现代电动汽车技术复习提纲西华大学Word文档下载推荐.docx

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轻度混合动力系统

中度混合动力系统

重度混合动力系统

插电式混合动力系统

根据混合方式的不同

根据动力耦合系统数学模型的不同,转速耦合转矩耦合功率耦合

.简要描述串联式混合动力电动汽车的概念和特点？

概念：

发动机驱动发电机，电动机使用发电机发出的电能来驱动车轮，功率以串联的方式流向驱动轮。

⏹车辆的驱动力只来源于电动机；

⏹由两个能源向单个电动机供电，以推进车辆的驱动系；

⏹可以使用小功率输出的发动机，且在相对稳定的高效工作区间内工作。

4.简要描述并联式混合动力电动汽车的概念和特点？

发动机和电动机都用于驱动车轮，车辆根据工况选择功率输出，功率并联输送到驱动轮。

车辆的驱动力来源于发动机和电动机；

电池充电通过转换电动机为发电机来实现，电机不能同时驱动车轮和给电池充电

5.混合动力电动汽车的关键技术

动力耦合系统

动力总成控制系统

电机及控制系统

动力电池及其管理系统

混合动力系统专用发动机

仿真分析技术

6.纯电动车辆具有哪几种典型的传动系统？

轮毂电机具有哪几种机构方案？

电机与AMT传动电机与AMT传动电机与AT传动电机与CVT传动

7.什么是插电式混合动力汽车？

它具有什么特点？

可利用电网对动力电池充电；

可使用纯电动模式驱动车辆行驶，且纯电动行驶里程较长；

电能不足时，车辆仍然可以重度混合模式行驶。

PHEV的电机功率比纯电动汽车的稍小，动力电池的容量介于重混合系统和纯电动车辆之间

8.电动汽车的共性关键技术问题有哪几个？

车身设计：

在设计电动汽车时，影响整车整体性能（如续驶里程、爬坡能力、加速能力以及最高车速）的参数需要进一步改进，比如减轻整车的重量、降低风阻系数和减小滚动阻力等。

电动车辆专用车身的技术开发。

生产电动汽车有两种基本方法，一种是改装，另一种是专门设计制造。

对于改装的电动汽车，燃油车中原来安装发动机以及相关组件的部位由电机、功率转换器和电池所取代，由于可采用现有的燃油汽车底盘，对于小批量生产而言，这种方法较经济。

但是，对于大部分改装车而言，均具有自重较大、重心位置较高以及重量分配不合理等缺点，因而这种方法逐渐被淘汰。

⏹电力驱动：

电力驱动系统由电气系统、变速装置和车轮组成，其中变速装置是选用的。

电力驱动系统的关键是电气系统，电气系统由电机、功率变换器和电子控制器等组成。

对电机驱动系统的要求如下：

恒功率输出和高的功率密度；

在汽车起步和爬坡时具有低速－高转矩的输出特性以及汽车巡航时的高速－低转矩特性；

具有较大的转速范围足以涵盖恒转矩区和恒功率区；

快速的转矩响应特性；

在转矩/转速特性的较宽范围内具有高的效率；

再生制动时的能量回收效率高；

坚固，能在不同的工作条件下可靠地工作；

成本低廉。

⏹为了满足这些特定的要求，驱动电机的额定功率与转矩/转速特性应该在驾驶模式和系统仿真的基础上进行确定。

为优化系统效率，扩大高效率运行工作范围，人们正在寻求新的电机设计技术和控制策略，同时，应用新开发的一些电子技术以改善系统的性能及降低成本

⏹能源系统：

目前推广电动汽车的主要障碍是一次充电的续驶里程和初始价格，而电动汽车的能源系统是引起这些问题的主要原因。

能源系统是电动汽车实现市场化的关键。

对能源系统要求如下：

高的比能量和能量密度；

高的比功率和功率密度；

快充和深放电的能力；

寿命长；

自放电率小、充电效率高；

安全性好且成本低廉；

免维修；

对环境无危害，可回收性好。

锂基电池如锂离子电池和锂聚合物电池在现代电动汽车中的应用将会有很好的前景；

超级电容器和超高速飞轮由于其高的比功率将也有希望用于电动汽车；

燃料电池能从根本上解决电动汽车续驶里程短的问题，被公认为是目前电动汽车最重要的能源之一。

⏹能源管理系统：

能量管理系统的目的就是要最大限度地利用有限的车载能量，增加行驶里程。

智能能量管理系统采集从各个子系统输入的传感器信息，这些传感器包括车内外气温传感器、充/放电时电源电流和电压传感器、电机电流和电压传感器、速度和加速度传感器以及车外环境和气候传感器等。

