一、填空題能源、環(huán)境、安全純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車可消耗的燃料；可再充電能/能量?jī)?chǔ)存裝置串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式；微混合、輕混合、中混合、完全混合動(dòng)力系統(tǒng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱（氫瓶）、電機(jī)、動(dòng)力電池組二、選擇題CBA、BBA三、判斷題1.√2.√3.×4.√5.×四、簡(jiǎn)答題1、中國(guó)的電動(dòng)汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)“三縱三橫”布局是一個(gè)全面覆蓋、相互支撐、協(xié)調(diào)發(fā)展的技術(shù)體系。具體來(lái)說(shuō)：“三縱”指的是三種不同類型的電動(dòng)汽車：1）純電動(dòng)汽車（BatteryElectricVehicles,BEV）2）插電式混合動(dòng)力汽車（Plug-inHybridElectricVehicles,PHEV），包括增程式電動(dòng)汽車3）燃料電池汽車（FuelCellElectricVehicles,FCEV）“三橫”則涵蓋了三個(gè)關(guān)鍵的共性技術(shù)領(lǐng)域：1）動(dòng)力電池與管理系統(tǒng)2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電力電子2）網(wǎng)聯(lián)化與智能化技術(shù)2、純電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)：1）零排放、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)較少2）最高的能量利用效率，而且電力價(jià)格便宜，車輛使用成本低3）利用夜間用電低谷充電，因此還具有調(diào)節(jié)電網(wǎng)系統(tǒng)峰谷負(fù)荷、提高電網(wǎng)效能的作用3、相比于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的不同點(diǎn)有：1）電池容量：PHEV的電池容量通常比HEV大，這使得它們能夠以純電動(dòng)模式行駛更長(zhǎng)的距離。2）充電方式：PHEV可以通過(guò)外部電源充電，而HEV不能。PHEV通常配備有充電接口，可以通過(guò)家用電源或公共充電樁進(jìn)行充電。3）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)優(yōu)先：PHEV設(shè)計(jì)上更傾向于使用電力驅(qū)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)通常只在電池電量低或需要更大動(dòng)力時(shí)介入。4）油耗和排放：由于PHEV更多依賴電力驅(qū)動(dòng)，因此在純電動(dòng)模式下可以實(shí)現(xiàn)零油耗和零排放。即使在混合動(dòng)力模式下，由于電池容量較大，其油耗和排放也通常低于傳統(tǒng)HEV。4、純電動(dòng)汽車系統(tǒng)組成包括：1）動(dòng)力電池：提供電能的核心部件，通常采用鋰離子電池。電池管理系統(tǒng)（BMS）負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理電池的狀態(tài)，確保其安全和高效運(yùn)行。2）電動(dòng)機(jī)：將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)類型包括永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)。3）電控系統(tǒng)：包括電動(dòng)機(jī)控制單元（MCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）和車輛控制單元（VCU），負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制電動(dòng)機(jī)、電池及其他輔助系統(tǒng)的工作。4）充電系統(tǒng)：包括車載充電器、充電接口和充電樁，用于將外部電源的電能傳輸?shù)絼?dòng)力電池中。5）傳動(dòng)系統(tǒng)：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到車輪，包括減速器和差速器等部件。6）輔助系統(tǒng)：如空調(diào)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)等，確保車輛的舒適性和安全性。7）車身與底盤：提供結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)，承載所有系統(tǒng)和乘客。5、電動(dòng)汽車的電氣控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：1）整車控制器（VCU）。作為電動(dòng)汽車的中央控制單元，VCU負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理整車的運(yùn)行狀態(tài)。它采集電機(jī)、電池狀態(tài)，加速踏板信號(hào)、制動(dòng)踏板信號(hào)、執(zhí)行器及傳感器信號(hào)，并根據(jù)駕駛員的意圖綜合分析，監(jiān)控下層各部件控制器的動(dòng)作。VCU的主要功能包括整車能量管理、故障診斷與處理、車輛狀態(tài)監(jiān)控等。2）電池管理系統(tǒng)（BMS）。BMS負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和管理電池的狀態(tài)，包括電量、電壓、電流和溫度等參數(shù)。它的主要功能是保護(hù)電池，防止過(guò)充電和過(guò)放電，均衡電池單元的電壓，延長(zhǎng)電池壽命，并進(jìn)行熱管理。3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器（MCU）。MCU控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，包括啟動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)矩控制。它接收來(lái)自VCU的指令，調(diào)整電動(dòng)機(jī)的輸出以滿足車輛的行駛需求，并在能量回收過(guò)程中將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能回饋給電池。4）車載充電機(jī)（OBC）。