《新能源汽车充电系统原理与检修》第一章课后习题及答案

练习题1.1新能源汽车发展概述练习题1、什么是新能源汽车？参考答案：言之有理即可。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的具有新技术、新结构、技术原理先进的汽车。2017年1月6日工业和信息化部（简称工信部）发布的第39号部令《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》第三条，对新能源汽车进行了定义：采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。2、电动汽车可以分为哪三类？参考答案：言之有理即可。电动汽车可以分为以下三类：混合动力电动汽车（HEV）：这种类型的电动汽车通常同时使用内燃机和电动机作为动力源。内燃机主要在高速公路行驶时提供动力，而电动机则主要用于城市和低速行驶。纯电动汽车（BEV）：这种类型的电动汽车完全由可充电电池提供动力源，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等。纯电动汽车对环境的影响相对较小，被广泛看好，但当前技术尚不成熟。燃料电池电动汽车（FCEV）：这种类型的电动汽车利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源。此外，电动汽车还可以根据其是否依赖内燃机以及动力来源是否是可充电电池进一步分类。在每种类型的电动汽车中，还可以根据其具体的技术和设计进一步分类。3、纯电动汽车的基本构成及工作原理是什么？参考答案：言之有理即可。纯电动汽车可以通过家用电源（普通插座）、专用充电桩或者特定的充电场所进行充电，还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，满足日常的行驶需求，大大提高其经济效益。纯电动汽车与内燃机汽车的最明显区别，是用电动机驱动装置和蓄电池组件替代内燃机和燃料箱。纯电动汽车的电力动力系统主要由电动机驱动系统、储能系统（动力电池组）、辅助系统三个部分组成。其中电动机驱动系统由控制器（电机控制器）、电力电子变换器（逆变器／ＤＣＤＣ）、电动机、机械传动装置、驱动轮组成；储能系统由储能单元、能量管理与分配单元组成；辅助系统由整车控制器、舒适系统、辅助电源组成。纯电动汽车的优点是技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方就能够充电；缺点是蓄电池单位重量储存的能量太少，电动车的电池较贵，特别是充电后续航距离短，不能跑长途。4、新能源汽车主要有哪些类型？各自有什么特点？参考答案：言之有理即可。新能源汽车主要分为以下几类：1、纯电动汽车：纯电动汽车是以可充电电池（如锂离子电池）为动力源，通过电动机驱动车辆行驶的汽车。纯电动汽车的特点是零排放、低噪音、低能耗和高能量密度。2、混合动力电动汽车：混合动力电动汽车是同时使用内燃机和电动机作为动力源的汽车。它具有较高的能量密度和低排放，同时能够在不同行驶状态下选择不同的动力源，实现更好的燃油经济性和排放性能。3、燃料电池电动汽车：燃料电池电动汽车是利用燃料电池产生电能并驱动电动机行驶的汽车。燃料电池电动汽车的排放物为水蒸气，具有零排放、高能量密度和短充电时间等优点。4、插电式混合动力电动汽车：插电式混合动力电动汽车是一种同时具有内燃机和电动机作为动力源，并可以通过外接电源进行充电的汽车。它具有较高的能量密度和低排放，同时能够在不同行驶状态下选择不同的动力源，实现更好的燃油经济性和排放性能。5、增程式电动汽车：增程式电动汽车是一种以内燃机为基础，同时配备电动机驱动的汽车。它的特点是可以在行驶过程中通过内燃机进行充电，从而延长续航里程。各类新能源汽车的特点如下：1、纯电动汽车：零排放、低噪音、低能耗和高能量密度。2、混合动力电动汽车：高能量密度和低排放，同时能够在不同行驶状态下选择不同的动力源，实现更好的燃油经济性和排放性能。3、燃料电池电动汽车：零排放、高能量密度和短充电时间。