电动汽车思考题.docx

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1、电动汽车思考题电动汽车复习思考题 一、基本概念： 1.从内燃机汽车的缺陷、电动汽车的特点及电动汽车发展动力等方面论述为什么要发展电动汽车。 答:因为内燃机汽车在动力性方面，受自身先天因素的影响，功率输出仍然提升的有限，比功率等指数的提升也比较受内燃机自身结构的限制，在燃烧条件、燃烧控制等方面都受到汽油本身性质、燃烧方式的约束。电动汽车的特点：1.提高能源的综合利用和效率。2.良好的环境保护效果。3.提高汽车性能与结构布局，结构简单，使用维修方便。4.制造成本与售后服务的变化，动力电源使用成本高，续驶里程短。电动汽车动力储能装置的发展为移动能源及能源的综合利用开辟了有效的途径。所以动力储能装置性

2、价比的提高不仅为电动汽车的发展提供了必要的前提，也为提高电能的利用效率及其综合利用打下了良好的基础。电动汽车混可用动力能源范围广，利用率高。 2. 发展电动汽车要解决哪些问题？ 答：池成本、续航里程、充电硬件的设置等，除了前两者可仰赖日后更完善的技术解决之外，充电硬件的普及与否，更是一大关键。因为目前很多车主没有专属的个人室内车位，因为这对于需要充电的电动车而言，也是另一项要突破的重点。 3. 电动汽车如何分类？ 答：电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动力线路和原内燃机动力路线不同，又具有电力车辆的基本特征。其车载电源一般采用高效充电电池或燃料电池，其驱动电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池或

3、燃料电池相当原来的油箱。所以电动汽车通常被分为蓄电池电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。 4. 简要说明“863”计划中电动汽车重大专项提出的“三纵、三横”设想。 答：“三纵三横”(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种整车技术为“三纵”，多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为“三横”)的研发布局，提出了近期发展混合动力汽车，长远发展燃料电池汽车的思路。 5. 简要说明纯电动汽车基本构成。 答：纯电动汽车的结构主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。 6. 电动汽车储能装置的主要任务和主要要求是什么？ 答：主要任务：为移动能源的综合利用开辟

4、了有效的途径。主要要求：提高动力电池性能。 7. 能量源的能量密度、功率密度、截止工作电压、荷电状态等概念。 答：能量密度：指从蓄电池的单位质量所获取的电能。 功率密度：指从蓄电池的单位质量所获取的输出功率。 截止工作电压：指电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压。 荷电状态：指蓄电池充放电后剩余的容量与全荷电容量的百分比。 8. 电动汽车主要考虑的储能装置有哪些？ 答：有动力蓄电池、超级电容、飞轮电池和燃料电池。 9. 限制纯电动汽车发展的主要障碍是什么？并分析其原因。 答：对于纯电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，1 与混合动力相比，电动车更需

5、要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地*部门一起建设，才会有大规模推广的机会。目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 10. 什么是混合动力汽车？ 答：能量与功率传送路线具有如下特点的车辆称为混合动力车辆： 传送到车轮运动的能量，至少来自两种不同的能量转换装置。这些转换装置至少要从两种不同的能量储存装置吸取能量。从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的，并至少还有一条是不可逆的。如果可逆的储能装置供应的

6、是电能时，则称为混合动力电动车。 11. 简要说明混合能源的概念。为什么要采用混合能源？ 答：混合能源是指太陽能、风能、燃料電池、蓄电池、核能等能源之间的混合使用。因为采用混合能源可以改善能源结构，解决替代替代能源问题，提高了能源的利用率。 12. 简要说明混合能源与混合动力汽车的区别。 答：混合能源是能源的一种混合，本质还是能源。而混合动力汽车是指使用混合能源的汽车，是那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。 二、简要说明纯电动汽车电驱动系统的结构形式，并说明其特点。 答：纯电动汽车的结构

