新能源汽车

新能源汽车第一章1.什么是新能源汽车？新能源汽车包括哪些类型？（1）新能源汽车系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、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。（2）分为电动汽车、气体燃料汽车、两用燃料汽车、双燃料汽车和利用太阳能、原子能等其他能量形式驱动的汽车按照燃料来源，新能源汽车可分为五类：（1）基于传统石油燃料的节能环保汽车；（2）基于天然气和石油伴生品的燃气汽车；（3）基于石化燃料化工的替代燃料汽车；（4）生物燃料汽车；（5）燃料电池汽车和纯电动汽车。2.为什么要发展新能源汽车？基于能源短缺、环境污染、气候变暖的问题，发展新能源汽车是极为必要的，可充分利用新能源，并且环保，减少温室气体的排放。3.汽车新能源有哪些类型？从资源来源看：煤基燃料、生物燃料、天然气燃料、氢、太阳能、核能等从能源的来源：石化燃料、非石化燃料（如氢能、太阳能、风能等）第二章1.电动汽车用动力电池有哪些类型？化学电池、物理电池和生物电池三大类2.动力电池的性能指标有哪些？电压、容量（荷电状态）、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、放电速率、使用寿命3.电动汽车对动力电池有哪些要求？（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4.电动汽车用蓄电池主要有那几种?其特点是什么？（1）铅酸蓄电池：优点：①除锂离子电池，铅酸蓄电池电压最高，为2.0V；②价格低廉；③可制成小至lAh大至几千Ah各种结构蓄电池；④高倍率放电性能良好，可用于引擎启动；⑤高低温性能良好，可在-40~60℃条件下工作；⑥电能效率高达60%；⑦易于浮充使用，没有“记忆”效应；⑧易于识别荷电状态缺点：①比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较大，一次充电行驶里程短；②使用寿命短，使用成本高；③充电时间长；④铅是重金属，存在污染。（2）镍氢电池：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（3）锂离子电池：①工作电压高②比能量高③循环寿命长④自放电率低⑤无记忆性⑥对环境无污染⑦能够制造成任意形状⑧成本高⑨必须有特殊的保护电路，以防止过充（4）镍镉电池：①比能量可达55Wh／kg②比功率超过190W／kg③可快速充电④循环使用寿命较长⑤能造成环境污染。（5）锌镍电池：①比能量高②比功率高，仅次于锂离子电池；③工作电压高，达1.65V，高于镍氢和镍镉电池；④工作温度宽，为-20~60℃；⑤无记忆效应；⑥电池的生产和使用过程对环境不产生污染；⑦价格低5.锂离子电池工作原理示意图化学方程式：锂离子电池的工作原理电池在充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到负极中；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间。总反应为6.质子交换膜燃料电池（PEMFC）：PEMFC在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜为电解质。工作原理下图所示。阳极反应：阴极反应：总反应：第三章1.电动汽车用电动机主要有那几种？其特点是什么？（1）直流电动机：调速性能好、起动力矩大、控制比较简单、高效率、控制灵活、重量轻、体积小、响应快等优点；（2）无刷直流电动机：结构简单、运行可靠、维护方便、运行效率高、无励磁损耗、运行成本高和调速性能好等特点（3）异步电动机：可实现无级变速、传动效率高、结构简单、兼顾耐用、价格便宜、工作可靠、效率高、免维护等（4）永磁同步电动机：低噪声、体积小、功率密度大、转动惯量小、脉动转矩小、控制精度高等特点（5）开关磁阻电动机：高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速等特点2.电动汽车对电动机有哪些要求：（1）在恒转矩区，要求低速运行时具有大转矩，以满足电动汽车起动和爬坡的要求；在恒功率区，要求低转矩时具有高的速度，以满足电动汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求；。（2）电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、过载能力强，加速性能好，使用寿命长的特点；（3）电动机应在整个运行范围内，具有很高的效率，以提高一次充电的续驶里程；（4）电动机应能够在汽车减速时实现再生制动，将能量回收并反馈给蓄电池，使得电动汽车具有最佳能量的利用率；（5）电动机应可靠性好，能够在较恶劣的环境下长期工作；（6）电动机应体积小，重量轻，一般为工业用电动机的1/2~1/3；（7）电动机的结构要简单坚固，适合批量生产，便于使用和维护；（8）价格便宜，从而能够减少整体电动汽车的价格，提高性价比；（9）运行时噪声低，减少污染。3.无刷直流电动机的工作原理如何？其控制方法有哪些？（1）无刷直流电动机的工作原理：利用电动机转子位置传感器输出信号控制电子换向线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕组依次馈电，从而在定子上产生跳跃式的旋转磁场，拖动电动机转子旋转。6x2x12CLiCoOLi6CLiCoOO2HO2H2224e4H2H2O2HOH4e422随着电动机转子的转动，转子位置传感器又不断送出位置信号，以不断的改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向保持不变，这样电动机就旋转起来了。三相绕组的电压平衡方程式为无刷直流电动机的机械特性为（2）控制方法：①有位置传感器控制②无位置传感器控制4.异步电动机的工作原理如何？其控制方法有哪些？（1）异步电动机的工作原理异步电动机的转子转速与定子旋转磁场的同步转速之间存在转速差，它的大小决定着转子电动势及其频率的大小，直接影响异步电动机的工作状态。通常将转速差与同步转速的比值，用转差率表示，即有s=(n1-n)/n式中，s为转差率；n1为定子旋转磁场的同步转速；n为转子转速。数学模型：（2）控制方法：恒压频比开环控制、转差控制、矢量控制、直接转矩控制第四章1.纯电动汽车有那几部分组成？电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。