4、插电式混合动力电动汽车：高能量密度和低排放，同时能够在不同行驶状态下选择不同的动力源，实现更好的燃油经济性和排放性能。5、增程式电动汽车：可以延长续航里程，同时具有内燃机和电动机的优点。5、我国新能源汽车目前发展的特点有哪些？参考答案：言之有理即可。随着我国对环境保护政策的加强，我国越来越重视新能源汽车的发展，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇，正从萌芽期向成长期迈进，其保有量在5年间增长了9倍多。2020年11月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，要求深入实施发展新能源汽车国家战略，推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。目前国内新能源汽车行业的上市企业有比亚迪股份有限公司、浙江吉利控股集团有限公司、上海汽车集团股份有限公司、广州汽车集团股份有限公司、北汽蓝谷新能源科技股份有限公司、中国长安汽车集团股份有限公司等。1、续航里程2012年5月18日上午9时，在四川新纪元公司厂区举行了“四川造”电动汽车试验运营启动仪式。在活动起航现场，一台改装后的纯电动汽车，携带重量符合国家工信部标准（电池质量占整车比重的25％以下）的新型锂电池，通过三电动力总成创新集成，一次充电工况可运行1000kｍ以上。该车运行时间从5月18日上午9点31分开始，5月19日凌晨3点17分结束，历时17小时46分钟，合计工况运营1011km，耗电85kＷ·ｈ，挑战工况运营1000kｍ成功。本次测试完美书写了“长续航”“电池寿命长”“安全性能优”“系统集成强”“中国芯”的技术风采。2、电池在新能源汽车的成本中，电池成本通常要占到40％左右，再加上占10％左右的电机和10％左右的电控成本，“三电”共占电动汽车成本的60％左右，如图1-17所示。因此，提升电池技术对新能源汽车来说非常重要。3、电机基本完成国产化目前我国新能源汽车的电机基本完成了国产替代，且集成化程度越来越高。电机驱动系统是新能源汽车三大核心部件之一，是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。电动汽车的整个驱动系统包括电动机驱动系统与机械传动机构两个部分。电动机驱动系统主要由电机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成。新能源汽车的电机通过从电池中获取有限的能量产生动作，所以要求其在各种环境下的效率都要很高，在性能上要比一般工业用的电机更加严格。电动汽车专用的电机需要满足高速化、小型轻量化、高效性（一次充电后的续驶里程长）、低速大转矩情况下大范围内的恒定输出特性、寿命长以及高可靠性、低噪声和成本低廉等性能。未来新能源汽车的电机驱动系统将朝着小型轻量化、高效性、更出色的转矩特性、使用寿命长、可靠性高、电机控制器实现数字化、控制精度高、噪声低、价格低廉的方向发展。4、电控系统核心模块IGBT电控系统核心模块采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，优点就是用电压控制，饱和压降小、耐压高，可在几十到几百伏量级电压、几十到几百安量级电流的强电上应用。新能源汽车电控系统包括三部分，分别是整车控制器、电机控制器和电池控制器。其中新能源整车控制器和电池控制器相对成熟，电机控制器相对落后，主要是因为核心部件IGBT国内能生产的企业只有中车时代和比亚迪两家，90%以上依靠进口。IGBT模块成本占据电控系统成本的40%以上，如果加上充电系统中的IGBT，则成本占比更高。IGBT模块主要包括母排电极、键合引线、芯片、焊层、衬板和基板几大部分，各个部分之间采用的连接技术构成了IGBT模块封装的关键技术。5、智能网联智能网联汽车是车联网与智能车的有机结合，是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、后台等智能信息交换共享，实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终替代人来操作的新一代汽车，它将改变驾驶员的主导地位。