新能源汽车课程要点

《新能源汽车》课程要点第一章新能源汽车概论1、电动汽车除具有汽车的属性外，其动力部分主要由电源供给系统、驱动系统、控制系统和能量管理系统构成。2、电动汽车的电源供给系统主要由储能装置、变换装置和电源馈电线路组成。3、能源转换装置包括动力机如(给出任意两种)：发动机、发电机、电动机，各类动力电池如(给出任意两种)：飞轮电池、超级电容器、空气电池、燃料电池、镍-氢电池、锂电池等。4、新能源汽车：是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，或使用常规的车用燃料但是采用新型车载动力装置，综合车辆在动力控制和驱动方面的先进技术，所形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。5、电动汽车实现电能转换为机械能的装置是电动机。6、内燃机汽车发动机布置形式有前置、中置、后置，电动汽车电动机布置形式则自由度较大。7、人类研发新能源汽车主要是因为其比内燃机汽车对环境友好。8、新能源汽车主要有混合动力汽车HEV、纯电动汽车BEV及太阳能汽车、燃料电池电动汽车FCEV、氢发动机汽车、其他新能源汽车(如高效储能器、二甲醚)等各类别汽车产品。9、能源转换装置包括动力机如：发动机、发电机、电动机，各类动力电池如：飞轮电池、超级电容器、空气电池、燃料电池、镍-氢电池、锂电池等。第二章新能源汽车动力电池1、电池有化学电池、物理电池和生物电池三类。2、动力电池的耐久性指标是充电循环次数。3、充电过程中的主要参数有充电接受能力(也叫充电效率)及充电的最高电压。4、电池比能量是单位质量电池所能输出的能量，单位为kgWh。该值越大，充电一次后电动汽车的续驶里程越长。5、电池能量密度是单位体积电池所能输出的能量，单位为LWh。该值越大，电池单位体积的容量越大。6、充电效率指充电时充入电池的电能与所消耗总电能的百分比。7、充电循环次数是在一定的充放电制度下，电池容量降至某一定值之前，电池所能承受的循环次数。8、电池保持率也称电池容量剩余百分比，荷电保持能力，是衡量电池储存能力的指标。9、蓄电池的理想最大放电功率表达式是RUP42max，这里maxP是最大放电功率，U是蓄电池开路电压，R是蓄电池内阻；由该表达式可得以下引申的表述：A.放电时蓄电池电流越大，蓄电池效率越低；B.放电时蓄电池端电压越高，蓄电池效率越高；C.放电时蓄电池电流为RU2，蓄电池有最大放电功率。10、铅酸蓄电池的充、放电特性曲线如下：11、电池的性能指标有开路电压，电池内阻，工作电压，终止电压，电池容量，电池能量，电池功率，寿命，成本。12、对于动力电池的参数Ah，“A”指动力电池的放电电流安培，h”指动力电池的放电时间小时，者之积表述了动力电池的容量。容量越大，放电的延续能力越强。13、理想的车用动力电池应当具有①持续稳定的大电流放电能力，保证车辆的行驶速度，②短暂的超大电流放电能力，保障车辆加速性能，③一次性储蓄充足的电能，保障车辆的续驶里程。14、物理电池是指利用物理原理制成的电池，例如飞轮电池、超级电容器。15、目前燃料电池汽车的动力种类有H2燃料电池、甲醇燃料电池、重整燃料电池三类。16、燃料电池是一种不经过燃烧而是直接通过电化学反应将燃料和氧化剂的化学能直接转变为电能的发电装置。17、质子交换膜燃料电池PEMFC电极一般采用涂有贵金属铂的孔隙材料做催化剂。18、制约燃料电池发展使用的主要原因是质子交换膜、比能量、电极贵金属材料等原因。19、质子交换膜燃料电池PEMFC是一种以质子交换膜做电解质和隔离材料的燃料电池，电极一般采用涂有金属铂的孔隙材料并兼有催化剂的作用。20、燃料电池+蓄电池组合的动力形式最适宜归类为混合动力汽车。21、燃料电池的主要优点是能量转换效率高、工作温度低、无污染。22、太阳能电池汽车最适宜归类为电动汽车EV。23、锌空气电池的充电过程是物理过程(更换)。24、新能源汽车的“能源管理系统”是用于管理发电机、电动机、制冷装置、制热装置的工作状态，管理回收制动能、下坡势能的动力回收装置，管理动力电池的剩余电量SOC等电池参数，管理混合动力汽车的内燃机。第三章新能源汽车专用电机1、新能源汽车动力电动机的基本要求是：高电压；高转速；重量小；较大范围的启动转矩和调速特性；4～5倍的过载能力；高可控性；可逆性；安全性；可靠性；成本低。2、电动机的软特性是指随着转矩增大，电动机的转速迅速下降，这种Mn特性称之为软特性。3、直流电动机的励磁方式主要有他励、并励、串励、复励四种。4、直流电动机的旋转方向通过左手定则决定。5、对于交流异步电动机的旋转磁场定子绕组、作用于转子绕组。6、交流异步电动机转速的表达式是：转子转速snPsfn116011，其中：1f——供电频率；P——磁极对数；s——转差率，11nnns；1n定子旋转磁场转速，Pfn/6011，转子转速n≠1n。交流异步电动机可以有三种调速方式：①变1f√；效率高、调速范围宽、调速精度高；②变s；低速时电动机损耗答、效率低，结构复杂、成本高；③变P；有级调速，电动机结构复杂、体积大。7、永磁无刷电动机的转子采用永磁材料做成磁极。8、开关磁阻电动机是根据磁阻差产生反转磁矩的原理而制成的一种电动机。9、开关磁阻电动机的相数越多，步进角越小，运转越平稳，但是控制越复杂。