能量管理系统能实现以下基本功能：

优化系统的能量分配；

预测电动汽车电源的剩余能量和还能继续行驶的里程数；

提供最佳的驾驶模式；

再生制动时，合理地调整再生能量；

根据车辆的行驶气候条件，调整其温度控制方式；

根据外部光照条件，自动调节电动汽车的灯光照明强度；

分析电源尤其是蓄电池的工作历史；

诊断电源错误的工作模式和有缺陷的部件。

智能管理系统如同电动汽车的大脑，同时具有功能多、灵活性好、适应性强的特点，它能智能地利用有限的车载能量

⏹系统优化：

电动汽车系统是一个涉及多学科技术的复杂系统，电动汽车的性能受多学科相关因素的影响，通过系统优化来改进电动汽车的性能和降低车辆的成本，计算机仿真是一项很重要的技术。

系统水平上的仿真和电动汽车的优化应考虑下列关键问题：

电动汽车的各子系统之间的相互作用会影响整车的性能，应分析和考虑这些相互作用的重要性；

模型的精确性通常与模型的复杂性一致，与其可用性相矛盾，应综合考虑模型的精确性、复杂性、可用性以及计算时间。

在设计电动汽车时，通常系统的电压会引起一些相互矛盾的问题，优化系统时应在系统水平上综合考虑以下问题：

蓄电池的重量、驱动电机电压和额定电流、加速性能、续驶里程以及安全性能等；

采用多能源系统提高电动汽车的续驶里程时，应根据整车性能和价格来优化相应的混合比；

由于传动比对整车性能和操纵性影响很大，而电动汽车通常采用固定减速比，因此，应通过驱动力平衡图并采用迭代优化法来确定最优减速比。

9.电动汽车常用的车载能源有哪些？

1）原电池

2）蓄电池

3）贮备电池

4）燃料电池

10.如何定义电池的放电制度？

如何定义电池的额定容量？

电池的放电电流强度、温度和终止电压称为电池的放电制度。

放电制度根据电池的使用情况而定。

\

在规定条件下电池应放出的电量。

额定容量是制造厂标明的安时容量，作为验收电池质量的重要技术指标的依据。

电池的额定容量作为重要的技术指标列入技术标准。

11.动力电池组SOC如何定义？

即蓄电池的剩余电量。

12.常用的电机驱动系统有哪几种？

直流电机（DCMotor）驱动系统。

电机控制器一般采用脉宽调制（PWM）斩波控制方式;

交流感应电机（ACIM）驱动系统。

电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应;

永磁同步电机驱动系统，主要包含两类电机:

正弦波永磁同步电机（PMSM）和矩形波无刷直流电机（BDCM）驱动系统;

