現(xiàn)代電動汽車技術(shù)復(fù)習提綱西華大學

1、現(xiàn)代電動汽車技術(shù)課程期末考試復(fù)習提綱一、簡答題 (6題,30分) 1. 電傳動車輛的基本類型和各種類型的具體定義。外供電源的電動車輛指各種架空線供電車輛(電氣“火車”、城市有軌電車和無軌電車等)和各種軌道供電車輛(地鐵、軌道車等)。它們由架空線或軌道輸入電能，直接用電動機來驅(qū)動車輛行駛。 p 自攜電源的電動車輛指各種純電動車輛、燃料電池電動車輛和混合動力電動車輛，它們的特點是不受架空線或軌道的線路和長度限制，可以自由馳騁不同的道路上和沒有道路的地方(越野)，并且可以在外星"地面"上行駛。 p 純電動車輛 ( Battery Electric Vehicp BEV,由電動機驅(qū)

2、動的汽車，電動機的驅(qū)動電能來源于車載可充電蓄電池或其它能量儲存裝置 p 混合動力(電動)汽車 ( Hybrid Electric Vehicle) HEV,指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車2. 純電動汽車的優(yōu)點和缺點分別是什么？1）不消耗石油資源，純電動汽車在運行中不排放廢氣，噪聲也比內(nèi)燃機汽車低。 （2）純電動車具有比內(nèi)燃機汽車高得多的能量轉(zhuǎn)換效率。 （3）純電動汽車運行中消耗的電能可由多種能源轉(zhuǎn)化。 （4）純電動汽車可以充分利用夜間電網(wǎng)低谷為電池充電，避免了電能的浪費。 （5）純電動汽車能夠?qū)崿F(xiàn)更好的控制性能，包括運動控制、舒適性、故障診斷等，同時可以更容易地實現(xiàn)智能化交

3、通管理。 1低的電池能量密度。 （2）過重的電池組。 （3）有限的續(xù)駛里程與汽車動力性能。 （4）電池組昂貴的價格及有限的循環(huán)壽命。 （5）汽車附件的使用受到限制。 3. 混合動力電動車輛具有哪幾種典型的類型？ 根據(jù)混合度的不同弱混合動力系統(tǒng) 輕度混合動力系統(tǒng) 中度混合動力系統(tǒng) 重度混合動力系統(tǒng) 插電式混合動力系統(tǒng) 根據(jù)混合方式的不同根據(jù)動力耦合系統(tǒng)數(shù)學模型的不同,轉(zhuǎn)速耦合轉(zhuǎn)矩耦合功率耦合.簡要描述串聯(lián)式混合動力電動汽車的概念和特點？概念：發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機，電動機使用發(fā)電機發(fā)出的電能來驅(qū)動車輪，功率以串聯(lián)的方式流向驅(qū)動輪。 n 車輛的驅(qū)動力只來源于電動機； n 由兩個能源向單個電動機供電，以推

4、進車輛的驅(qū)動系； n 可以使用小功率輸出的發(fā)動機，且在相對穩(wěn)定的高效工作區(qū)間內(nèi)工作。4. 簡要描述并聯(lián)式混合動力電動汽車的概念和特點？概念：發(fā)動機和電動機都用于驅(qū)動車輪，車輛根據(jù)工況選擇功率輸出，功率并聯(lián)輸送到驅(qū)動輪。車輛的驅(qū)動力來源于發(fā)動機和電動機； 電池充電通過轉(zhuǎn)換電動機為發(fā)電機來實現(xiàn)，電機不能同時驅(qū)動車輪和給電池充電5. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)動力耦合系統(tǒng) 動力總成控制系統(tǒng) 電機及控制系統(tǒng) 動力電池及其管理系統(tǒng) 混合動力系統(tǒng)專用發(fā)動機 仿真分析技術(shù) 6. 純電動車輛具有哪幾種典型的傳動系統(tǒng)？輪轂電機具有哪幾種機構(gòu)方案？電機與AMT傳動 電機與AMT傳動 電機與AT傳動 電機與CVT傳