智能网联汽车实现了车内网、车外网、车际网的无缝连接，具备信息共享、复杂环境感知、智能化决策等功能，是AI、信息通信、大数据、云计算等战略性高新技术的支撑点和战略制高点。2021年7月13日，中国互联网协会发布了《中国互联网发展报告（2021）》，在车联网领域，2020年智能网联汽车的销量超过了303万辆，同比增长了107％。车联网为汽车工业产业的升级提供了驱动力，已被提到国家战略的高度，我国车联网标准体系建设已经基本完成。现在大部分汽车品牌都在向智能网联发展，如大众、雪佛兰、起亚、福特、本田、别克、飞思卡尔等。国家非常重视发展智能网联汽车，2021年7月27日，工信部、公安部、交通运输部印发了《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范（试行）》的通知。6、充电桩充电桩是新能源汽车行业发展的基石，随着电动车的不断放量，充电桩作为配套设施必须跟上。2021年9月10日，中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布8月充电桩运营数据。数据显示，2021年8月比2021年7月公共充电桩增加了3.44万台，8月同比增长了66.4％。综上所述，由于新能源汽车的发展受到诸多现实因素和技术要求的限制，以目前的技术条件来看，想要实现新能源汽车的全方位大发展，还有待新的突破。当前普遍认为，汽车工业的发展主要集中在纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车三类新能源汽车上，所有新能源汽车都要向轻量化和智能化方向发展。1.2新能源汽车的结构、工作原理和基本操作练习题1、与传统汽车相比，电动汽车特有哪些部件？作用是什么？参考答案：言之有理即可。电动汽车相较于传统汽车，其特有部件主要包括电动机、逆变器、电池和电池充电器。电动机：作为电动汽车的重要部件，电动机负责执行车辆的动力输出功能。在市场上，电动汽车的电动机可以是直流或交流的，而交流电机通常更为常见。逆变器：这个设备的主要功能是将直流电转换为交流电，以便为电动机供电。逆变器还可以通过调节交流电的频率来改变电机的转速。电池和电池充电器：电动汽车中的电池是储存电能以供车辆行驶的部件。电池充电器则负责为电池充电，它具有监控电池温度的功能，以帮助延长电池的使用寿命。通常，电动汽车中的电池类型是锂电池，因为这种电池的放电率较低，对环境的影响也较小。除此之外，电动汽车还有控制器这个特有部件，它被比作电动汽车的“大脑”。控制器会根据车辆的运行状态和驾驶者的意图来控制电动机的运行，以实现车辆的加速、减速和停车等动作。总的来说，这些特有部件的存在使得电动汽车在运行过程中具有零排放、低噪音、低能耗和高能量密度等优点，相较于传统汽车有着明显的优势。2、吉利帝豪EV450纯电动汽车与北汽EV200纯电动汽车各有什么特点？参考答案：言之有理即可。吉利帝豪EV450和北汽EV200都是纯电动汽车，但它们各自具有不同的特点。总体来说，帝豪EV450在续航里程和电池性能方面表现更为出色，而北汽EV200在空间和操控方面可能更具优势。首先，帝豪EV450拥有国际领先的三电技术，采用宁德时代三元锂电池，综合工况续驶里程可达400km以上，60km/h等速续航里程超过450km。它搭载的ITCS2.0电池智能温控管理系统，确保了在零下30°到50°温度区间，都可正常、高效充电，确保电池性能，解决了极端天气出行难题。其次，帝豪EV450的电机性能也十分出色，它搭载了高效永磁电机，最大功率为30/53kW。此外，帝豪EV450还配备了全新的Tricore调节平台，双核64位核心处理系统，使得车辆具有更高效的安全保障和电动车策略优化。北汽EV200在空间和操控方面可能更具优势。然而，关于北汽EV200的续航里程、电池性能以及其他详细技术规格的信息并未提供，因此无法进行详细的比较。