现代电动汽车技术复习.docx

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现代电动汽车技术复习

第一章绪论

1.电动汽车的定义：

电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池为车载能源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科集成的高科技产品。

2.电动汽车的优点：

尾气排放少、能源广泛化、能量效率高、运行费用低、系统可控性好。

3．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。

4.电动汽车分为纯电动汽车、混合动力电动切换、插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车。

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。

第二章纯电动汽车

1.纯电动汽车的定义：

是指利用动力电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而推动汽车前进的一种新能源汽车。

2.纯电动汽车的优点：

（1）零排放、零污染、噪声小；

（2）结构简单、维修方便；

（3）行驶平稳、乘坐舒适、安全性好及驾驶简单轻便；

（4）可使用多种能源、机械结构多样化等。

3.纯电动汽车的缺点：

（1）低的电池能量密度。

（2）过重的电池组。

（3）有限的续驶里程与汽车动力性能。

（4）电池组昂贵的价格及有限的循环寿命。

（5）汽车附件的使用受到限制。

4.从电气构成角度，纯电动汽车可分纯电动汽车系统可分为三个子系统：

电动机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。

1）电动机驱动子系统包括：

由车辆控制器、功率转换器（电力电子变换器）、电机、机械传动装置和驱动车轮组成。

2）能源子系统

由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成。

3）辅助子系统

由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源组成。

5.整车控制器：

整车控制器是整个纯电动汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。

作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：

驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。

6.功率转换器（电力电子变换器）：

是将电能从一种电压电平和频率变换到另一种电压电平和频率，并供给负载的大功率电子器件。

包括：

DC/DC,DC/AC，AC/DC,AC/AC四种。

7.纯电动汽车的电气控制系统主要包含：

高压电气子系统、低压电气子系统和整车控制系统三部分。

纯电动汽车驱动系统按驱动电机的不同可分为：

直流电机驱动系统和交流电机驱动系统。

8.纯电动汽车传动系统的结构形式有哪些

（1）基于多档变速器和离合器的传统传动形式

（2）基于无离合器和固定速比减速器的传动形式

（3）基于固定速比减速器和差速器的集成的传动形式

（4）双电机-固定速比减速器一体化传动形式

（5）双电机-固定速比减速器一体化轮边驱动的传动形式

（6）轮毂电机驱动的传动形式

9.轮毂电机驱动方式有两种，一种为内转子型，另一种为外转子型。

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，最大续驶里程。

第三章混合动力汽车

1.混合动力汽车定义：

是指由两种或两种以上不同类型的动力源作为驱动能源，其中至少一种能提供电能的汽车。

2.混合动力汽车的组成：

（1）动力传动系；

（2）车载能量源；（3）动力装置；（4）传动系；（5）辅助系统。

（1）动力传动系　这是汽车上用于存储、转化和传递能量并使汽车获得运动能力的所有部件的总称，具体包括车载能量源、动力装置、传动系和其他辅助系统四部分。

（2）车载能量源　这是在汽车动力传动系中，用于能量存储或进行能量的初始转化以向动力装置直接供能的所有部件的总称，由能量直接存储装置或能量存储、调节和转化装置组成。

（3）动力装置　这是在汽车动力传动系中，用于把其他形式的能量转化为机械动能（旋转动能）的装置，并直接作为传动系的输入，如常规汽车上的内燃机、纯电动汽车上的电机等。

（4）传动系　这是在汽车动力传动系中，用于调节和传递动力装置输出的动力，使之与汽车行驶时驱动轮处要求的理想动力达到较好匹配的所有部件的总称，具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能。

（5）辅助系统　是指在汽车动力传动系中，用于从动力装置中获取动力，区别于直接驱动车辆，主要用于维持汽车良好的操控特性、舒适性等的所有部件的总称，如转向助力系统、制动助力系统、空调系统（动力装置直接拖动）、辅助电气系统（12/24V发电机系统）等。

3.混合动力电动汽车和燃油汽车相比的优点：

（1）可采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，由电能提供汽车加速、爬坡时所需的附加动力，提高了发动机的负荷率。