5、動 7. 什么是插電式混合動力汽車？它具有什么特點？可利用電網(wǎng)對動力電池充電； 可使用純電動模式驅(qū)動車輛行駛，且純電動行駛里程較長； 電能不足時，車輛仍然可以重度混合模式行駛。 PHEV的電機功率比純電動汽車的稍小，動力電池的容量介于重混合系統(tǒng)和純電動車輛之間8. 電動汽車的共性關(guān)鍵技術(shù)問題有哪幾個？ 車身設(shè)計：在設(shè)計電動汽車時，影響整車整體性能（如續(xù)駛里程、爬坡能力、加速能力以及最高車速）的參數(shù)需要進一步改進，比如減輕整車的重量、降低風阻系數(shù)和減小滾動阻力等。電動車輛專用車身的技術(shù)開發(fā)。生產(chǎn)電動汽車有兩種基本方法，一種是改裝，另一種是專門設(shè)計制造。對于改裝的電動汽車，燃油車中原來安裝發(fā)動機以

6、及相關(guān)組件的部位由電機、功率轉(zhuǎn)換器和電池所取代，由于可采用現(xiàn)有的燃油汽車底盤，對于小批量生產(chǎn)而言，這種方法較經(jīng)濟。但是，對于大部分改裝車而言，均具有自重較大、重心位置較高以及重量分配不合理等缺點，因而這種方法逐漸被淘汰。 n 電力驅(qū)動：電力驅(qū)動系統(tǒng)由電氣系統(tǒng)、變速裝置和車輪組成，其中變速裝置是選用的。電力驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵是電氣系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)由電機、功率變換器和電子控制器等組成。對電機驅(qū)動系統(tǒng)的要求如下：恒功率輸出和高的功率密度；在汽車起步和爬坡時具有低速高轉(zhuǎn)矩的輸出特性以及汽車巡航時的高速低轉(zhuǎn)矩特性；具有較大的轉(zhuǎn)速范圍足以涵蓋恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)；快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性；在轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性的較寬范圍內(nèi)具

7、有高的效率；再生制動時的能量回收效率高；堅固，能在不同的工作條件下可靠地工作；成本低廉。n 為了滿足這些特定的要求，驅(qū)動電機的額定功率與轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性應(yīng)該在駕駛模式和系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上進行確定。為優(yōu)化系統(tǒng)效率，擴大高效率運行工作范圍，人們正在尋求新的電機設(shè)計技術(shù)和控制策略，同時，應(yīng)用新開發(fā)的一些電子技術(shù)以改善系統(tǒng)的性能及降低成本 n 能源系統(tǒng)：目前推廣電動汽車的主要障礙是一次充電的續(xù)駛里程和初始價格，而電動汽車的能源系統(tǒng)是引起這些問題的主要原因。能源系統(tǒng)是電動汽車實現(xiàn)市場化的關(guān)鍵。對能源系統(tǒng)要求如下：高的比能量和能量密度；高的比功率和功率密度；快充和深放電的能力；壽命長；自放電率小、充電效率高；

8、安全性好且成本低廉；免維修；對環(huán)境無危害，可回收性好。鋰基電池如鋰離子電池和鋰聚合物電池在現(xiàn)代電動汽車中的應(yīng)用將會有很好的前景；超級電容器和超高速飛輪由于其高的比功率將也有希望用于電動汽車；燃料電池能從根本上解決電動汽車續(xù)駛里程短的問題，被公認為是目前電動汽車最重要的能源之一 。n 能源管理系統(tǒng)：能量管理系統(tǒng)的目的就是要最大限度地利用有限的車載能量，增加行駛里程。智能能量管理系統(tǒng)采集從各個子系統(tǒng)輸入的傳感器信息，這些傳感器包括車內(nèi)外氣溫傳感器、充/放電時電源電流和電壓傳感器、電機電流和電壓傳感器、速度和加速度傳感器以及車外環(huán)境和氣候傳感器等。能量管理系統(tǒng)能實現(xiàn)以下基本功能：優(yōu)化系統(tǒng)的能量分配；