OBC負(fù)責(zé)將外部電源（如家用電源或公共充電樁）的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并為動(dòng)力電池充電。它根據(jù)BMS提供的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流和電壓，確保電池安全高效地充電。5）直流/直流轉(zhuǎn)換器（DC/DCConverter）。DC/DC轉(zhuǎn)換器將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，供給車輛的低壓系統(tǒng)（如燈光、儀表、娛樂(lè)系統(tǒng)等）使用，并為輔助蓄電池充電。6）高壓配電盒（PDU）。PDU負(fù)責(zé)高壓電能的分配和管理。它通過(guò)高壓繼電器和熔斷器將動(dòng)力電池的電能分配到各個(gè)高壓部件（如電動(dòng)機(jī)、OBC、DC/DC轉(zhuǎn)換器等），并確保高壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行。7）輔助系統(tǒng)，包括空調(diào)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車類似，但通常經(jīng)過(guò)優(yōu)化以提高能源效率和駕駛體驗(yàn)。五、思考題1、我認(rèn)為傳統(tǒng)燃油汽車未來(lái)會(huì)逐漸被新能源汽車替代。原因如下：1）環(huán)境壓力方面：傳統(tǒng)燃油汽車排放大量溫室氣體，為實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)，減少碳排放是各國(guó)的共識(shí)，傳統(tǒng)燃油汽車的替代勢(shì)在必行；2）資源限制方面：化石能源（如石油）的有限性和逐步枯竭使得傳統(tǒng)燃油汽車的能源供應(yīng)變得不可持續(xù)，推動(dòng)了新能源替代的急迫性；3）政策驅(qū)動(dòng)方面：多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)制定了淘汰傳統(tǒng)燃油汽車的政策，加速向新能源汽車的過(guò)渡；4）技術(shù)進(jìn)步方面：隨著電池技術(shù)和充電設(shè)施的不斷發(fā)展，新能源汽車的性能和成本優(yōu)勢(shì)也逐步顯現(xiàn)，替代燃油汽車的進(jìn)程正在加快。2、大力發(fā)展新能源汽車對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有以下幾方面的積極影響：1）助力“雙碳”目標(biāo)。新能源汽車的推廣有助于減少交通運(yùn)輸領(lǐng)域的碳排放，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要舉措。2）保障能源安全。新能源汽車依賴電能或其他新能源，減少了對(duì)石油等化石能源的依賴，有助于提高國(guó)家的能源安全。3）推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。新能源汽車的生產(chǎn)涉及新技術(shù)、新材料和智能制造等高科技領(lǐng)域，能夠促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升全球競(jìng)爭(zhēng)力。4）促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈廣泛，涵蓋汽車制造、電池技術(shù)、充電基礎(chǔ)設(shè)施、智能化技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，助推經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。5）改善城市環(huán)境。新能源汽車的推廣有助于減少空氣污染、緩解交通噪音和減少城市熱島效應(yīng)，提升居民的生活質(zhì)量和公共健康水平。3、我認(rèn)為新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展前景廣闊，未來(lái)可能出現(xiàn)以下趨勢(shì)：1）電池技術(shù)突破。電池技術(shù)的不斷創(chuàng)新是新能源汽車發(fā)展的核心。固態(tài)電池、超快充電技術(shù)和更高能量密度的電池可能成為未來(lái)的突破口，大幅提升新能源汽車的續(xù)航里程和充電效率。2）氫燃料電池的發(fā)展。氫燃料電池車是新能源汽車的另一發(fā)展方向，具有續(xù)航長(zhǎng)、補(bǔ)能快等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合重型卡車和長(zhǎng)途運(yùn)輸。3）智能化與網(wǎng)聯(lián)化。新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的結(jié)合將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同和智能調(diào)度，提升交通效率和安全性，進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車的廣泛應(yīng)用。4）可再生能源協(xié)同。未來(lái)的新能源汽車充電可能與太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源更緊密結(jié)合，減少對(duì)電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)綠色能源的閉環(huán)。5）政策和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)。全球多國(guó)的支持性政策將進(jìn)一步促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的成熟，加速技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)擴(kuò)展一、填空題1.現(xiàn)代線控技術(shù)2.發(fā)電機(jī)；電機(jī)；電池、超級(jí)電容、高速飛輪3.DC/DC變換器、輔助蓄電池；若干低壓電器設(shè)備4.充電、放電5.電壓、輸出電流；溫度；當(dāng)前容量、健康狀態(tài)；實(shí)時(shí)功率二、選擇題1.B2.D3.CD4.B5.C三、判斷題1.√2.√3.×四、簡(jiǎn)答題1.依靠四輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1）車輪可以實(shí)現(xiàn)±180°的旋轉(zhuǎn)、橫向行駛、任意旋轉(zhuǎn)行駛。