山東大學電動汽車期末考試復習資料.doc

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充電狀態(tài) 混合動力電動汽車 混合動力電動汽車 （HEV）——能根據特定行駛要求，從兩種或兩種以上的能量源，能量儲存器或轉化器獲取驅動力的汽車，在運行中至少有一種能量儲存器或轉化器直接驅動汽車，并且至少有一種能量源，能量儲存器或轉化器能夠傳遞電能。如內燃機與蓄電池混合，蓄電池與燃料電池混合，蓄電池與超大容量電容混合，蓄電池與超高速飛輪混合等。 一般指采用發(fā)動機和電動機共同組成混合動力系統驅動的車輛。 燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle）(FCV) 混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle ）(HEV) 并聯式混合動力電動汽車（PHEV） 比能量 比功率 比能量（Wh/kg）——單位質量的蓄電池所能輸出的能量。 比功率（W/kg）——單位質量蓄電池所具有的輸出能量的速度。在表示比功率時，同時要指出放電深度DOD。 比能量和比功率分別影響電動汽車哪些動力性？ 蓄電池的比能量影響電動汽車的加速性能和續(xù)駛里程。 蓄電池的比功率影響電動汽車的加速性能和爬坡性能。 超級電容器 超級電容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數十萬次。 超高速飛輪 質子交換膜燃料電池PEMFC 又稱固態(tài)聚合燃料電池SPFC 質子交換膜是質子交換膜燃料電池的核心。質子交換膜采用氟黃酸質子交換膜，具有電解質、電極活性物質的基底和能夠選擇透過離子的功能。 質子交換膜燃料電池采用兩個碳電極和質子交換膜，在電極內浸入氟黃酸并與質子交換膜壓合。在電極之間為催化劑層和電解質。輸送到多孔質燃料夾層中的H2，擴散到多孔負極板中，在催化劑的作用下轉化為電子和H+， H+通過質子交換膜到達正極，與正極多孔質空氣夾層中的O2發(fā)生氧化作用，轉化為電能和水。 再生制動系統 再生制動系統是混合動力汽車和電動汽車特有的系統。在減速制動(剎車或者下坡)時將汽車的部分動能轉化為電能，轉化的電能儲存在儲存裝置中，如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪，最終增加電動汽車的續(xù)駛里程。 2 電動汽車的關鍵技術包括哪些？ 1.電池技術 2 電機及驅動系統 3 電池管理技術 4 整車控制技術 5車身設計（5 汽車新材料、新結構應用） 3電動汽車與傳統內燃機汽車相比有何優(yōu)缺點？ 1） 零排放,對環(huán)境無污染 2） 噪聲低 3） 熱效率高 4） 節(jié)能及能源多樣化和綜合利用 5） 結構簡單和維護使用方便 6） 比傳統的燃料汽車更易實現精確的控制 缺點 1）舒適性 2）動力性 3）價格 6電動汽車的質量和質心位置是影響電動汽車行駛穩(wěn)定性？ 根據汽車理論的分析，汽車穩(wěn)定性因素： K－穩(wěn)定性因數，單位：s2/m2, 是表征汽車穩(wěn)態(tài)響應的一個重要參數。 K1,k2,前后輪胎側偏剛度 q 中性轉向 K=0 q 不足轉向 K>0 過多轉向 K<0 中心位置會影響a,b的值，質量變大或質心前移，趨于 過多轉向，不穩(wěn)定，反之，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。 7如何計算電動汽車的續(xù)駛里程？影響電動汽車續(xù)駛里程的因素? 道路的種類、交通狀況和環(huán)境氣候； 電動汽車的滾動阻力和空氣阻力； 蓄電池的性能，如蓄電池的能量密度、額定容量、放電率、放電電流、放電深度、內阻、環(huán)境溫度、整組的一致性等； 電動汽車的總質量； 輔助裝置的能量消耗，如照明、音響、取暖、通風、空調、動力轉向等。 