9、預(yù)測電動汽車電源的剩余能量和還能繼續(xù)行駛的里程數(shù)；提供最佳的駕駛模式；再生制動時，合理地調(diào)整再生能量；根據(jù)車輛的行駛氣候條件，調(diào)整其溫度控制方式；根據(jù)外部光照條件，自動調(diào)節(jié)電動汽車的燈光照明強度；分析電源尤其是蓄電池的工作歷史；診斷電源錯誤的工作模式和有缺陷的部件。智能管理系統(tǒng)如同電動汽車的大腦，同時具有功能多、靈活性好、適應(yīng)性強的特點，它能智能地利用有限的車載能量n 系統(tǒng)優(yōu)化：電動汽車系統(tǒng)是一個涉及多學科技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，電動汽車的性能受多學科相關(guān)因素的影響，通過系統(tǒng)優(yōu)化來改進電動汽車的性能和降低車輛的成本，計算機仿真是一項很重要的技術(shù)。系統(tǒng)水平上的仿真和電動汽車的優(yōu)化應(yīng)考慮下列關(guān)鍵問題：電動

10、汽車的各子系統(tǒng)之間的相互作用會影響整車的性能，應(yīng)分析和考慮這些相互作用的重要性；模型的精確性通常與模型的復(fù)雜性一致，與其可用性相矛盾，應(yīng)綜合考慮模型的精確性、復(fù)雜性、可用性以及計算時間。在設(shè)計電動汽車時，通常系統(tǒng)的電壓會引起一些相互矛盾的問題，優(yōu)化系統(tǒng)時應(yīng)在系統(tǒng)水平上綜合考慮以下問題：蓄電池的重量、驅(qū)動電機電壓和額定電流、加速性能、續(xù)駛里程以及安全性能等；采用多能源系統(tǒng)提高電動汽車的續(xù)駛里程時，應(yīng)根據(jù)整車性能和價格來優(yōu)化相應(yīng)的混合比；由于傳動比對整車性能和操縱性影響很大，而電動汽車通常采用固定減速比，因此，應(yīng)通過驅(qū)動力平衡圖并采用迭代優(yōu)化法來確定最優(yōu)減速比。9. 電動汽車常用的車載能源有哪些？

11、1） 原電池2） 蓄電池3） 貯備電池4） 燃料電池10. 如何定義電池的放電制度？如何定義電池的額定容量？ 電池的放電電流強度、溫度和終止電壓稱為電池的放電制度。放電制度根據(jù)電池的使用情況而定。在規(guī)定條件下電池應(yīng)放出的電量。額定容量是制造廠標明的安時容量，作為驗收電池質(zhì)量的重要技術(shù)指標的依據(jù)。電池的額定容量作為重要的技術(shù)指標列入技術(shù)標準。11. 動力電池組 SOC如何定義？ 即蓄電池的剩余電量。12. 常用的電機驅(qū)動系統(tǒng)有哪幾種？直流電機(DCMotor)驅(qū)動系統(tǒng)。電機控制器一般采用脈寬調(diào)制(PWM)斬波控制方式; 交流感應(yīng)電機(ACIM)驅(qū)動系統(tǒng)。電機控制器采用PWM方式實現(xiàn)高壓直流到三相

12、交流的電源變換，采用變頻調(diào)速方式實現(xiàn)電機調(diào)速，采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制策略實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩控制的快速響應(yīng); 永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)，主要包含兩類電機:正弦波永磁同步電機(PMSM)和矩形波無刷直流電機(BDCM)驅(qū)動系統(tǒng); 開關(guān)磁阻(SR)電機驅(qū)動系統(tǒng)?？刂品绞筋愃撇竭M電機控制，可以認為是大步距角、利用磁阻效應(yīng)控制的功率型驅(qū)動電機系統(tǒng)。13. 直流電機的勵磁方式有哪幾種？他勵電機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開；并勵電機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上；串勵電機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)在同一電源上；復(fù)勵電機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的連接有串有并，接在同一電源上14. 直流電機及控制系統(tǒng)的特點？特點：