2）因?yàn)榭梢赃M(jìn)行各車輪任意轉(zhuǎn)矩控制，所以使得防滑控制、制動(dòng)控制等多種性能得以發(fā)揮。3）輪轂電機(jī)的大型化較難，但是總功率依靠四臺(tái)電機(jī)分擔(dān)，可使每臺(tái)電機(jī)的容量變得小一些。此外，因?yàn)闆](méi)有動(dòng)力傳動(dòng)裝置，所以可以提高效率。4）低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)體積大又昂貴，因此近年來(lái)出現(xiàn)了減速器內(nèi)置的輪轂電機(jī)。2.動(dòng)力電池組的設(shè)計(jì)及整車集成技術(shù)涵蓋以下內(nèi)容：1）電池選型電池材料與結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，兼顧電池輸出功率、電池容量、電池壽命與安全性。2）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿足圖紙化制造的需求。3）熱管理提高熱管理效率的設(shè)計(jì)。4）電氣構(gòu)成傳感器的選擇，安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，高、低壓電氣元器件的選擇和設(shè)計(jì)。5）控制系統(tǒng)SOC算法的開(kāi)發(fā)，電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，整車控制策略的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。6）制造材料的選擇和成本的降低。7）集成技術(shù)整車集成，冷卻開(kāi)發(fā)，車輛性能和動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化調(diào)節(jié)。3.電子產(chǎn)品和電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：1）概念的界定和規(guī)范發(fā)展。2）電子電路板的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。3）SOC/SOH算法。4）電池控制功能。5）故障模式影響分析和危險(xiǎn)性分析。6）診斷和預(yù)測(cè)，包括模擬故障響應(yīng)評(píng)估的硬件在環(huán)仿真。4．純電動(dòng)汽車存在的關(guān)鍵技術(shù)有電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制、車身和底盤設(shè)計(jì)及能量管理技術(shù)等。1）電池技術(shù)：電池是純電動(dòng)汽車的核心部件，主要影響車輛的續(xù)航里程、充電時(shí)間和安全性。當(dāng)前主流的電池技術(shù)是鋰離子電池，但也有一些新型電池技術(shù)如固態(tài)電池和鋰硫電池在研發(fā)中，旨在提高能量密度、減少充電時(shí)間、延長(zhǎng)電池壽命并提升安全性能。2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)：電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)自電動(dòng)機(jī)，主要包括電機(jī)、逆變器和電控系統(tǒng)。這些技術(shù)決定了汽車的加速性能、能耗水平和操控體驗(yàn)。3）電機(jī)控制技術(shù)：電機(jī)控制是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的核心部分，主要通過(guò)矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。矢量控制提供了平滑的扭矩輸出，適用于對(duì)駕駛體驗(yàn)要求較高的場(chǎng)合；直接轉(zhuǎn)矩控制具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的特點(diǎn)，適用于對(duì)高動(dòng)態(tài)性能有要求的電動(dòng)汽車。4）車身和底盤設(shè)計(jì)技術(shù)：純電動(dòng)汽車的車身和底盤設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)整車的安全性、操控性、能效以及駕駛體驗(yàn)起著至關(guān)重要的作用，主要考慮車身輕量化設(shè)計(jì)、電池的布置和保護(hù)以及底盤的集成化設(shè)計(jì)等等。5）能量管理技術(shù)：電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)(BMS)是確保電池安全、效率和壽命的關(guān)鍵。BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并在電池出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行保護(hù)。此外，車輛的整體電控系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電池系統(tǒng)之間的工作，以優(yōu)化性能。能量回收系統(tǒng)是電動(dòng)汽車特有的技術(shù)，它通過(guò)回收制動(dòng)和減速過(guò)程中產(chǎn)生的能量，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存在電池中，從而提高車輛的整體能效和續(xù)航里程。熱管理系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)汽車的整體能效影響較大，特別是在溫度極端的環(huán)境下。熱管理系統(tǒng)涉及電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電子控制器以及車廂空調(diào)系統(tǒng)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全車熱能的綜合管理。5.未來(lái)純電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)如下：1）電池技術(shù)：電池是電動(dòng)汽車的核心，未來(lái)電池技術(shù)的發(fā)展將重點(diǎn)放在以下固態(tài)電池、硅基負(fù)極材料、快速充電技術(shù)以及智能化電池管理系統(tǒng)等方面。2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)：電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在向著高效、輕量化和智能化發(fā)展，輪轂電機(jī)技術(shù)更加成熟高效，將電機(jī)、控制器和傳動(dòng)系統(tǒng)整合為一體的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅可以降低體積和重量，還能夠提升整車的能效和動(dòng)力性能。