开关磁阻（SR）电机驱动系统。

控制方式类似步进电机控制，可以认为是大步距角、利用磁阻效应控制的功率型驱动电机系统。

13.直流电机的励磁方式有哪几种？

他励电机：

励磁线圈与转子电枢的电源分开；

并励电机：

励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上；

串励电机：

励磁线圈与转子电枢串联在同一电源上；

复励电机：

励磁线圈与转子电枢的连接有串有并，接在同一电源上

14.直流电机及控制系统的特点？

特点：

1、励磁电流和电枢电流可分别控制，转矩控制性能好。

2、控制简单。

15.无刷直流电机及其控制系统的特点？

优点：

1.具有直流电机的控制特性。

2.控制相对简单。

3.电机效率高，体积小。

缺点：

1.由于永磁材料贵，电机价格较贵。

2.过热容易导致永久性失磁。

3.弱磁运行较困难。

4.需要转子位置传感器。

开关磁阻电机及其控制系统的优缺点？

主要优点：

1.电机结构简单，制造容易。

3.控制器主电路不会出现直通现象。

缺点：

1.起动时的噪声脉动转矩较大。

2.需要转子位置传感器。

16.多动力混合系统机电耦合方式及特点。

17.电动汽车电机驱动系统电机的主要性能参数额定电压、额定电流、

额定转速、额定转矩、额定功率、额定效率、电机及控制器整体效率、最高工作转速、最高机械转速、峰值功率、峰值转矩、堵转转矩等如何定义？

⏹最高机械转速——在无带载条件下，电机允许旋转的最高转速；

⏹峰值功率——在规定的时间内，电机允许输出的最大输出功率；

⏹峰值转矩——电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩；

⏹堵转转矩——电机转子在所有角位堵住时所产生的转矩最小测得值；

⏹绝缘等级、防护等级。

18.燃料电池车的概念及特点

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄漏带来的水污染。

3、降低了温室气体的排放。

4、提高了燃油经济性。

5、提高了发动机燃烧效率。

6、运行平稳、无噪声。

19.燃料电池车的布置形式有哪些？

单—fc，fc+b，fc+uc，，fc+b+uc，fc+b+fw

20.超级电容的特点

体积小，容量大，电容量比同体积电解电容容量大30~40倍

充电速度快，10秒内达到额定容量的95%

充放电能力强

失效开路，过电压不击穿，安全可靠

超长寿命，可长达40万小时以上

充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，真正免维护

电压类型：

2.7v---12.0v

容量范围：

0.1F--1000F

21.超高速飞轮的特点？

超高速飞轮主要具有以下特点：

比能量高、比功率高、电能和机械能之间的转化效率高，成为远期储能装置的一种选择。

首先，减弱了对电池比能量和比功率之间的要求，有利于优化电池的比能量密度和循环寿命设计；

其次，由于飞轮的负载均衡作用，降低了电池的输出功率以及放电电流，电池的可利用能量、使用寿命得到了提高；

最后，在车辆低功率行驶以及再生制动时，飞轮可以高效率地实现补充充电。

由于负载均衡装置和主能源之间的协调工作和再生制动时的能量回收，车辆的续驶里程明显提高。

22.并联混合动力汽车控制策略的类型及特点

当汽车速度低于某一设定值VMODE时，电动驱动装置单独驱动汽车行驶，仅当功率需求超过了电动驱动装置的最大功率值时发动机接通；

当汽车速度大于VMODE时，发动机单独驱动汽车行驶，在更高的速度，发动机功率不足以满足汽车行驶的功率需求时，电动驱动装置参与工作，而当发动机功率有富裕时，可由控制系统决定是否向电池组充电

对于荷电消耗性混合动力汽车，设定车速愈低，汽车一次充电的续驶里程愈长，也可将设定车速设计为蓄电池组放电深度的函数

23.混联混合动力汽车控制策略的类型及特点

采用发动机作为主要动力源,电机和电池通过提供附加转矩的形式进行功率调峰,使系统获得足够的瞬时功率。

由于采用了行星齿轮机构使发动机转速可以不随车速变化,这样使发动机工作在最优的工作点,提供恒定的转矩输出,而剩余的转矩则由电机提供。

这样电动机来负责动态部分,避免了发动机动态调节带来的损失。

而且与发动机相比,电机的控制也更为灵敏,容易实现

二、论述题（4题）

1.电传动车辆有哪些优势和特点？

☐优势：

良好的环境保护效果，噪声低，热效率高，排放废热少，可回收能量多，可以改善能源结构、解决汽车的替代能源问题，满足新形势下现代化战争的需求，满足新形势下现代化战争的需求