13、1、勵磁電流和電樞電流可分別控制，轉(zhuǎn)矩控制性能好。2、控制簡單。15. 無刷直流電機及其控制系統(tǒng)的特點？ 優(yōu)點： 1. 具有直流電機的控制特性。 2. 控制相對簡單。 3. 電機效率高，體積小。 缺點：1. 由于永磁材料貴，電機價格較貴。 2. 過熱容易導(dǎo)致永久性失磁。 3. 弱磁運行較困難。 4. 需要轉(zhuǎn)子位置傳感器。開關(guān)磁阻電機及其控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點？主要優(yōu)點： 1. 電機結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。 2. 控制相對簡單。 3. 控制器主電路不會出現(xiàn)直通現(xiàn)象。缺點： 1. 起動時的噪聲脈動轉(zhuǎn)矩較大。 2. 需要轉(zhuǎn)子位置傳感器。16. 多動力混合系統(tǒng)機電耦合方式及特點。17. 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)電機

14、的主要性能參數(shù)額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、額定功率、額定效率、電機及控制器整體效率、最高工作轉(zhuǎn)速、最高機械轉(zhuǎn)速、峰值功率、峰值轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等如何定義？n 最高機械轉(zhuǎn)速在無帶載條件下，電機允許旋轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速； n 峰值功率在規(guī)定的時間內(nèi)，電機允許輸出的最大輸出功率；n 峰值轉(zhuǎn)矩電機在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)允許輸出的最大轉(zhuǎn)矩；n 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩電機轉(zhuǎn)子在所有角位堵住時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小測得值；n 絕緣等級、防護等級。18. 燃料電池車的概念及特點與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點： 1、零排放或近似零排放。 2、減少了機油泄漏帶來的水污染。 3、降低了溫室氣體的排放。 4、提高了燃油經(jīng)濟性。

15、 5、提高了發(fā)動機燃燒效率。 6、運行平穩(wěn)、無噪聲。 19. 燃料電池車的布置形式有哪些？單fc，fc+b，fc+uc，fc+ b + uc，fc+b+fw20. 超級電容的特點體積小，容量大，電容量比同體積電解電容容量大3040倍充電速度快，10秒內(nèi)達到額定容量的95%充放電能力強失效開路，過電壓不擊穿，安全可靠超長壽命，可長達40萬小時以上充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，真正免維護電壓類型：容量范圍：0.1F-1000F 21. 超高速飛輪的特點？超高速飛輪主要具有以下特點：比能量高、比功率高、電能和機械能之間的轉(zhuǎn)化效率高，成為遠期儲能裝置的一種選擇。 首先，減弱了對電池比能量

16、和比功率之間的要求，有利于優(yōu)化電池的比能量密度和循環(huán)壽命設(shè)計； 其次，由于飛輪的負載均衡作用，降低了電池的輸出功率以及放電電流，電池的可利用能量、使用壽命得到了提高； 最后，在車輛低功率行駛以及再生制動時，飛輪可以高效率地實現(xiàn)補充充電。由于負載均衡裝置和主能源之間的協(xié)調(diào)工作和再生制動時的能量回收，車輛的續(xù)駛里程明顯提高。22. 并聯(lián)混合動力汽車控制策略的類型及特點當汽車速度低于某一設(shè)定值VMODE時，電動驅(qū)動裝置單獨驅(qū)動汽車行駛，僅當功率需求超過了電動驅(qū)動裝置的最大功率值時發(fā)動機接通；當汽車速度大于VMODE時，發(fā)動機單獨驅(qū)動汽車行駛，在更高的速度，發(fā)動機功率不足以滿足汽車行駛的功率需求時，電