通過(guò)先進(jìn)的電子控制單元（ECU）和軟件優(yōu)化，未來(lái)電動(dòng)汽車將能根據(jù)道路狀況、駕駛習(xí)慣等因素智能調(diào)整動(dòng)力輸出，提高駕駛體驗(yàn)和能效。3）輕量化材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：輕量化對(duì)于電動(dòng)汽車提升續(xù)航里程和性能至關(guān)重要，未來(lái)的發(fā)展方向包括新型輕量化材料如碳纖維復(fù)合材料、鋁合金和高強(qiáng)度鋼將更多應(yīng)用于車身和底盤結(jié)構(gòu)，減輕整車重量，提升能效以及未來(lái)汽車的模塊化和平臺(tái)化設(shè)計(jì)將有助于降低開(kāi)發(fā)成本，并通過(guò)輕量化材料和先進(jìn)制造工藝減少整車重量等方面。4）自動(dòng)駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)：電動(dòng)汽車的發(fā)展與自動(dòng)駕駛和智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)緊密相連，未來(lái)電動(dòng)汽車與自動(dòng)駕駛技術(shù)的結(jié)合將更為緊密。未來(lái)L4及以上級(jí)別的自動(dòng)駕駛技術(shù)有望逐步實(shí)現(xiàn)，車輛能夠自主完成復(fù)雜的駕駛?cè)蝿?wù)，提升安全性和交通效率。車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信將進(jìn)一步推動(dòng)智能交通的發(fā)展。電動(dòng)車輛可以通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)獲取實(shí)時(shí)路況信息，優(yōu)化行車路線，提升能源效率。五、思考題1.動(dòng)力電池應(yīng)用技術(shù)隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，逐步從簡(jiǎn)單的電池單體串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓、大容量電池組發(fā)展到模塊化封裝、集成化應(yīng)用階段。早期，電動(dòng)汽車最早使用的是鉛酸電池，這種電池以低成本、易維護(hù)著稱。由于電池能量密度較低、體積較大、重量較重，續(xù)航能力有限，只適用于短途交通工具。鎳氫電池在20世紀(jì)70年代逐漸取代鉛酸電池，能量密度較鉛酸電池有所提高，使用壽命也更長(zhǎng)，充放電效率更好。21世紀(jì)初至今，鋰離子電池的引入標(biāo)志著電動(dòng)汽車電池技術(shù)的重大突破。鋰離子電池具有高能量密度、重量輕、壽命長(zhǎng)、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)代電動(dòng)汽車的主流電池技術(shù)。通過(guò)提高鎳的含量，三元鋰電池（鎳鈷錳或鎳鈷鋁）實(shí)現(xiàn)了更高的能量密度，大大提升了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。高鎳三元鋰電池目前廣泛應(yīng)用于高端電動(dòng)汽車，磷酸鐵鋰電池因其穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng)、成本低被大量應(yīng)用，尤其在中低端電動(dòng)汽車中。磷酸鐵鋰電池的安全性好，適合長(zhǎng)壽命和高安全性需求的場(chǎng)景。2.在不同溫度條件下，純電動(dòng)汽車的續(xù)航能力會(huì)受到顯著影響，尤其是在極端寒冷或高溫的環(huán)境中。為解決續(xù)航焦慮，各種技術(shù)正在被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，以提升電動(dòng)汽車在不同溫度下的性能表現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)以下關(guān)鍵技術(shù)解決續(xù)航焦慮：1）先進(jìn)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)：通過(guò)液冷和液熱熱管理系統(tǒng)，電池組可以在極端高溫或低溫下保持穩(wěn)定的工作溫度。液冷系統(tǒng)通過(guò)冷卻液流經(jīng)電池單元進(jìn)行散熱，在高溫環(huán)境下能夠有效降低電池溫度，防止過(guò)熱；而在寒冷環(huán)境中，液熱管理系統(tǒng)通過(guò)加熱裝置維持電池的溫度，提升低溫下的放電性能。熱泵系統(tǒng)是一種高效的溫控技術(shù)，能夠在寒冷環(huán)境中將車外的熱量傳導(dǎo)至車內(nèi)，為電池和駕駛艙供暖，同時(shí)消耗較少的能量。相比傳統(tǒng)的電阻加熱，熱泵技術(shù)能在冬季顯著降低電池供暖耗能，從而延長(zhǎng)續(xù)航里程。2）電池材料優(yōu)化：新型電池材料可以幫助提升電池在低溫下的性能。例如，磷酸鐵鋰電池因其化學(xué)特性在低溫下的表現(xiàn)優(yōu)于高鎳三元鋰電池。此外，開(kāi)發(fā)特殊的電解液和隔膜材料可以減少低溫下的離子阻力，提升低溫條件下的電池充放電效率。固態(tài)電池有望在極端溫度下表現(xiàn)更優(yōu)異，因?yàn)槠涔腆w電解質(zhì)在低溫環(huán)境中不會(huì)像液態(tài)電解質(zhì)那樣凍結(jié)，能顯著改善電池在寒冷條件下的續(xù)航表現(xiàn)。3）智能能量管理系統(tǒng)：智能能量管理系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛狀況、路況和溫度等環(huán)境因素，動(dòng)態(tài)調(diào)整車輛的能耗。例如，在寒冷環(huán)境下，系統(tǒng)可以優(yōu)化電池供電給車內(nèi)空調(diào)、座椅加熱等設(shè)備的能耗，從而減少不必要的能源浪費(fèi)，提升整體續(xù)航能力。現(xiàn)代電動(dòng)車通常提供多種駕駛模式，如節(jié)能模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、運(yùn)動(dòng)模式等。節(jié)能模式下，電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出和空調(diào)使用會(huì)被調(diào)節(jié)到最低，以盡可能延長(zhǎng)續(xù)航里程。3.