10、开关磁阻电动机机械特性中的功率曲线与新能源汽车动力电动机的阻力功率曲线最相符。第四章新能源汽车电机调速控制1、依据直流电动机电磁转矩T的表达式sinBILrT(B——定子磁场强度，I——转子电流，L——转子在定子磁场中的有效长度，r——转子旋转半径，——I与B的夹角)，直流电动机的传统调速控制方式有串接电阻调速，改变磁场调速，调压变流调速三类。其中：①串接电阻调速——根据直流电动机电磁转矩T的表达式sinBILrT，改变I，或B，或同时(I和B)。②改变磁场调速——根据直流电动机电磁转矩T的表达式sinBILrT，改变B。③调压变流调速——根据直流电动机电磁转矩T的表达式sinBILrT，改变I，或B，或同时(I和B)。2、交流电动机的调速控制方式有调压变流调速(对称或不对称调压)，串级调速(转子外串可调逆相序附加电势)，变频调速三类。3、直流斩波器是通过电子器件的开关作用，将直流电源的恒定直流电压变换为可调直流电压的装置。4、变频调速是按照交流异步电动机转速表达式snPsfn116011，式中：1f——定子供电频率；P——磁极对数；s——转差率，11nnns；1n是定子旋转磁场转速，Pfn/6011，转子转速n≠1n，设法均匀改变1f，则1n改变，继而n变。5、再生制动又称发电制动。使交流异步电动机的定子旋转磁场转速1n小于转子旋转转速n，此时转差率011nnns，转子对定子旋转磁场起牵制作用且转子线圈发电。两类情形可实施再生制动：①车辆下坡，车速加快，轮轴电机的转子亦加速旋转，直至转速n大于定子旋转磁场转速1n，超过电机最高允许转速，成为发电状态，阻止转子旋转。②人为创造n1n的条件，通过降低电机定子供电频率1f，使定子旋转磁场转速Pfn/6011小于n。6、串励直流电动机的制动控制方式有反接电枢(转子电压反接制动)和能耗制动(剩磁自励能耗制动)两种。7、交流异步电动机的制动控制方式有电磁制动(旋转磁场反向制动)和再生制动(旋转磁场降频制动)两种。8、电子开关器件(如晶闸管、功率场效应管)导通比ftron(ont——电子开关器件的导通时间，f——电子开关器件的导通频率)的含义是：ont越大，f越高，导通比r越大，则电动机的平均工作电压越高、转速越高、转矩越大。由此可引申出的调速方式是：(a)定频调宽——f固定，调整ont宽度；(b)定宽调频——ont固定，调整f频率；(c)调宽调频——同时调整ont和f。9、再生制动又称发电制动。使交流异步电动机的定子旋转磁场转速1n小于转子旋转转速n，此时转差率011nnns，转子对定子旋转磁场起牵制作用且转子线圈发电。再生制动的两种典型实施方式是：①车辆下坡，车速加快，轮轴电机的转子亦加速旋转，直至转速n大于定子旋转磁场转速1n，超过电机最高允许转速，成为发电状态，阻止转子旋转。②人为创造n1n的条件，通过降低电机定子供电频率1f，使定子旋转磁场转速Pfn/6011小于n。第五章三类新能源汽车1、电动汽车主要有纯电动汽车EV、混合动力汽车HEV，燃料电池汽车FCEV。2、混合动力汽车HEV就其内燃机动力与电动机动力之间的关系有串联型、并联型、混联型三类。3、混合动力汽车是指由两种或两种以上的储能器、能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的汽车。4、串联式混合动力汽车SHEV的动力传递关系是内燃机发电机蓄电池电动机。电动汽车是全部或部分用电能作为动力驱动的汽车，电动汽车在具有内燃汽车某些特征的同时，还具有电力车辆的基本特征。5、电动汽车的动力部分主要由电源供给系统、驱动系统、控制系统和能量管理系统四部分组成。6、通常所说新能源汽车的“三纵”、“三横”是指：“三纵”——混合动力、纯电动和燃料电池；“三横”——电池、电动机、电控。7、动力电池组管理系统的功能是：充电和放电时的电流、电压、放电深度；自放电率、温度、剩余电量SOC；再生制动反馈的电流。8、燃料电池汽车FCEV采用(FC＋B)或(FC＋B＋C)混合驱动形式的原因是：燃料电池自身不能贮存电能；启动空压机、加热电堆、加湿氢气和空气时要供电；回收制动能量，再生制动发电储能；为车上电子电器设备供电。9、将动力电池组总电压设置为高电压(90V)的优点是：电池之间连接导线的截面积较小，方便导线束的联结和固定，电流小使得线束的铜损较小，电机效率高；缺点是：要求有更可靠的用电安全防护，做到人电分离、倾覆断电、停车断电。10、纯电动汽车EV的基本组成有动力电池组、动力电池组管理系统、驱动电机和驱动系统、控制系统、车身及底盘、安全保护系统。11、纯电动汽车EV的四种总布置形式是传统驱动模式，电动机-驱动桥组合式驱动模式，电动机-驱动桥整体式驱动模式，轮毂电动机分散驱动模式。12、混合动力汽车HEV的基本组成部分是内燃机、发电机、储能装置(动力电池组)、电动机、功率转换装置(动力组合器)、控制装置。13、串连式混合动力汽车SHEV的一个最显著优点是内燃发动机处于稳定、高效、低污染的工况，一个最显著缺点是内燃发动机-发电机的功率接近驱动电机的功率，发电机、驱动电机和动力电池组的体积大。14、并连式混合动力汽车PHEV的一个最显著优点是电动机/发动机是PHEV的辅助动力，其功率可为50%以下的内燃发动机功率，重量和体积较小；一个最显著缺点是至少有两套动力驱动系统，结构复杂，布置及控制困难。