17、動驅(qū)動裝置參與工作，而當發(fā)動機功率有富裕時，可由控制系統(tǒng)決定是否向電池組充電對于荷電消耗性混合動力汽車，設(shè)定車速愈低，汽車一次充電的續(xù)駛里程愈長，也可將設(shè)定車速設(shè)計為蓄電池組放電深度的函數(shù)23. 混聯(lián)混合動力汽車控制策略的類型及特點采用發(fā)動機作為主要動力源, 電機和電池通過提供附加轉(zhuǎn)矩的形式進行功率調(diào)峰, 使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時功率。由于采用了行星齒輪機構(gòu)使發(fā)動機轉(zhuǎn)速可以不隨車速變化, 這樣使發(fā)動機工作在最優(yōu)的工作點, 提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出, 而剩余的轉(zhuǎn)矩則由電機提供。這樣電動機來負責動態(tài)部分, 避免了發(fā)動機動態(tài)調(diào)節(jié)帶來的損失。而且與發(fā)動機相比, 電機的控制也更為靈敏, 容易實現(xiàn)二、論述題 (4題

18、) 1. 電傳動車輛有哪些優(yōu)勢和特點？ p 優(yōu)勢：良好的環(huán)境保護效果，噪聲低，熱效率高，排放廢熱少，可回收能量多，可以改善能源結(jié)構(gòu)、解決汽車的替代能源問題，滿足新形勢下現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需求，滿足新形勢下現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需求2. 電動車輛的動力性評價方法及特點。3. 試分析純電動車輛對車載電源系統(tǒng)的性能要求？4. 試分析混合動力電動車輛對車載電源系統(tǒng)的性能要求？5. 試分析鉛酸蓄電池充放電過程？6. 試分析電動汽車對電機驅(qū)動系統(tǒng)的性能要求？低速高扭矩 汽車起步快 低速爬坡性能好高速大功率 最高車速高 高速超車性能好寬恒功率調(diào)速區(qū) 電機的成本低體積小、重量輕 適應(yīng)汽車的空間布置能量效率高節(jié)能基本評價標準

19、重量比功率=峰值功率/電機重量 系統(tǒng)效率 過載能力。 轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬。根據(jù)車型與駕駛員的駕駛習慣設(shè)計。 高的功率密度和好的效率圖。可控性高、穩(wěn)態(tài)精度高、動態(tài)性能好。適應(yīng)空間小、工作條件惡劣的要求。有高效的制動能回收能力7. 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的分類和工作特點。a) 直流電機(DCMotor)驅(qū)動系統(tǒng)。電機控制器一般采用脈寬調(diào)制(PWM)斬波控制方式;勵磁電流和電樞 電流可分別控制， 轉(zhuǎn)矩控制性能好。2、控制簡單。b) 交流感應(yīng)電機(ACIM)驅(qū)動系統(tǒng)。電機控制器采用PWM方式實現(xiàn)高壓直流到三相交流的電源變換，采用變頻調(diào)速方式實現(xiàn)電機調(diào)速，采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制策略實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)矩控制的快

20、速響應(yīng);c) 永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)，主要包含兩類電機:正弦波永磁同步電機(PMSM)和矩形波無刷直流電機(BDCM)驅(qū)動系統(tǒng);d) 開關(guān)磁阻(SR)電機驅(qū)動系統(tǒng)?？刂品绞筋愃撇竭M電機控制，可以認為是大步距角、利用磁阻效應(yīng)控制的功率型驅(qū)動電機系統(tǒng)。8. 試比較分析國內(nèi)外燃料電池車在眾多的新能源汽車中，燃料電池汽車因其具有零排放、效率高、燃料來源多元化、能源可再生等優(yōu)勢而被認為是未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展重要方向，是解決全球能源問題和氣候變化理想方案。 國際燃料電池汽車現(xiàn)已進入技術(shù)與市場示范階段。 我國燃料電池汽車面臨著發(fā)展后勁不足，技術(shù)創(chuàng)新突破難、產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱、專業(yè)人才缺乏等難題，嚴重阻礙了我國燃