電動汽車的行駛規(guī)范，行駛規(guī)范是指預先確定的行駛速度與時間的變化關系圖線，通常稱為多工況道路循環(huán)試驗法。如ECE-R15，SAEJ227a，日本的10.15工況循環(huán)等； 采用電動汽車在水平良好道路上滑行試驗的方法求取滾動阻力和空氣阻力。根據式（2.4），汽車滑行時的滾動阻力和空氣阻力之和為： 將上式兩端乘以平均車速、則電動汽車克服道路滾動阻力和空氣阻力消耗的功率為： 電動汽車克服道路滾動阻力和空氣阻力消耗的能量為：E=FS 電動汽車行駛單位里程的能量為： 電動汽車的比能耗為： 電動汽車的續(xù)駛里程為： 蓄電池組再充電恢復到原充電狀態(tài)所需的電能kwh； 電動汽車的續(xù)駛里程； 電動汽車行駛單位里程消耗的能量kWh/（km t） 第三章 電動汽車的電動機驅動系統 1電動汽車用各種用驅動電機分為幾類？電動汽車用直流電動機，與一般工業(yè)電機有何不同？ 獨特性： （1）要求4~5倍的過載以滿足短時加速行駛與最大爬坡度的要求；工業(yè)只要求2倍。 （2）應具有較大的啟動轉矩和較大范圍的調速性能；工業(yè)只要求相對較低。 （3）可控性高、穩(wěn)態(tài)精度高、動態(tài)性能好；而工業(yè)只有某一種特定的性能要求。 （4）高的功率密度 （5）適應大溫度變化和劇烈震動 2開關磁阻電機運行原理是什么？與異步電機比較有何優(yōu)缺點？ 為簡單計，圖中只畫出A相繞組及其供電電路。SR電動 機的運行原理遵循“磁阻最小原理”— ‘磁通總要沿著磁阻 最小的路徑閉合，而具有一定形狀的鐵心在移動到最小 磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。 圖中，當定子D-D’極勵磁時，1-1向定子軸線D-D重合 的位置轉動，并使D相勵磁繞組的電感最大。 四相結構SR電動機原理圖 3混合動力系統設計如何能源優(yōu)化組合？以發(fā)動機，蓄電池為例說明。 將發(fā)動機蓄電池電動機混合使用，在起動和低速工況下使用電動機驅動，減少內燃機使用時汽車的變速與怠速從而達到節(jié)能減排的目的，正常行駛時可以以發(fā)動機輸出的動力為主，保證正常的動力，在減速制動時，利用電機再生制動回收能量。 第四章 電動汽車的能量源 1電動汽車的能量源主要有哪幾類？ 目前，電動汽車的能量源主要有：可充電的電化學蓄電池（簡稱為蓄電池）、燃料電池、超級電容器、超高速飛輪。 能量儲存裝置:蓄電池、超高速飛輪、超級電容 能量生成裝置: 燃料電池 4混合動力系統設計需要解決的控制問題？采用什么控制策略？ 控制問題： ? 能量管理策略優(yōu)化問題 ? 動力傳動控制優(yōu)化問題 能量管理策略： ? 基于規(guī)則的能量管理策略 ? 模糊邏輯能量管理策略 ? 基于代價（懲罰）函數的實時優(yōu)化策略 ? 基于路況的全局優(yōu)化策略 5如何監(jiān)測蓄電池的剩余電量？ 1）基于電流累積的剩余電量推定法 2）自適應濾波器的實時算法 3）基于模糊推理的剩余電量推定法 6比亞迪的電動汽車采用哪種類型電池？有何優(yōu)缺點？ 答：比亞迪電動汽車采用鐵電池，大概是高鐵電池，高鐵電池是以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽（K2FeO2，BaFeO4等），可作為高鐵電池的正極材料來制作能量密度大、體積小、重量輕、壽命長、無污染的新型化學電池。 優(yōu)點：高能高容量；放電曲線平坦；原料豐富；綠色無污染； 缺點：傳統鋰電池的電壓為3.7伏，稍高于鐵電池的3.3伏，電壓問題尚未解決。 7燃料電池fc的工作原理是什么？目前主要有哪幾類？ 燃料電池由三部分組成，即陽極C、陰極A和電解液E。 