7、主要由电力驱动控制系统、汽车底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成。 三、电动汽车储能装置有哪几种结构形式？简要说明其特点。 答：采用不同类型的储能装置，如不同的蓄电池、燃料电池、超大电容器和高速飞轮等，构成不同的电动汽车结构，所示的是6种典型的结构。 如图所示的是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构， 蓄电池可以布置在车的四周， 也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。所选用的蓄电池应该能提供足够高的比能量和比功率， 并且在车辆制动时能回收再生制动能量。同时具有高比能量和高比功率的蓄电池对电动汽车而言是最理想的动力能源，比能量影响汽车的行驶里程，而比功率影响汽车的加速性和爬坡能力

8、。 为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在电动汽车上同时采用-种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。显示的是这种蓄电池作混合动力能源的基本结构，这种结构不仅分离了对比能量和比功率的要求，而且在汽车下坡或制动时可利用蓄电池回收能量。 除了蓄电池以外，还可以用燃料电池作储能装置，它是一个小型的发电装置。燃料电池的工作原理是利用可逆的电解过程，即用氢气和氧气结合产生电和水。氢气可以储存在一个车载的氢气罐里，而氧气可以直接从空气中获得。燃料电池能提供高的比能量但不能回收再生制动能量，因此最好与一种能提供高比功率且能高效回收制动能量的蓄电池结合在一起

9、使用。如图所示的就是用燃料电池和蓄电池作混合动力的结构框图。 2 燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。是一个带小型重整器的电动汽车的结构简图，燃料电池所需的氢气由重整器随车产生。 当用蓄电池与电容器作混合动力时，所选的蓄电池必须能提供高比能量，因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。由于用在电动汽车上的电容器相对而言电压较低，所以需要在蓄电池和电容器之间加一个功率转换器。显示了蓄电池和电容器作混合动力的结构框图。 与超大容量电容器类似，飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回收能力的储

10、能器。用于电动汽车的飞轮与传统低速笨重的飞轮是不同的，这种飞轮质量轻，且在真空下高速运转，超高速飞轮与具有-种工作模式的电动机转子相结合，能够将电能和机械能进行双向转换。显示了这种飞轮和蓄电池作混合动力的结构，所选用的蓄电池应能提供高比能量。飞轮最好与无刷交流电动机结合使用，因为这种电动机的效率比直流电动机高，因而应在蓄电池和飞轮之间加一个转换器。 储能装置的结构形式。 3 B蓄电池 C电容器 FC燃料电池 FW超高速飞轮 P功率转换器 R重整器 四、简要说明电动汽车传动装置的特点及其原因。 答：电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件

11、常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。 五、比较电动汽车与内燃机车的动力性。 答：电动汽车的动力性能是利用电动机的快速响应性来提高。由于电动汽车是采用电动机来驱动车轮行驶的，而电动机实现转矩的快速响应性指标一般要比发动机高出两个数量级，因此通过微电子等控制方式可极大地提高对车轮控制的动态响应性，从而便可较容易地实现在传统轿车上较难实施的

12、一些高性能控制功能，以此来改善电动汽车的操控性和行驶安全性。对于传统汽车的内燃机，由于能高效产生转矩时的转速被限制在一个较窄的范围内，为此需要利用庞大而复杂的变速机构来适应这一特性。而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效地产生转矩，可大大简化甚至省去变速机构，从而极大地简化电动汽车的机械传动机构，减轻整车自重，缩小其传动和附加损耗，既能降低成本，又能节能减噪。特别是纯电动汽车省去发动机等诸多机械装置和油箱，其空间可供蓄电池占用，其结构与总体布局将发生脱胎换过的变化，从而提高电动汽车的动力性能。 六、电动汽车采用的驱动电动机有哪几种？说明其特点及转速控制原理。 答：电动汽车采用的驱动电动机有直流

13、电动机，交流电动机，永磁无刷电动机，开关磁阻电动机，兼有电动、发电回馈和电磁制动的多功能轮廓电动机这几种。 直流电动机特点：(1)调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。(2)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。 转速控制原理：利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进行控制，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电动机的电枢两端，