大模型在純電動(dòng)汽車智能化領(lǐng)域的應(yīng)用正在快速拓展，特別是隨著深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理和多模態(tài)技術(shù)的發(fā)展。大模型可以幫助提升電動(dòng)汽車的駕駛體驗(yàn)、能源管理、智能交互等方面。以下是一些關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景：1）自動(dòng)駕駛與輔助駕駛系統(tǒng)：大模型可以通過(guò)處理車載攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)等多傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的復(fù)雜感知，包括行人、障礙物、車道標(biāo)志、交通信號(hào)燈等。大模型具備強(qiáng)大的圖像識(shí)別和數(shù)據(jù)處理能力，可以做出更加精確的行車決策，提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性和可靠性。通過(guò)大模型的學(xué)習(xí)能力，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以在不斷獲取新的道路數(shù)據(jù)、交通行為模式和天氣情況后，自適應(yīng)優(yōu)化算法，提高系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下的應(yīng)對(duì)能力，從而實(shí)現(xiàn)從低級(jí)別自動(dòng)駕駛到高級(jí)別自動(dòng)駕駛的升級(jí)。在L2至L3級(jí)別的輔助駕駛系統(tǒng)中，大模型可以幫助車輛實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下的人機(jī)協(xié)作，例如主動(dòng)巡航控制、自適應(yīng)變道、智能停車等操作，使駕駛體驗(yàn)更加智能、便捷。2）智能語(yǔ)音交互與車載助手：大模型結(jié)合自然語(yǔ)言處理技術(shù)，可以支持車內(nèi)多模態(tài)交互系統(tǒng)。駕駛者可以通過(guò)語(yǔ)音指令、手勢(shì)或觸摸屏與車輛進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、娛樂(lè)、氣候控制、車輛狀態(tài)查詢等功能。大模型可以理解復(fù)雜的語(yǔ)音指令和對(duì)話邏輯，提供更加自然的語(yǔ)音交互體驗(yàn)。大模型可以根據(jù)駕駛者的語(yǔ)音、面部表情、駕駛行為等數(shù)據(jù)，識(shí)別其情感狀態(tài)，并提供個(gè)性化的建議或服務(wù)。例如，在駕駛者情緒緊張時(shí)，車載系統(tǒng)可以主動(dòng)建議休息或調(diào)整座艙氛圍；在長(zhǎng)途駕駛時(shí)，大模型可以推薦合適的休息站點(diǎn)或附近的餐飲選擇。通過(guò)大模型，車輛的導(dǎo)航系統(tǒng)可以更好地理解復(fù)雜的語(yǔ)義指令，如“幫我找一家附近的好餐館”或“帶我去最近的充電站”。大模型可以通過(guò)語(yǔ)義分析和地理信息整合，提供智能化的導(dǎo)航建議，幫助駕駛者節(jié)約時(shí)間并提升駕駛效率。3）能源管理與續(xù)航優(yōu)化：大模型可以結(jié)合車輛歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)前路況、駕駛行為和氣候條件等多維數(shù)據(jù)，智能預(yù)測(cè)電池的能量消耗和續(xù)航里程。通過(guò)優(yōu)化電池充放電策略，大模型可以在復(fù)雜路況和溫度條件下優(yōu)化電池性能，延長(zhǎng)續(xù)航能力。大模型可以通過(guò)學(xué)習(xí)駕駛者的行為模式，預(yù)測(cè)車輛的能耗需求，并根據(jù)實(shí)時(shí)的駕駛條件（如上坡、下坡、擁堵等）動(dòng)態(tài)調(diào)整車輛的能耗分配策略，最大限度地提高能源利用效率。大模型可以幫助電動(dòng)汽車優(yōu)化充電計(jì)劃，基于車輛的實(shí)時(shí)位置、剩余電量和充電樁分布，建議最佳的充電路線和時(shí)間，避免電量不足帶來(lái)的續(xù)航焦慮。通過(guò)與充電樁的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)接，車輛還可以實(shí)現(xiàn)預(yù)約充電，并在高峰時(shí)段選擇低電價(jià)充電。4）車聯(lián)網(wǎng)與車路協(xié)同：大模型可以支持車聯(lián)網(wǎng)與智能交通系統(tǒng)的協(xié)同，通過(guò)云端計(jì)算與邊緣計(jì)算的結(jié)合，分析和預(yù)測(cè)道路交通狀況。車輛可以通過(guò)大模型獲取實(shí)時(shí)交通信息，如擁堵路段、交通事故、天氣變化等，從而實(shí)時(shí)調(diào)整行駛路線，提升行車效率和安全性。大模型在車路協(xié)同中發(fā)揮關(guān)鍵作用，支持車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（如紅綠燈、道路標(biāo)志）以及其他車輛的實(shí)時(shí)通信。通過(guò)大模型對(duì)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，車輛可以獲得交通信號(hào)燈變化信息、前方障礙物提醒、緊急剎車提示等，確保行車安全。填空題車載能量源、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)系和其他輔助系統(tǒng)串聯(lián)汽車動(dòng)力或傳動(dòng)系環(huán)節(jié)功率分流式和開(kāi)關(guān)式發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力耦合裝置、輔助功率單元以及整車綜合控制器選擇題A2.B3.D4.D判斷題×2.√3.√4.×5.√簡(jiǎn)答題串聯(lián)混合動(dòng)力汽車具有如下特點(diǎn)：１）車載能量源環(huán)節(jié)的混合。２）單一的動(dòng)力裝置。３）車載能量源由兩個(gè)以上的能量源聯(lián)合組成。與非插電式混合動(dòng)力汽車相比，PHEV的電池容量更大，可以支持行駛的純電里程更長(zhǎng)，可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行匹配，比如50km、100km、150km甚至更長(zhǎng)續(xù)駛里程的版本。