2.电动车辆的动力性评价方法及特点。

3.试分析纯电动车辆对车载电源系统的性能要求？

4.试分析混合动力电动车辆对车载电源系统的性能要求？

5.试分析铅酸蓄电池充放电过程？

6.试分析电动汽车对电机驱动系统的性能要求？

低速高扭矩

•汽车起步快

•低速爬坡性能好

高速大功率

•最高车速高

•高速超车性能好

宽恒功率调速区

•电机的成本低

体积小、重量轻

•适应汽车的空间布置

能量效率高

节能

基本评价标准

•重量比功率=峰值功率/电机重量

•系统效率

•过载能力。

转速高、调速范围宽。

根据车型与驾驶员的驾驶习惯设计。

•高的功率密度和好的效率图。

可控性高、稳态精度高、动态性能好。

适应空间小、工作条件恶劣的要求。

有高效的制动能回收能力

7.电动汽车电机驱动系统的分类和工作特点。

a）直流电机（DCMotor）驱动系统。

励磁电流和电枢

电流可分别控制，

转矩控制性能好。

b）交流感应电机（ACIM）驱动系统。

c）永磁同步电机驱动系统，主要包含两类电机:

d）开关磁阻（SR）电机驱动系统。

8.试比较分析国内外燃料电池车在众多的新能源汽车中，燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势而被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题和气候变化理想方案。

国际燃料电池汽车现已进入技术与市场示范阶段。

我国燃料电池汽车面临着发展后劲不足，技术创新突破难、产业化基础薄弱、专业人才缺乏等难题，严重阻碍了我国燃料电池汽车技术进步。

的技术状态对比？

2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划拿出4.7亿欧元持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。

德国政府高度重视燃料电池汽车及氢能研发，拟与企业联合资助14亿欧元用于燃料电池汽车、氢能等关键技术研发。

日本政府在过去30年时间内先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和氢能的基础科学研究、技术攻关和示范推广。

2011年1月，包括丰田、本田、尼桑等在内的日本13家汽车和能源企业共同决定在东京、大阪、名古屋和福冈四大都市圈的市区和高速公路上建立100座加氢站，并通过完善设计、改善生产技术等方法大幅降低燃料电池汽车生产成本，培育燃料电池汽车市场。

美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰，在奥巴马政府期间，美国能源部宣布从美国振兴计划中拨款4190万美元支持燃料电池特种车的研发和示范，另在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电池和氢能技术研发。

加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。

2009年，戴姆勒、福特、通用、丰田、本田和现代汽车6个世界主要汽车公司签署备忘录，持续开展燃料电池汽车研发，计划于2015大力推广燃料电池汽车，并快速形成几十万辆燃料电池汽车保有量。

经过长时间、持续稳步的支持，国外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性（如低温启动性能）取得了重大突破，示范运行不断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。

产品成本控制与配套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商业化推广主要因素。

在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展，基本掌握了整车、动力系统与关键零部件的核心技术；

建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台；

形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系，具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。

9.比较分析超级电容与蓄电池电池的特性

2历史长，技术成熟、成本低。

1、比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；

2、使用寿命短，使用成本过高。

三、分析题（2题）

1．对指定的混合动力汽车动力耦合装置，分析其耦合机理，列写动力耦合方程式；

2.对指定的混合动力系统，分析其具有的工作模式；

1.串联式混合动力系统（SHEV）

　　串联式混合动力系统由发动机、发电机、蓄电池组、驱动电机和控制器等主要部件组成。

发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电机，电机驱动汽车行驶。

发动机和发电机集成组成一个系统，即辅助动力单元（APU），发动机发出的功率只驱动发电机，发电机发出的电能向蓄电池充电，由蓄电池提供电能给电机，驱动车辆行驶，发动机不直接参加工作。

　　在起动和低速时，由蓄电池供电给电机驱动汽车行驶。

在正常工作时，由发动机带动发电机给蓄电池充电，由蓄电池的电能供电机驱动汽车行驶。

在加速时，发动机发出功率带动发电机，蓄电池的电能均提供给电机驱动车辆行驶。

　　在制动、减速时，制动能量回收，电机转变为发电机，向蓄电池充电。

串联式混合动力驱动系统结构如图1所示。

2.并联式混合动力系统（PHEV）

　　并联式混合动力系统结构如图2，发动机通过机械传动装置与驱动桥连接，电机通过动力装置与驱动桥相连，汽车可由发动机和电机共同驱动或各自单独驱动。

在起动和低速时，发动机停止工作，由蓄电池向电机供电，通过变速器、驱动桥驱动车辆行驶。

在正常工作时，发机机处于经济工况下行驶，发动机通过变速器、驱动桥驱动车辆行驶。

发动机发出的功率除驱动车辆行驶外，还可向蓄电池充电。

而在汽车加速时，由发动机和电机联合工作。

在减速、制动时，制动能量回收，电机变为发电机向蓄电池充电。

　　3.混联式混合动力系统（PSHEV）

　　混联式混合动力系统是串联式与并联式的综合，它的结构形式和控制方式充分发挥了两种驱动形式各自的优点，能够使发动机、发电机、电机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态，因此更容易实现排放和燃油消耗的控制目标。