14、通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变电枢两端的平均电压，从而达到调节电动机转速的目的。 交流电动机特点：交流电动机是由所产生的一种旋转磁场相对导体的作用而工作的，而且工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。 转速控制原理：改变供电频率f1,、极对数P和转差率S来调速。 永磁无刷电动机特点：具有结构简单、运行可靠、体积小、质量小、损耗少、效率高，以及电动机的形状和尺寸可以灵活多样等显著特点。 转速控制原理：通过改变定子绕组电流可以达到调速作用，改变电源电压也可达到改变电流的效果。 开关磁阻电动机特点：开关磁阻电动机具有结构简单、坚固可靠、制造成本低、调速性能好、效率高等优点，能运行于

15、正、反转电动或发电四个象限，是一种新型的典型机电一体化装置。并具有高起动转矩、低起动电流，特别适合于汽车起步和蓄电池驱动的特性要求。 4 转速控制原理：控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。可控参数多，意味着控制灵活方便。可以根据对电动机的运行要求和电动机的情况，采取不同控制方法和参数值，即可使之运行于最佳状态，还可使之实现各种不同的功能的特定曲线。如使电动机具有完全相同的四象限运行能力，并具有最高起动转矩和串励电动机的负载能力曲线。由于SRD速度闭环是必备的，因此系统具有很高的稳速精度，可以很方便的构成无静差调速系统。 兼有电动、发

16、电回馈和电磁制动的多功能轮廓电动机特点：简化了机械传动机构及降低了车载自重。有利于汽车结构布局。提高了地面附着力和越野通过性。提高了对车轮控制的动态响应性。有利于对动能能量的回收。要求实行机电一体化控制模式。可降低汽车质心与车身高度。可改善汽车转向性能。 七、简要说明混合动力电动汽车的结构形式；并学会分析在各种工况时的功率流；从功率流控制的主要目标的角度，分析汽车行驶驱动动力的合理构成。计算发动机、电动机的驱动功率。 答： 八、分析电动汽车各种能量源的工作原理；并说明其特点。 1.蓄电池(可充电的电化学电池) 由多个电池单体串联组成，其工作原理：利用电化学反应充、放电，电池正、负极浸在电解液中

17、，放电时，负极发生氧化反应向外电路释放电子；正极发生还原反应，从外电路得到电子。充电时过程正好相反。可用于电动汽车的蓄电池包括铅酸电池、镍基电池、金属空气电池、钠一B电池及常温锂电池等。 2. 燃料电池 燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。燃料可以是氢气、甲醇、天然气、石油气、甲烷及其它能分出氢的烃类化合物。燃料电池通常由阳极、阴极和电解液三部分组成。阳极为燃料和电解液提供一个接触面。在催化剂作用下发生氧化反应并向外输出电子；阴极为氧气和电解液提供了一个接触面，在催化剂作用下发生还原反应并从外接受电子。阴阳极间。电解液传递燃料反应的离子并和氧气电极反应，传

18、递电子。燃料电池不经过热机过程不受卡诺循环的限 制，可实现高效率(60左右)的能量转换与零排放(或低排放)。燃料电池还具有燃料补充迅速、工作安静且寿命长等优点，但这类电池需用贵金属做催化剂，成本比较高。 3. 超级电容 采用双层电容技术是实现超级电容的主要措施。在电极上加电压时，由于电解质分子的趋偶和排列作用，在两电极表面形成了一个双层电容，以储存电能。超级电容工作范围宽(电压0220V)、充电时间短、使用循环次数多、寿命长、无电解液泄漏及爆炸危险，但比能量很低，只能用作辅助能量源。与其它能量源(如内燃机、蓄电池或燃料电池)配合使用，可显著提高系统的动力与经济性能嗍。超级电容可分为电双层超级电

19、容、金属氧化物超级电容及高分子聚合物超级电容三类。电双层超级电容以活性炭为正负电极，其储能方式与传统电解电容相似不同之处在于该电容以电极与电解液的界面形成电双层作为隔离电荷的屏障。因其电极为多孔活性炭，储存的电荷数比电解电容要大得多。金属氧化物(如氧化镍)超级电容的储能方式与电池相似。但充放电速度比电池要快得多，存储能量的密度也比电双层电容大。高分子聚合物超级电容以导电的高分子聚合物为电极材料，通过聚合物在充放电过程中的化学反应。在聚合物上快速产生N型或P型杂质，从而使聚合物存储大量的电荷。 4 超高速飞轮 5 九、分析能量管理系统(EMS) 、动力电池管理系统(BMS)的主要任务与要求。 答