如果短途行駛較多，有較好的充電條件，則PHEV可以不用加油，可當(dāng)作純電動(dòng)汽車使用，具有純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)力耦合裝置是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)施兩條或多條獨(dú)立動(dòng)力傳動(dòng)系，聯(lián)合輸出動(dòng)力的所有部件的統(tǒng)稱。在串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，為電電耦合裝置；在并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，為機(jī)電耦合裝置。關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)：在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，發(fā)動(dòng)機(jī)作為唯一的一個(gè)耗油部件，其性能和控制特性的好壞直接決定了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程和控制特性與常規(guī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)存在明顯的區(qū)別，這也為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。動(dòng)力耦合裝置：動(dòng)力耦合裝置是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)施兩條或多條獨(dú)立動(dòng)力傳動(dòng)系，聯(lián)合輸出動(dòng)力的所有部件的統(tǒng)稱。它使車輛能夠?qū)崿F(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式，直接影響能量利用的效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛性能。輔助功率單元：輔助功率單元是串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的一種車載能量源，通常選用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組。輔助功率單元能夠優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性。動(dòng)力電池技術(shù)：混合動(dòng)力汽車動(dòng)力電池按電池實(shí)用性能分類可分為功率型電池和能量型電池。根據(jù)混合動(dòng)力汽車的類型不同，通常要選擇不同類型的電池以滿足動(dòng)力性需求。能量管理策略：能量管理策略決定了車輛在不同行駛條件下如何合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力電池的能量，直接影響到車輛的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性能。通過(guò)建立好的能量管理優(yōu)化策略，可以提高混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的整體性能。思考題混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化方法主要有：基于規(guī)則的方法、基于優(yōu)化的方法和基于學(xué)習(xí)的方法?；谝?guī)則的方法：基于規(guī)則的方法通常基于啟發(fā)化、經(jīng)驗(yàn)化的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)確定規(guī)則的能量分配比率，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)間，并通過(guò)再生制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收?；谝?guī)則的方法可以分為確定性規(guī)則和模糊優(yōu)化規(guī)則。其中確定性規(guī)則主要包括恒溫器策略、功率跟隨策略和邏輯門限值策略等方法。優(yōu)點(diǎn)：基于規(guī)則的控制策略是在混合動(dòng)力汽車中常見(jiàn)和應(yīng)用廣泛的方法，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較好的魯棒性，計(jì)算效率很高，具有實(shí)時(shí)控制的功能，并且其控制成本較低，因此在汽車產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位缺點(diǎn)：該方法的扭矩分配和工作點(diǎn)調(diào)節(jié)高度依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定，因此其不能保證在全部行駛工況下均能實(shí)現(xiàn)較高的能量?jī)?yōu)化率，并且不同的工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)能量管理效果可能較大影響。基于優(yōu)化的方法：基于優(yōu)化的方法通常以具有控制系統(tǒng)模型、控制目標(biāo)、約束條件等基本元素的最優(yōu)化控制方法為基礎(chǔ)，采用優(yōu)化算法求解可行域內(nèi)的最優(yōu)或次優(yōu)決策解?；趦?yōu)化的方法可以分為全局優(yōu)化和實(shí)時(shí)優(yōu)化策略，其中，常見(jiàn)的全局優(yōu)化策略包括動(dòng)態(tài)規(guī)劃和遺傳算法等，實(shí)時(shí)優(yōu)化策略主要包括龐特里亞金最小值原理、等效消耗最小策略和模型預(yù)測(cè)控制的實(shí)時(shí)能量管理策略。優(yōu)點(diǎn)：大大減少能量管理策略對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)的依賴程度，并且通過(guò)優(yōu)化方法可以實(shí)現(xiàn)行駛工況全局的總能耗達(dá)到最小或行駛工況的瞬時(shí)能耗最小以達(dá)到最好的燃油經(jīng)濟(jì)性。缺點(diǎn)：對(duì)于全局優(yōu)化算法而言，雖然可以計(jì)算得到全局最優(yōu)的能量管理方法，但是由于需要全局的駕駛循環(huán)或駕駛員作為輸入，計(jì)算難度較大，不適合在實(shí)時(shí)駕駛場(chǎng)景中運(yùn)用；對(duì)于實(shí)時(shí)優(yōu)化而言，仍容易受限于未來(lái)工況部分可觀測(cè)或可預(yù)測(cè)這一前提，這使得算法復(fù)雜度高、實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)荷大，對(duì)車載控制器提出了嚴(yán)格的要求?