新能源汽车复习题

二、简答题1、超级电容器在汽车中有哪些应用？超级电容器在新能源汽车中的应用目前主要有两种模式：以水系超级电容器为主作电源的纯电动模式和以有机系超级电容器为主作电源的混合动力模式。

1）纯电动模式。

采用以超级电容器电源电机为主的电机直驱控制策略：当汽车行驶时，电机直接驱动整车；当汽车制动时，电机转换为发电机，尽可能地回收能量。

2）混合动力模式。

采用以发动机为主，超级电容器电源电机为辅的电机辅助控制策略：当汽车起步时，速度低于所设定值，电机单独驱动整车；当车速达到所设定值时，电机关闭，发动机单独驱动整车，富裕功率向超级电容器充电；当汽车在加速、爬坡及大负荷情况下，发动机和电机共同驱动整车；当汽车在制动时，电机转换为发电机，尽可能地回收能量。

2、电动汽车使用的动力电池可以分几类？1铅酸电池铅酸电池是采用金属铅作为负极，二氧化铅作为正极，用硫酸作为电解液2镍金属电池镍氢蓄电池正极活性物质采用氢氧化镍，负极活性物质为贮氢合金，电解液为氢氧化钾溶液，3锂离子蓄电池锂离子电池使用锂碳化合物作负极，锂化过渡金属氧化物作正极，液体有机溶液或固体聚合物作为电解液。

4锂聚合物电池锂聚合物电池又称高分子锂电池，它也是锂离子电池的一种，但是与液锂电池\相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化以及高安全性和低成本等多种明显优势。

5高温钠电池高温钠电池主要包括钠氯化镍电池（ＮａＮｉＣ１２）和钠硫蓄电池２种。

６锌空气电池锌空气电池是一种机械更换离车充电方式的高能电池，正极为Ｚｎ，负极为Ｃ（吸收空气中的氧气），电解液为ＫＯＨ。

7超级电容超级电容器，又叫双电层电容器、电化学电容器、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。

它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电容的优点。

其特点是寿命长、效率高、比能量低、放电时间短。

超级电容往往和其它蓄电池联合应用作为电动汽车的动力电源，可以满足电动汽车对功率的要求而不降低蓄电池的性能8飞轮电池飞轮电池是一种以动能方式存储能量的机械电池，它由电动／发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和真空壳体等部分组成，具有高比功率、高比能量、高效率、长寿命和环境适应性好等优点.9燃料电池燃料电池是一个能量生成装置，并且一直产生能量，直到燃料耗尽。

10太阳能电池太阳能电池是一种把光能转换为电能的装置。

3、电动汽车对动力电池的要求主要有哪些？1 比能量高比能量是指单位蓄电池重量所能提供的电能，它是保证电动汽车能够达到基本合理的行驶里程的重要性能。

2 连续放电率高、自放电率低电池能够适应快速放电的要求，连续1h 放电轻型汽车技术 2012（10）总 278 技术纵横率（又称放电深度）可以达到额定容量的 70％或更高。

自放电率要低，电池能够长期存放。

3 输出功率高这个主要是对于在全电模式情况下提出的要求，这个时候车辆的动力完全依赖电力，就需要保证一定的输出功率，否则动力不够，车走不动，有再多的能量也没用。

不同电池单位重量可以输出的功率也是不同的。

还是引用 wiki 的数据，铅酸电池的峰值输出功率是每公斤 180W，磷酸铁锂电池可以达到每公斤1400W。

比如同样输出 50kW 功率，也就是一个微型轿车需要的功率水平，铅酸电池需要的电池组重量要达到至少 278 公斤，磷酸铁锂电池则只需要 36 公斤，差距十分明显。

4充电技术成熟、时间短，充放电次数足够高电池应对充电技术没有特殊要求，并且能够实现感应充电。

在充电时间上能够实现快速充电，电池的正常充电时间应小于 6h，电池快速充电达到额定容量 50％的时间应为 20min 以下。

5适应车辆运行环境电池能够在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度的影响，不需要特殊的加热、保温系统，能够适应电动汽车行驶时的振动。

6. 安全可靠电池应干燥、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。

应不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。

废电池能够回收处理和再生利用，电池中有害重金属能够集中回收处理。

电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。

7 寿命长、免维护电池的循环寿命不低于 1000 次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维护和修理。

这方面，目前丰田的混合动力车对电池的保修是 10 年，有调查认为用户的想法是 15 年会更好一些。

8 价格合适无疑，动力电池的价格不能太贵，否则，相应电动汽车产品就无法市场化。

目前，锂离子电池的价格在每度电700- 1000 美元之间，显然这个价格仍然太贵了，30 度电就需要 2- 3 万美元。

尽管人们希望随着锂电池工艺成熟，市场扩大，这个价格能降下来，不过从过去的十年来看，这个价格比较稳定，很难说短期内市场会真得把价格降下来。

4、混合动力电动汽车按结构分哪几类？画出结构图混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)按某种方式组合在一起,有串联式、并联式和混合式3种布置形式。