陽極（燃料電極）為燃料和電解液提供了一個接觸面，在催化劑作用下發(fā)生氧化反應，并輸出電子到外電路。 陰極（氧氣電極）為氧氣和電解液提供了一個接觸面，在催化劑作用下發(fā)生還原反應，并從外電路接受電子 磷酸燃料電池PAFC 堿性燃料電池AFC 熔態(tài)碳酸鹽燃料電池MCFC 固態(tài)氧化物燃料電池SOFC 固態(tài)聚合燃料電池SPFC，又稱質子交換膜燃料電池PEMFC 直接甲醇燃料電池DMFC 8車載純氫燃料的形式及存儲方法？ 1：高溫氫氣：一般采用高壓儲氣罐儲存 2：液化氫：需要用絕熱技術超低溫（-253攝氏度）狀態(tài)的特殊存儲裝置 3：氫吸附合金的存儲裝置：不同的氫吸附合金在不同的溫度和壓力下吸附氫氣，當遇到水或加熱后，吸附合金的氫化物解吸，將氫氣釋放 4：碳納米材料儲氫裝置：碳納米管是石墨烯片層卷成的無縫管，具有較大的吸附氫氣能力，但價格昂貴。 9超級電容器的超級表現在哪些方面？可以單獨作為電動汽車的能量源嗎？ 10超高速飛輪有哪些特點？可以單獨作為電動汽車的能量源嗎？ 超高速飛輪具有高比能量、高比功率、長循環(huán)壽命、高能量效率、能快速充電、免維護和良好的性能價格比等優(yōu)點。 超高速飛輪可以作輔助能源，在汽車勻速行駛或再生制動時充電儲能，在汽車起動、加速、爬坡時發(fā)電并輸出峰值功率。 另外超高速飛輪還可以單獨作電動汽車的能量源。 第五章 輔助系統 1.電動汽車輔助系統包括那幾個部分（與燃油車相比較）？ 蓄電池充電器、電池管理系統（BMS）、再生制動系統等。 2.什么是再生制動系統？如果儲能器已經被完全充滿，再生制動能否實現？ 再生制動系統是混合動力汽車和電動汽車特有的系統。在減速制動(剎車或者下坡)時將汽車的部分動能轉化為電能，轉化的電能儲存在儲存裝置中，如各種蓄電池、超級電容和超高速飛輪，最終增加電動汽車的續(xù)駛里程。如果儲能器已經被完全充滿，再生制動就不能實現，所需的制動力就只能由常規(guī)的制動系統提供。 4結合下圖所示，說明普銳斯再生協調制動工作原理 ，新款剎車失靈原因？如何防止事故？ 首先，當駕駛員的腳部離開油門踏板時，系統進行輕微的、不讓駕駛員有感覺的再生制動，回收運動能量。 其次，一旦駕駛員踩踏制動踏板，系統便根據踩踏速度和踏板的位置變化量，判斷駕駛員所需要的制動力為何種程度。 然后，在需要的制動力范圍內，最大限度地提供再生制動。 而且，單是再生制動不夠時，則通過液壓制動來彌補。 新款“普銳斯”剎車失靈的“罪魁禍首” 啟動ABS后，能夠獲得制動距離相對于輪胎抱死狀態(tài)減速停車距離縮短的效果。不過，啟動ABS的前提是必須產生油壓，為此普銳斯采用了啟動ABS時不使用再生制動器的方式。 在這種設置之下，普銳斯在啟動制動器的同時進入易滑路面時，會由之前的再生和油壓制動器同時工作的模式切換為只依靠油壓制動器的ABS專用控制模式。 豐田副社長佐佐木真一表示，“只有在低速行駛時、輕踩剎車的情況下才會發(fā)生”?！坝昧Σ认聞x車的話能夠正常制動”。這句話的意思是，用力踩下制 動踏板時，即使切換制動控制模式，油壓制動器的油壓也會很快升高，就不會讓用戶有剎車不靈的感覺。 5.結合圖示，說明混聯式電動汽車的工作模式及特點？ 答: 特點： 優(yōu)點： （1）發(fā)動機能夠經常保持在穩(wěn)定、高效、低污染的運轉狀態(tài)，使有害排放氣體控制在最低范圍； （2）總體結構上看，比較簡單，易于控制，只有電動機的電力驅動系統，其特點更加趨近于純電動汽車； （3）三大部件總成在電動汽車上布置起來，有較大的自由度。 缺點： （1）三大部件總成各自的功率較大，外形較大，質量也較大，在中小型電動汽車上布置有一定的困難； （2）另外在發(fā)動機—發(fā)電機—電動機驅動系統中的熱能—電能—機械能的能量轉換過程中，能量損失較大。 串聯式混合動力驅動系統較適合在大型客車上使用