；趯W(xué)習(xí)的方法：基于學(xué)習(xí)的方法通常采用人工智能技術(shù)進(jìn)行功率的智能分配?；旌蟿?dòng)力汽車被視為一個(gè)智能體，通過(guò)試錯(cuò)與探索機(jī)制從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)最優(yōu)策略?；趯W(xué)習(xí)方法主要包括：強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略、深度學(xué)習(xí)策略和模仿學(xué)習(xí)策略。優(yōu)點(diǎn)：具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，計(jì)算效率很高，能夠?qū)W習(xí)到燃油經(jīng)濟(jì)性很好的能量管理策略，并且對(duì)車輛的不同行駛工況數(shù)據(jù)具有較好的適應(yīng)能力。缺點(diǎn)：需要大量訓(xùn)練樣本，并且隨著求解問(wèn)題的復(fù)雜程度提高以及駕駛場(chǎng)景的逐漸豐富，基于學(xué)習(xí)的方法的訓(xùn)練時(shí)間和所需求的訓(xùn)練樣本也會(huì)大大增加，因此相比于其他方法，訓(xùn)練成本較高。集成方式主要有氫發(fā)動(dòng)機(jī)、氫燃料電池和動(dòng)力電池混合動(dòng)力系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池等。氫發(fā)動(dòng)機(jī)：利用氫氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)。技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括氫燃燒控制技術(shù)和控制氫損傷技術(shù)等。氫燃燒控制技術(shù)旨在解決氫燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中所面臨的挑戰(zhàn)，確保燃燒過(guò)程穩(wěn)定、高效、安全，并降低對(duì)環(huán)境的不利影響。氫燃料控制系統(tǒng)分為液氫控制部分和氫氣控制部分。液氫控制部分負(fù)責(zé)控制液氫從機(jī)載罐到換熱器的壓力、溫度和流量，包括液氫泵、換熱器和穩(wěn)壓閥。液氫通過(guò)液氫泵增壓送入換熱器，在其中汽化增壓，需要設(shè)置穩(wěn)壓閥控制壓力。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段，可采用氫氣供應(yīng)方式或者電加熱器預(yù)熱液氫。氫氣控制部分位于換熱器與燃燒室之間，包括減壓閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器、溫度和壓力傳感器，用于精確控制氫氣管路壓力和溫度，以補(bǔ)償氫氣的壓縮性對(duì)流量的影響。氫燃料控制系統(tǒng)除了需要控制氫的溫度、壓力和流量，還需要控制燃燒室的火焰狀態(tài)。如果燃燒室在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生熄火，氫燃料控制系統(tǒng)要馬上切斷液氫的供應(yīng)，防止氫氣傳播至高溫部件引發(fā)自燃、回火甚至爆燃。氫損傷是指由氫與材料相互作用引起的材料性能受損的現(xiàn)象，諸如氫致裂紋、氫鼓包、白點(diǎn)、高溫氫腐蝕、氫致滯后開(kāi)裂、氫致塑性下降、氫致馬氏體相變脆化和形成氫化物等。應(yīng)對(duì)氫損傷的有效技術(shù)有：選擇穩(wěn)定性好的奧氏體合金作為主要材料，考慮其化學(xué)成分、冶金質(zhì)量對(duì)耐氫損傷能力的影響；采用特殊表面處理提高氫抗?jié)B性和抗腐蝕性；建立氫環(huán)境下的材料性能評(píng)估方法；對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化以降低氫滲透風(fēng)險(xiǎn)；建立監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)氫損傷跡象。氫燃料電池和動(dòng)力電池混合動(dòng)力系統(tǒng)：氫燃料電池通過(guò)氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能，將氫燃料電池與電池電動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合組成電電混合動(dòng)力系統(tǒng)。技術(shù)挑戰(zhàn)主要在于燃料電池高性能零部件技術(shù)。燃料電池高性能零部件技術(shù)是指通過(guò)研發(fā)和優(yōu)化燃料電池系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件，提升整體性能、效率和耐久性。燃料電池的關(guān)鍵零部件存在著廣泛的研究空間，技術(shù)亟待突破。質(zhì)子交換膜是氫燃料電池中的關(guān)鍵組件，對(duì)其性能要求非常高。目前，世界范圍內(nèi)的質(zhì)子交換膜大多采用全氟化聚合物制成，如Nafion膜。這類材料能夠提供優(yōu)良的質(zhì)子導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，滿足氫燃料電池的使用需求。然而，這些膜的高成本是氫燃料電池整體成本的重要組成部分，因此國(guó)內(nèi)外的研究者們正積極探索降低質(zhì)子交換膜制作成本的技術(shù)。雙極板功能較多，可以將氫燃料電池中的燃料與氧化劑分開(kāi)，同時(shí)還可以阻止氣體的通過(guò)，還具備傳導(dǎo)電流的功能。氫燃料電池在工作時(shí)會(huì)釋放熱量，而雙極板還具備導(dǎo)熱功能，可以保持電池內(nèi)部溫度的恒定。雙極板的原材料價(jià)格較為便宜，目前的研究主要集中在控制其導(dǎo)電性、厚度等方面，主要目的是減輕氫燃料電池的整體重量，同時(shí)確保其導(dǎo)電性，避免因?yàn)殡p極板太厚而影響電池功能。催化劑的存在可以加速氫燃料電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，使得氫離子的生成速度加快，其轉(zhuǎn)移速度也會(huì)隨之增加，從而保障電池的電量供應(yīng)。到目前為止，氫燃料電池中，如果是質(zhì)子交換膜類型的，其催化劑均主要是鉑或者鉑碳顆粒。由于鉑是貴金屬，其原料的成本也較高，鉑催化劑的成本及質(zhì)子交換膜的成本，共同造成了當(dāng)前氫燃料電池制造成本居高不下的原因。關(guān)于催化劑的研究，主要將目光放在控制其添加量或者找到更為廉價(jià)的替代品方面。氣體擴(kuò)散層作為燃料電池核心組件膜電極的重要組成部分，通常由導(dǎo)電性能較好的多孔材料組成，在結(jié)構(gòu)上具有各向異性的多孔微觀形貌，承擔(dān)電堆中氣體傳輸分配、電子傳導(dǎo)、支撐催化層、改善水管理等多種作用，是影響燃料電池電化學(xué)性能的關(guān)鍵部件之一。