21、料電池汽車技術(shù)進步。的技術(shù)狀態(tài)對比？2009年，歐盟批準燃料電池和氫能技術(shù)項目行動計劃，計劃拿出4.7億歐元持續(xù)資助燃料電池汽車及基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)研發(fā)。 德國政府高度重視燃料電池汽車及氫能研發(fā)，擬與企業(yè)聯(lián)合資助14億歐元用于燃料電池汽車、氫能等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。 日本政府在過去30年時間內(nèi)先后投入上千億日元用于燃料電池汽車和氫能的基礎(chǔ)科學研究、技術(shù)攻關(guān)和示范推廣。2011年1月，包括豐田、本田、尼桑等在內(nèi)的日本13家汽車和能源企業(yè)共同決定在東京、大阪、名古屋和福岡四大都市圈的市區(qū)和高速公路上建立100座加氫站，并通過完善設(shè)計、改善生產(chǎn)技術(shù)等方法大幅降低燃料電池汽車生產(chǎn)成本，培育燃料電池汽車市場。美國政

22、府對燃料電池汽車支持在布什任職期間達到頂峰，在奧巴馬政府期間，美國能源部宣布從美國振興計劃中撥款4190萬美元支持燃料電池特種車的研發(fā)和示范，另在2011年美國財政預(yù)算中安排5000萬美元用于燃料電池和氫能技術(shù)研發(fā)。 加拿大、韓國、澳大利亞、巴西、法國和英國等國家政府積極支持燃料電池汽車和氫能研發(fā)。 2009年，戴姆勒、福特、通用、豐田、本田和現(xiàn)代汽車6個世界主要汽車公司簽署備忘錄，持續(xù)開展燃料電池汽車研發(fā)，計劃于2015大力推廣燃料電池汽車，并快速形成幾十萬輛燃料電池汽車保有量。 經(jīng)過長時間、持續(xù)穩(wěn)步的支持，國外燃料電池汽車產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性(如低溫啟動性能)取得了重大突破，示范運行不

23、斷深入，并陸續(xù)推出用于租賃商業(yè)化示范的先進燃料電池汽車，燃料電池汽車進入技術(shù)與市場示范階段。產(chǎn)品成本控制與配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為制約燃料電池汽車商業(yè)化推廣主要因素。 在國家“十五”“863”計劃電動汽車關(guān)鍵技術(shù)重大科技專項和“十一五”節(jié)能與新能源汽車重大項目支持下，我國燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)取得重要進展，基本掌握了整車、動力系統(tǒng)與關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)；建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺；形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、DC/DC變換器、驅(qū)動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，具有百量級燃料電池汽車動力系統(tǒng)平臺與整車生產(chǎn)能力。 9. 比較分析超級電容與蓄電池電池的特性體積

24、小，容量大，電容量比同體積電解電容容量大3040倍充電速度快，10秒內(nèi)達到額定容量的95%充放電能力強失效開路，過電壓不擊穿，安全可靠超長壽命，可長達40萬小時以上充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，真正免維護電壓類型：容量范圍：0.1F-1000F 2歷史長，技術(shù)成熟、成本低。1、比能量低，所占的質(zhì)量和體積太大，且一次充電行駛里程較短； 2、使用壽命短，使用成本過高。 三、 分析題 (2題) 1 對指定的混合動力汽車動力耦合裝置，分析其耦合機理，列寫動力耦合方程式；2. 對指定的混合動力系統(tǒng)，分析其具有的工作模式；1.串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（SHEV）串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)電機、

25、蓄電池組、驅(qū)動電機和控制器等主要部件組成。發(fā)動機僅僅用于發(fā)電，發(fā)電機所發(fā)出的電能供給電機，電機驅(qū)動汽車行駛。發(fā)動機和發(fā)電機集成組成一個系統(tǒng)，即輔助動力單元（APU），發(fā)動機發(fā)出的功率只驅(qū)動發(fā)電機，發(fā)電機發(fā)出的電能向蓄電池充電，由蓄電池提供電能給電機，驅(qū)動車輛行駛，發(fā)動機不直接參加工作。在起動和低速時，由蓄電池供電給電機驅(qū)動汽車行駛。在正常工作時，由發(fā)動機帶動發(fā)電機給蓄電池充電，由蓄電池的電能供電機驅(qū)動汽車行駛。在加速時，發(fā)動機發(fā)出功率帶動發(fā)電機，蓄電池的電能均提供給電機驅(qū)動車輛行駛。在制動、減速時，制動能量回收，電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，向蓄電池充電。串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.并聯(lián)式混

