰富,价格低,温度特性好。缺点是比能量和比功率较低,寿命较短,存在铅污染。
2.锂电池:单体电压3.6伏特,比能量110,比功率300,寿命1000h以上,优点是比功率和比能量大,充电效率高,环保性能好,寿命长,缺点是成本高,需要保护电路。
3.镍氢电池:优点是是充放电倍率高,充放电性能好,深度放电性能好,效率高。缺点是自放电高,存在记忆效应。4.燃料电池:使用寿命长,能量转换效率高,环保性能好,响应性能好,电源补充快,制作氢原料多。
5.超级电容:比能量低,比功率大,寿命最长,能源转化效率高,成本高。
6.飞轮电池:充放电效率高,比功率大,无污染,效率高,缺点是结构复杂,成本高。
2)、直流电机、交流感应电机、交流同步电机、永磁无刷直流电机、磁阻电机的机械特性与性能指标各有什么不同?
答:直流电机:成本较低,利于平滑调速,控制简单,技术成熟,缺点是效率低于交流电机,原因是电刷有磨损,寿命低,体积质量较大,转速低。
交流感应电机:效率高,结构简单,性能可靠,体积小,质量轻,易于冷却寿命长。
交流同步电机:效率高,成本低,控制简单,技术成熟,体积小,质量轻,寿命长。
永磁无刷直流电机:高效率,高控制精度,环境限制小,缺点是成本高。
磁阻电机:结构简单,坚固可靠,制造成本地,调速性能好。

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