1、串联式驱动系统结构特点串联式驱动系统的示意图见图1。

发动机带动发电机发电,其电能通过电动机控制器直接输送到电动机,由电动机产生电磁力矩驱动汽车。

在发动机与驱动桥之间通过电实现动力传递,因此更像是电传动汽车。

电池通过控制器串接在发电机和电动机之间,其功能相当于发电机与电动机之间的“水库”,起功率平衡作用,即:当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时(如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况),控制器控制发电机向电池充电;而当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时(如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况),电池则向电动机提供额外的电能性能特点发动机功率是以汽车某一速度下稳定运行工况所需的功率选定的,当汽车运行工况变化,电动机所需的驱动功率与发动机输出功率不一致时,由控制器控制发电机向电池充电(吸收发电机富余的电能)或使电池向电动机放电(协助发电机供电),电池充电和放电电流的大小由控制器根据电动机驱动功率的变化情况进行控制。

这样的结构形式和控制方式,使串联式混合动力电动汽车具有如下性能特点(1)发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响,始终在其最佳的工作区域内稳定运行,因此,发动机具有良好的经济性和低的排放指标。

(2)由于有电池进行驱动功率“调峰”,发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率,因此可选择功率较小的发动机。

(3)发动机与驱动桥之间无机械连接,因此,对发动机的转速无任何要求,发动机的选择范围较大,比如,可选用高速燃气轮机等效率高的原动机。

(4)发动机与电动机之间无机械连接,整车的结构布置自由度较大。

(5)发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能,需要功率足够大的发电机和电动机。

(6)要起到良好的发电机输出功率平衡作用,又要避免电池出现过充电或过放电,就需要较大的电池容量。

(7)发电机将机械能量转变为电能、电动机将电能转变为机械能、电池的充电和放电都有能量损失,因此,发动机输出的能量利用率比较低。

串联式混合动力电动汽车发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行这一特点的优越性主要表现在低速、加速等运行工况,而在汽车中、高速行驶时,由于其电传动效率低,抵消了发动机油耗低的优点,因此,串联式混合动力电动汽车更适用于在市内低速运行的工况。

在繁华的市区,汽车在起步和低速时还可以关闭发动机,只利用电池进行功率输出,使汽车达到零排放的要求。

2并联式驱动结构特点并联式驱动系统结构示意图见图2。

发动机通过机械传动装置与驱动桥连接,电动机通过动力复合装置也与驱动桥相连,汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。

并联式混合动力电动汽车的结构形式更像是附加了一个电动机驱动系统的普通内燃机汽车。

电动机起“调峰”作用,即:当汽车运行工况所需的功率超过了发动机的功率时,电动机从电池取得电能产生电磁力矩,并向驱动桥提供额外的驱动功率。

有的并联式混合动力电动汽车也有发电机,但其主要作用是向电池充电,以保持电池的荷电状态(SOC),即:当电池放电较多,其SOC的值较低时,控制器可控制发动机驱动发电机并向电池充电,使电池的SOC恢复到设定的值,以保证混合驱动方式下的续驶里程。

性能特点并联式混合动力电动汽车其发动机功率也是以汽车某一速度下稳定行驶工况所需的功率选定的,当汽车在低速或变速工况行驶时,需通过加速踏板和变速器来调节发动机的功率输出;而在汽车高速行驶,发动机的输出功率低于汽车行驶所需功率时,由控制器控制电动机协助驱动。

这样的结构形式和控制方式,使并联式混合动力电动汽车具有如下性能特点:(1)发动机通过机械传动机构直接驱动汽车,无机—电能量转换损失,因此发动机输出能量的利用率相对较高,当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时,并联式的HEV燃油经济性比串联式的高。

(2)有电动机进行“调峰”作用,发动机的功率也可适当减小。

(3)当电动机只是作为辅助驱动系统时,功率可以比较小。

(4)如果装备发电机,发电机的功率也可较小。

(5)由于有发电机补充电能,比较小的电池容量即可满足使用要求。

(6)由于并联式驱动系统的发动机运行工况要受汽车行驶工况的影响,因此在汽车行驶工况变化较多、较大时,发动机就会比较多地在其不良工况下运行,因此,发动机的排污比串联式的高。

(7)由于发动机与驱动桥之间直接机械连接,需要通过变速装置来适应汽车行驶工况的变化,此外,发动机与电动机并联驱动,还需要动力复合装置,因此,并联式驱动系统其传动机构较为复杂。

并联式驱动系统最适合于汽车在中、高速稳定行驶的工况。

而在其它的行驶工况,由于发动机不在其最佳的工作区域内运行,发动机的油耗和排污指标不如串联式。

并联式混合动力电动汽车也可实现零排放控制,在繁华的市区低速行驶时,可通过关闭发动机和使离合器分离,也可以使汽车以纯电动方式运行。

但这样就需要功率足够大的电动机,所需的电池容量也相应要大。

3、混联式驱动系统混联式驱动系统是串联式与并联式的综合,其结构示意图见图3。

发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥,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,输送给电动机或电池,电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。

混联式驱动系统的控制策略是:在汽车低速行驶时,驱动系统主要以串联方式工作;当汽车高速稳定行驶时,则以并联工作方式为主混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了串联式和并联式的优点,能够使发动机、发电机、电动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油耗的控制目标。

6、简述飞轮电池的工作过程的三个阶段飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。

它最基本的工作原理就是，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载，要求空闲运转时候损耗非常小。