26、合動力系統(tǒng)（PHEV）并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2，發(fā)動機通過機械傳動裝置與驅(qū)動橋連接，電機通過動力裝置與驅(qū)動橋相連，汽車可由發(fā)動機和電機共同驅(qū)動或各自單獨驅(qū)動。在起動和低速時，發(fā)動機停止工作，由蓄電池向電機供電，通過變速器、驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛。在正常工作時，發(fā)機機處于經(jīng)濟工況下行駛，發(fā)動機通過變速器、驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛。發(fā)動機發(fā)出的功率除驅(qū)動車輛行駛外，還可向蓄電池充電。而在汽車加速時，由發(fā)動機和電機聯(lián)合工作。在減速、制動時，制動能量回收，電機變?yōu)榘l(fā)電機向蓄電池充電。  3.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（PSHEV）混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，它的結(jié)構(gòu)形式和控制方式充

27、分發(fā)揮了兩種驅(qū)動形式各自的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、電機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實現(xiàn)排放和燃油消耗的控制目標。如圖3所示，發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過動力分配裝置輸送給驅(qū)動橋，驅(qū)動車輛行駛。另一部分則驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能由控制器控制，輸送給電機或蓄電池；電機產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過動力分配裝置傳送給驅(qū)動橋?；旌蟿恿嚨墓ぷ髂Ｊ胶湍芰苛鲃?.SHEV的工作模式和能量流動（1）發(fā)動機-發(fā)電機組單獨供電模式在正常工作時，發(fā)動機-發(fā)電機組發(fā)出的電能直接驅(qū)動電機，電機驅(qū)動車輪，實現(xiàn)汽車行駛。如圖1能量流動線路為發(fā)動機發(fā)電機電機驅(qū)動

28、輪。（2）動力蓄電池組單獨供電模式在起動、低速行駛時，發(fā)動機關(guān)閉，蓄電池組單獨驅(qū)動電機以驅(qū)動汽車行駛。這樣可以實現(xiàn)串聯(lián)式混合動力汽車的零排放，以滿足市中心等某些排放要求嚴格的地區(qū)的要求。在發(fā)動機-發(fā)電機組出現(xiàn)故障時，還可以使用蓄電池的剩余電量將汽車開到最近的維修點。如圖1，此時的能量流動線路為蓄電池電機車輪。（3）發(fā)動機-發(fā)電機組和蓄電池共同供電在全負荷加速或重載工況下，當發(fā)動機的最大功率不足以滿足汽車的需求時，則由蓄電池組提供所需峰值功率，此時，汽車的負載功率等于發(fā)動機-發(fā)電機組輸出功率和蓄電池組輸出功率之和。（4）發(fā)動機-發(fā)電機組向蓄電池組充電模式汽車在行駛過程中，當蓄電池組的充電狀態(tài)SO

29、C低于預(yù)先設(shè)定的低限值，則需要發(fā)動機向蓄電池組充電，直到蓄電池組SOC超過預(yù)先設(shè)定的高限值，由蓄電池向電機供電，驅(qū)動汽車。如圖1，這時的能量流動線路為發(fā)動機發(fā)電機蓄電池。（5）再生制動模式在汽車制動、減速時，可以回收制動或減速過程中所損失的能量，并將其反饋給蓄電池，從而達到提高燃油經(jīng)濟性的目的。這時，通過控制逆變器使電機作為發(fā)電機工作，驅(qū)動車輪反過來驅(qū)動此“發(fā)電機”轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生電能，并給蓄電池充電。如圖1，這時的能量流動線路為驅(qū)動車輪電機蓄電池。2.PHEV的工作模式和能量流動（1）純電動模式在汽車起步時，動力蓄電池組提供電能來驅(qū)動電機，利用電機低速大扭矩的特性使車輛起步；在城市道路上車輛低速運