总的来说，吉利帝豪EV450和北汽EV200都是优秀的纯电动汽车，它们具有各自的特点。选择哪款车主要取决于个人的需求和偏好。3、纯电动汽车的基本构成及工作原理是什么？参考答案：言之有理即可。纯电动汽车的基本构成和工作原理可以概括如下：基本构成：电力驱动系统：包括电动机、逆变器和控制器。电动机负责驱动车辆行驶，逆变器将直流电转换为交流电，控制器则根据车辆的运行状态和驾驶者的意图来控制电动机的运行。电源系统：包括电池和电池充电器。电池储存电能以供车辆行驶，电池充电器则负责为电池充电。辅助系统：包括电动助力转向系统、制动系统和空调系统等，这些系统由电动机驱动，为车辆提供各种辅助功能。工作原理：纯电动汽车的工作原理是利用电力驱动系统将电能转化为机械能，从而驱动车辆行驶。在行驶过程中，车辆的加速、减速和停车等动作都是由控制器根据车辆的运行状态和驾驶者的意图来控制的。同时，电源系统和辅助系统也会参与工作，为车辆提供电能和辅助功能。纯电动汽车的电力驱动系统和电源系统是核心部分，它们的工作原理与传统汽车有所不同。纯电动汽车使用电动机代替了传统汽车的发动机，使用电池代替了传统汽车的油箱，从而实现了零排放、低噪音、低能耗和高能量密度等优点。1.3动力电池及电池管理系统练习题1、简述动力蓄电池的组成。参考答案：言之有理即可。动力蓄电池主要由正极、负极、电解质和隔膜等组成。其中，正极是电池单体中的一个重要部分，通常由锂离子或镍氢化物等材料制成，它能够接受电子并吸收电解液中的离子形成正极离子。负极则是电池单体中的另一个重要部分，通常由碳材料制成，能够释放电子并吸收电解液中的离子形成负极离子。电解质是电池中的导电介质，起到传递离子和形成电场的作用。隔膜则是用来隔离正负极，防止短路和自放电，同时允许离子通过。此外，动力蓄电池通常由多个电池单体组成，每个电池单体又由正极、负极、隔膜和电解液等组件构成。2、简述动力蓄电池的充放电过程。参考答案：言之有理即可。动力蓄电池的充放电过程可以概括如下：充电过程：在充电开始时，电动汽车需要与充电桩或电站连接，通过外部电源向车辆的电池组传输电能。在充电过程中，电池管理系统（BMS）起着核心的监测和控制作用，密切关注电池的各项参数，如电压、电流和温度等。当电池内部的化学反应开始发生改变时，电子从负极流向正极，而锂离子则从正极移向负极。这个过程实际上是一个能量储存的过程，将电能转化为化学能。充电速率的快慢取决于电池的设计和充电电源的功率。快速充电设施可以在短时间内给电动汽车充入更多的电能，从而达到较高的电量水平（例如，30分钟内达到80%）。不过，这也需要做好对电池温度的监控，以防止过热带来的损害。放电过程：放电过程是动力蓄电池为车辆提供动力的过程。在放电过程中，电池内部的化学反应会逆向进行，电子从正极流向负极，而锂离子则从负极移向正极。这个过程实际上是一个能量释放的过程，将化学能转化为电能。通过电力驱动系统，这些电能被转化为机械能，从而驱动车辆行驶。同时，这个过程也会产生热量，需要适当的冷却系统来防止过热。总之，动力蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程，需要电池管理系统进行监测和控制，以确保电池的安全和稳定运行。3、简述电池管理系统（BMS）的构成。参考答案：言之有理即可。电池管理系统（BMS）主要由以下几部分构成：硬件部分：包括电池模组管理单元（BMU）、电池簇管理单元（BCMS）、电池管理控制器（BMSC）、HMI（人机界面）以及直流检测单元（DMU）等。软件部分：包括数据采集模块、充电控制模块、均衡模块、功率计算模块、数据显示模块和存储通信模块等。BMS主要管理和保护电池组的使用。其中，数据采集模块负责收集电池的各种状态参数，如电流、电压和温度等；充电控制模块根据采集的数据进行自动充电，包括预充电、恒流充电、恒压充电三个阶段；均衡模块在适当的时间通过15W开关电源对单个电池进行均衡和充电，使电池组中的电池更加平衡和一致；功率估算单元主要分析采集的状态参数，并根据研究实验获得的电量去估算当前的电池功率；数据显示单元采用图形