如图3所示，发动机发出的功率一部分通过动力分配装置输送给驱动桥，驱动车辆行驶。

另一部分则驱动发电机发电。

发电机发出的电能由控制器控制，输送给电机或蓄电池；

电机产生的驱动力矩通过动力分配装置传送给驱动桥。

混合动力车的工作模式和能量流动

　　1.SHEV的工作模式和能量流动

（1）发动机-发电机组单独供电模式

　　在正常工作时，发动机-发电机组发出的电能直接驱动电机，电机驱动车轮，实现汽车行驶。

如图1能量流动线路为发动机→发电机→电机→驱动轮。

（2）动力蓄电池组单独供电模式

　　在起动、低速行驶时，发动机关闭，蓄电池组单独驱动电机以驱动汽车行驶。

这样可以实现串联式混合动力汽车的零排放，以满足市中心等某些排放要求严格的地区的要求。

在发动机-发电机组出现故障时，还可以使用蓄电池的剩余电量将汽车开到最近的维修点。

如图1，此时的能量流动线路为蓄电池→电机→车轮。

　　（3）发动机-发电机组和蓄电池共同供电

　　在全负荷加速或重载工况下，当发动机的最大功率不足以满足汽车的需求时，则由蓄电池组提供所需峰值功率，此时，汽车的负载功率等于发动机-发电机组输出功率和蓄电池组输出功率之和。

　　（4）发动机-发电机组向蓄电池组充电模式

　　汽车在行驶过程中，当蓄电池组的充电状态SOC低于预先设定的低限值，则需要发动机向蓄电池组充电，直到蓄电池组SOC超过预先设定的高限值，由蓄电池向电机供电，驱动汽车。

如图1，这时的能量流动线路为发动机→发电机→蓄电池。

　　（5）再生制动模式

　　在汽车制动、减速时，可以回收制动或减速过程中所损失的能量，并将其反馈给蓄电池，从而达到提高燃油经济性的目的。

这时，通过控制逆变器使电机作为发电机工作，驱动车轮反过来驱动此“发电机”转动以产生电能，并给蓄电池充电。

如图1，这时的能量流动线路为驱动车轮→电机→蓄电池。

　　2.PHEV的工作模式和能量流动

（1）纯电动模式

　　在汽车起步时，动力蓄电池组提供电能来驱动电机，利用电机低速大扭矩的特性使车辆起步；

在城市道路上车辆低速运行时，为避免发动机工作在低效率和高排放的工作范围，高效且动态特性好的电机可以单独驱动汽车低速运行。

如图2所示，此时的能量流动路线为蓄电池组→电机→车轮。

（2）纯发动机模式

　　车辆在正常经济工况（中、高速）行驶时，车辆以发动机驱动模式行驶，保持发动机在高效率工况下运转。

如图2，此时的能量流动路线为发动机→变速器→驱动桥→车轮。

　　（3）混合驱动模式

　　在城市中加速行驶或爬坡时，发动机和电机共同工作。

发动机工作在高效区，同时电机提供辅助的功率满足车辆在加速或爬坡时对功率的要求。

如图2，此时的能量流动路线为：

（1）发动机→变速器→驱动桥→车轮；

（2）蓄电池→电机→变速器→驱动桥→车轮。

　　（4）发动机驱动+发电模式

　　当动力蓄电池组的SOC较低时，发动机可以反向驱动电机对蓄电池组充电；

汽车正常运行工况下当发动机输出功率大于车辆需求功率时，发动机一部分可以驱动以发电状态工作的电机向蓄电池充电。

（1）发动机→变速器→驱动桥→车轮

（2）发动机→电机/发电机→蓄电池组。