30、行時，為避免發(fā)動機工作在低效率和高排放的工作范圍，高效且動態(tài)特性好的電機可以單獨驅(qū)動汽車低速運行。如圖2所示，此時的能量流動路線為蓄電池組電機車輪。（2）純發(fā)動機模式車輛在正常經(jīng)濟工況（中、高速）行駛時，車輛以發(fā)動機驅(qū)動模式行駛，保持發(fā)動機在高效率工況下運轉(zhuǎn)。如圖2，此時的能量流動路線為發(fā)動機變速器驅(qū)動橋車輪。（3）混合驅(qū)動模式在城市中加速行駛或爬坡時，發(fā)動機和電機共同工作。發(fā)動機工作在高效區(qū)，同時電機提供輔助的功率滿足車輛在加速或爬坡時對功率的要求。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發(fā)動機變速器驅(qū)動橋車輪；（2）蓄電池電機變速器驅(qū)動橋車輪。（4）發(fā)動機驅(qū)動+發(fā)電模式當動力蓄電池組的SOC較

31、低時，發(fā)動機可以反向驅(qū)動電機對蓄電池組充電；汽車正常運行工況下當發(fā)動機輸出功率大于車輛需求功率時，發(fā)動機一部分可以驅(qū)動以發(fā)電狀態(tài)工作的電機向蓄電池充電。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發(fā)動機變速器驅(qū)動橋車輪（2）發(fā)動機電機/發(fā)電機蓄電池組。（5）再生制動模式車輛滑行、下坡、減速或制動時，車輪通過驅(qū)動橋反向拖動電機變?yōu)榘l(fā)電機發(fā)電，把能量儲存在蓄電池組內(nèi)，回收部分制動能量。如圖2，此時的能量流動路線為：車輪驅(qū)動橋電機變?yōu)榘l(fā)電機蓄電池組。（6）停車充電模式起步前或停車后，如果蓄電池SOC很低，可以進行停車充電，如圖2，此時的能量流動路線為：發(fā)動機電機/發(fā)電機蓄電池組。3.PSHEV的工作模式和能

32、量流動（1）純電動模式車輛起動時，動力蓄電池組向電機提供電能，由驅(qū)動電機驅(qū)動車輛，如圖3，此時的能量流動路線為：蓄電池組電機驅(qū)動橋車輪。（2）發(fā)動機+發(fā)電機+充電模式 在正常行駛時，發(fā)動機功率通過動力分配裝置分為二條路線，一條是通過動力分配裝置直接傳到驅(qū)動橋，另一條是驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，給蓄電池充電，如圖3。此時的能量流動路線為：（1）發(fā)動機動力分配裝置驅(qū)動橋車輪；（2）發(fā)動機動力分配裝置發(fā)電機蓄電池組。（3）混合驅(qū)動模式在車輛加速或爬坡時，此時發(fā)動機通過動力分配裝置到驅(qū)動橋，而電機從蓄電池獲得能量，此時系統(tǒng)工作在混合模式。如圖3，此時的能量流動路線為：（1）發(fā)動機動力分配裝置驅(qū)動橋車輪；（2）蓄電池組電機驅(qū)動橋車輪。（4）再生制動模式在滑行、下坡、減速或制動時，利用電機的反拖作用，電機作為發(fā)電機發(fā)電，向蓄電池充電。如圖3，此時的能量流動路線為：車輪驅(qū)動橋電機變?yōu)榘l(fā)電機蓄電池組。 3. 分析質(zhì)子交換膜燃料電池的組成、工作原理及反應(yīng)步驟。質(zhì)子交換膜燃料電池單體主要由膜電極（陽極、陰極）、質(zhì)子交換膜和集流板組成。陽極反應(yīng)生成的質(zhì)子（H+）通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)到達陰極，陽極反應(yīng)產(chǎn)生的電子通過外電路到達陰極。生成的水以水蒸汽或