（2）可使发动机保持在高效率、低污染区域内运行，从而降低排污和油耗。

（3）通过电机发电，回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。

（4）在车辆频繁启停的繁华市区，可以关闭发动机，以纯电动方式驱动车辆，从而消除了发动机的怠速能耗，实现“零排放”。

4.混合动力电动汽车的分类：

1）按混合方式分：

串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车、混联式混合动力汽车三类。

2）按混合度分：

弱混合动力系统、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。

3）按动力耦合系统分：

转矩耦合式、转速耦合式、功率耦合式。

5.串联式混合动力电动汽车的定义和运行特征

定义：

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。

运行特征：

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。

6.并联式混合动力电动汽车的定义和特点

定义：

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；

运行特征：

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。

7.混联式混合动力汽车的定义和运行特征：

定义、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，功率既可串联也可并联的方式输送到驱动轮。

车辆的驱动力来源于发动机和电动机；

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。

8.插电式混合动力电动汽车定义：

本质是一款重度混合动力电动汽车，区别在于车载的动力电池可以用外部电网充电，具有较长的纯电动行驶里程。

9.增程式电动汽车定义：

是以提高纯电动汽车的续驶里程为目的，在纯电动汽车的基础上增加增程器而成。

10.混合动力汽车发动机提高节节油率的措施：

（1）可采用较小的曲轴，减小发动机相对运动体的摩擦；

（2）采用阿特金森循环，设计非常小的燃烧室，显着降低排气损失和节流损失；

（3）采用怠速启停技术；

（4）发动机停缸控制技术

（5）采用小排量发动机。

11.阿特金森循环发动机的特点

阿特金森循环发动机是一种高压缩比、长膨胀行程的发动机。

它通过利用进气门晚关，在压缩行程从进气门排出部分可燃混合气，减小进气量，减小了泵气损失和压缩冲程的压缩功；这样就使得膨胀行程大于压缩行程，有利于燃料充分燃烧，提高了发动机热效率，降低了燃油消耗。

阿特金森/米勒循环燃油经济性高的原因有两点：

一是部分负荷时最佳膨胀比下，燃料的热效率高；二是进气冲程中没有节气门的节流限制，减少了泵气损失。

12.阿特金森循环发动机适用于混合动力汽车的原因：

混合动力汽车技术的出现可以弥补阿特金森循环发动机的缺点。

（1）在低速小负荷下，利用电动机驱动汽车，既发挥了电动机低速大扭矩的特点，又避免了阿特金森循环发动机低速小负荷下扭矩差的缺点。

（2）在高速大功率下，控制阿特金森循环发动机一直工作在中高转速下，利用电机辅助发动机提供动力。

所以，混合动力电动汽车的发动机大多采用阿特金森/米勒循环发动机。

13.发动机怠速启停的组成和工作原理

组成：

包括了起动机－发电机，传动带和电机控制器，起动机－发电机通过传动带与发动机曲轴连接，因此，也被称为ＢＳＧ系统。

工作原理：

当遇到红灯或堵车时，驾驶员踩下制动踏板，汽车停车，发动机将自动熄火，电机控制器将发送机控制在一个便于快速起动的活塞位置；当驾驶员重新踏下油门踏板或松抬刹车的瞬间，电机控制器控制起动机将快速启动发动机。

因为频繁的起步和停车十分耗油，尤其在等红灯时，采用怠速停起技术可以汽车更加省油，可节省约5%-10%的油耗。

14.混合动力汽车的机电耦合装置的功能和分类：

1）动力合成；

2）动力输出不干涉；

3）动力分解与能量回收

4）辅助功能。

分为转矩耦合装置、转速耦合装置、功率耦合装置三类。

15.以丰田普锐斯混合动力系统（THS）为例，分析该系统的典型工作模式及能量传递路线。

参考第四节混联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理来进行分析，自己总结

16.以本田IMA混合动力系统结构为例，试分析该系统的工作过程

参考第三节并联式混合动力电动汽车的系统组成和工作原理来进行分析，自己总结

第四章燃料电池汽车

1.燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能获得。

2.燃料电池电动汽车的特点：

1）优势：

（1）工作效率高以氢气为燃料的FCV效率可达到50%——70%左右，甲醇重整产生氢气的FCV效率可达30%左右，内燃机汽车的效率为11%左右。

（2）节能、环保

（3）结构简单和运行平稳

2）面临问题：

（1）造价高

（2）氢气的储存、制备和运输

（3）加氢站等基础设施建设

3.燃料电池（FuelCell）:

是一种把燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置”，是电化学反应的发生器。

4.电解质类型不同，燃料电池可分为：

1）质子交换膜燃料电池

2）直接甲醇燃料电池

3）碱性燃料电池

4）磷酸燃料电池

5）熔融碳酸盐燃料电池

6）固体氧化物燃料电池

5.燃料电池发电系统的分类：

（1）增压式燃料电池发电系统

（2）常压式燃料电池发电系统

6.车载燃料电池系统必须满足以下几点要求：

能保证在常温下工作，并且电化学性能不变；

为满足汽车功率需求，能提供较高的电流密度；

具有良好的免维护性能；

耐振性和耐冲性能好；

能够从低负荷到高负荷进行高效率运转；

可以放置在冰点以下环境中。

7.氢燃料按燃料的供应方式不同，燃料电池发电系统分为直接和间接供氢型。

8.燃料电池混合动力系统中常用的辅助能源包括动力电池、超级电容、动力电池+超级电容三种。

根据辅助动力源的不同，燃料电池混合动力电动汽车可分为以下三类：

（1）FC+B

（2）FC+C（3）FC+B+C

9.FC+B型燃料电池电动汽车的特点：

优点：

1）降低对燃料电池的功率要求；

2）燃料电池可在比较好的在设定工作条件下工作，工作时效率较高；

3）系统对燃料电池的动态响应性能要求较低；

4）汽车的冷起动性能好；

5）能够实现制动能量的回馈，提高能量的利用率。

缺点：

1）动力电池使整车质量