20、：1.能量管理系统(EMS)由硬件和软件构成。软件的功能主要是对各种传感器的信号进行分析运算，按车辆行驶工况、所配动力源的特性和当前储能状况、能量转换装置的性能特点等进行分析优化处理，并向执行元件发出指令。电动汽车能量管理系统的功用是在满足汽车基本性能和节能环保等要求下，根据个部件的特性及汽车的运行工况，实现能量在各能源转换装置之间按最佳路径传输，使整车的能源利用率得到最大限度的发挥，来提高电动汽车的经济性能。 2.电池管理系统是使电池工作在合理的电压、电流、温度范围以荷电状态SOC等要求下，以确保电池组能安全有效地运行，使能量得到最大发挥的同时，合理延长电池循环使用寿命。电池管理系统主要包括

21、对电池各种性能参数的检测、数据采集、数据运算处理分析、充放电能量管理、电池温度热管理控制、状态数据显示、安全管理和故障诊断报警等功能。 十、电动汽车蓄电池有哪几种充电方法？说明其特点与应用。 答：恒压充电。保持充电器端电压始终不变的一种充电方法。充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易

22、使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。 恒流充电。充电电流保持不变的一种充电方法。恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。 涓流充电。为补充自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。 浮充电。随时对蓄电池用恒压充电，使其保持一定的荷电状态。 十一、按照不同放电率

23、对蓄电池有效容量影响的角度分析如何合理驾驶电动汽车？ 十二、试分析电动汽车制动系统的组成，及其控制特点。 答：电动汽车制动系统由制动踏板、制动主缸、与制动主缸靠液压相联动的制动轮缸以及与制动轮缸机械相连的制动摩擦片组成。制动摩擦片设于车轮上且在制动轮缸的作用下可与车轮的一个部位紧贴摩擦以产生制动力，用于感应制动踏板位置移动并把该位置移动转化为电信号的位移传感器，接收来自位移传感器的电信号并发出动作指令的电子控制单元，接收电子控制单元的动作指令并产生动作的执行器，而执行器通过传动装置与所述制动主缸相连。制动系统通过电子控制的制动助力系统产生制动助力，取消了体积庞大的真空助力器，达到优化整车结构布

24、置的效果。 十三、电动汽车与外界有哪些联系？ 答.1.无污染，噪声低。 2.能源效率高，多样化。 3.技术上，纯电动汽车以电动机代替燃油机，由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱，电机结构简单、技术成熟、运行可靠。传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内，这是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪音低。与混合动力汽车相比，纯电动车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、

25、重量。 6 十四、电动汽车仿真常采用什么软件？其工作在什么软件平台？ 答：美国电动汽车仿真软件ADVISOR ，可以仿真传统汽车、电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车等多种汽车性能。ADVISOR是MATLAB和SIMULINK软件环境下的一系列模型、数据和脚本文件,它在给定的道路循环条件下利用车辆各部分参数,能快速地分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能。此外,该软件的开放性也允许对用户自定义的汽车模型和仿真策略做仿真分析。 十五、电动汽车制动系统有什么的特点？说明其工作过程。 十六、电动汽车的辅助能源系统的作用是什么？与主能源系统有什么区别？ 答：电动汽车的辅助能源系统的作用是当主能源系统不足时，辅助能源系统运行供应，其电压按辅助设备工作电压选取，在对主电源进行回馈的电路基础上，增加一路控制信号来控制辅助电源，使微处理器能同时控制主电源与辅助电源的回馈电流；因此不需要经过DC/DC降压，直接向辅助设备供电。由于辅助设备功耗较小，因此利用电机的再生制动基本上可以满足辅助电池的充电。主能源系统提供电机运行所需能源，辅助电源提供辅助设备所需能源。 7