2.纯电动汽车有哪些布置形式？其特点是什么/（1）第一种与传统汽车驱动系统的布置方式一致，带有变速器和离合器。只是将发动机换成电动机，属于改造型电动汽车。这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加低速时电动汽车的后备功率。（2）第二种取消了离合器和变速器。优点是可以继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变器。（3）第三种布置方式将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和差速转换。cbacbacbacbaeeeiiiPLMMMLMMMLiiirrruuu000000eeTeTKKrKUn2ttpJTTiLtiLRiuLedddddddd3.在纯电动汽车设计中，如何确定电动机参数、传动系传动比和电池组容量？4.影响纯电动汽车的续驶里程的主要因素有哪些？（1）滚动阻力系数对续驶里程的影响（2）空气阻力系数对续驶里程的影响（3）机械效率对续驶里程的影响（4）整车质量对续驶里程的影响（5）蓄电池参数对电动汽车续驶里程的影响5.纯电动汽车中的电池管理系统有哪些功能？（1）实时采集电池系统运行状态参数（2）确定电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围。（3）故障诊断与报警（4）电池组的热平衡管理（5）一致性补偿（6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯第五章1.混合动力电动汽车有哪些类型?其特点是什么?（1）按连接方式分类：串联式混合动力电动汽车（SHEV）并联式混合动力电动汽车（PHEV）混联式混合动力电动汽车（PSHEV）（2）按混合程度分类：微混混合动力电动汽车轻混混合动力电动汽车强混混合动力电动汽车全混混合动力电动汽车2.混合动力电动汽车制动能量回收系统的功能是什么?汽车在制动或下坡时将储存于车身上的势能和动能，通过电动机转化为电能，并储存于储能装置3.混合动力电动汽车能量管理系统的功能是什么？在满足车辆动力性能的前提下，实现能量的最优分配，提高汽车的燃油经济性和排放性能，保证电池的荷电状态平衡，延长电池寿命，降低车辆维护成本。4.混合动力电动汽车动力分配装置结构图及原理：动力分配装置原理：通过对行星机构的变速比和受力分析可以得到如下方程：驱动力：混联式混合动力系统的行星齿轮机构可以充分满足车辆用任何一种独立驱动模式或任何一种混合驱动模式，平稳有序的运转来带动车辆行驶，不会发生任何的运动干扰。213321)1()1(0)1(TkkTkTkkPRPSPPPriTFTtqt05.混合动力电动汽车动力控制策略、工作模式及能量流动示意图：混联式混合动力电动汽车的控制方法：（1）恒工作点控制方法；（2）总功率损失最小化原则；（3）维持电池的SOC值。第六章1.燃料电池电动车FCEV有哪些类型？其特点是什么？①FCEV按主要燃料种类可分为（1）以纯氢气为燃料的FCEV；（2）经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV②FCEV按“多电源”的配置不同，可分为（1）纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV；优点：1）结构简单，便于实现系统控制和整体布置；2）系统部件少，有利于整车的轻量化；3）较少的部件使得整体的能量传递效率高。缺点：1）燃料电池功率大、成本高；2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求；3）不能进行制动能量回收。（2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV优点：1）成本低2）燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃料电池的效率较高；3）系统对燃料电池的动态响应性能要求较低；4）汽车的冷启动性能较好；5）制动能量回收，增加整车的能量效率。缺点：1）整车的质量增加，动力性和经济型受到影响2）蓄电池充放电过程会有能量损耗；3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。（3）燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV；这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换成超级电容。相对于蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，比蓄电池功率密度大，在回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿命长，但是超级电容的能量密度较小。（4）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的FCEV这种结构的优点相比燃料电池+蓄电池的结构形式的优点更加明显，尤其是在部件效率，动态特性，制动能量回馈等方面。而其缺点也一样更加明显：（1）增加了超级电容，系统质量将可能增加；（2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难度也随之增大。2.燃料电池电动车有哪几部分组成?其作用是什么？（1）燃料电池发动机：在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证PEMFC组的正常工作，除以PEMFC组为核心外，还装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系统、反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换系统等。（2）辅助动力源：①在FCEV起动时，带动燃料电池发动机起动，或带动车辆起步。②车辆行驶时，剩余的电能储存到辅助动力源装置中。③在加速和爬坡时，辅助动力源可提供额外的电能，使驱动电动机的功率或转矩达到最大，形成燃料电池发动机与辅助动力源同时供电的双电源的供电模式。④贮存制动时反馈的电能，以及向车辆的各种电子、电器设备提供所需要的电能。（3）DC/DC变换器：①调节燃料电池的输出电压②调节整车能量分配③稳定整车直流母线电压（4）驱动电机：驱动作用（5）动力电控系统：控制作用