氣體擴(kuò)散層主要采用碳纖維紙和碳纖維布，以及石墨紙等為基材層（GasDiffusionBarrier,GDB），并在其表面上涂覆微孔層（Micro-PorousLayer,MPL）后形成電化學(xué)復(fù)合材料體系。但是，國(guó)產(chǎn)碳纖維與進(jìn)口高性能碳纖維原材之間還存在一定的差距，很難同時(shí)滿足電堆對(duì)于氣體擴(kuò)散層低電阻率、高滲透性、超薄、機(jī)械強(qiáng)度大的要求。空壓機(jī)往往是氫燃料電池制作過(guò)程中的瓶頸所在，許多氫燃料電池的技術(shù)就是受到空壓機(jī)技術(shù)的限制。當(dāng)前，在燃料電池中所使用的空壓機(jī)包括三種類型，分別為離心式、羅茨式及雙螺桿式。離心式空壓機(jī)的做功方式是通過(guò)葉輪的旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)其內(nèi)部的氣體做功。羅茨式空壓機(jī)工作時(shí)，其轉(zhuǎn)子間的容腔不會(huì)發(fā)生變化，它是通過(guò)外壓縮的方式，將該機(jī)器內(nèi)部的空氣擠壓到外部的小容腔內(nèi)，該容腔由于空氣的進(jìn)入、擠壓，其內(nèi)部的空氣密度、壓力會(huì)不斷升高。雙螺桿式空壓機(jī)該類型的空壓機(jī)以內(nèi)壓縮的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，在其螺桿之間會(huì)形成壓縮腔，從而使得兩個(gè)螺桿之間的容腔逐漸減小，其內(nèi)部的氣體壓力就會(huì)逐漸升高。三種類型的空壓機(jī)都有著各自的特點(diǎn)，哪種空壓機(jī)更適合不同氫燃料電池的需求，需要通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，最終確定一個(gè)最合適的空壓機(jī)類型。太陽(yáng)能電池：通過(guò)車頂太陽(yáng)能電池板收集太陽(yáng)能，直接為電動(dòng)機(jī)供電或?yàn)殡姵爻潆?。自太?yáng)能汽車問(wèn)世以后，各國(guó)針對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)的汽車實(shí)驗(yàn)室屢見(jiàn)不鮮。但是，太陽(yáng)能汽車距離大規(guī)模推廣還有很長(zhǎng)一段距離，影響它進(jìn)一步發(fā)展的因素主要有:第一，太陽(yáng)能目前只能作為輔助能源來(lái)為車輛提供動(dòng)力，它為整車提供的能量只能占到總驅(qū)動(dòng)能量的30%左右。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率尚未取得突破性進(jìn)展，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能支持汽車長(zhǎng)時(shí)間行駛。第二，太陽(yáng)能汽車受陽(yáng)光強(qiáng)弱、太陽(yáng)高度角、氣候等因素的影響較大，這對(duì)太陽(yáng)能汽車在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用造成很大的局限性。雖然通過(guò)DC/DC控制器的最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確跟蹤最優(yōu)工作點(diǎn)，最大程度地利用太陽(yáng)能，但是就目前來(lái)看應(yīng)用現(xiàn)狀仍舊達(dá)不到期望要求。1）串聯(lián)：串聯(lián)混合動(dòng)力汽車是混合動(dòng)力汽車的一種基本結(jié)構(gòu)，其單個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系間的聯(lián)合是車載能量源環(huán)節(jié)的聯(lián)合，即非直接用于驅(qū)動(dòng)汽車的能量的聯(lián)合，并同時(shí)向動(dòng)力裝置供能。串聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成如圖1所示。圖1串聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成串聯(lián)混合動(dòng)力汽車主要包含7種工作模式：純電池組驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)充電、混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制補(bǔ)充充電、混合補(bǔ)充充電、純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和停車補(bǔ)充充電。優(yōu)點(diǎn)：串聯(lián)混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)了車載能量源的多樣化，可充分發(fā)揮各種能量源的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂茖?shí)現(xiàn)它們的最佳組合，滿足汽車行駛的各種特殊要求缺點(diǎn)：機(jī)械能到電能再到機(jī)械能的多重轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在較大的能量損耗。此外，高速行駛時(shí)，內(nèi)燃機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)車輪，電動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)效率下降，限制了高速情況下的能效表現(xiàn)。2）并聯(lián)：并聯(lián)混合動(dòng)力汽車是混合動(dòng)力汽車的一種基本結(jié)構(gòu)，其單個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系間的聯(lián)合是汽車動(dòng)力或傳動(dòng)系環(huán)節(jié)的聯(lián)合，通過(guò)對(duì)不同動(dòng)力裝置輸出的驅(qū)動(dòng)動(dòng)能的聯(lián)合或耦合，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的傳動(dòng)系輸出到驅(qū)動(dòng)輪，滿足汽車的行駛要求。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成如圖2所示。圖2并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成并聯(lián)混合動(dòng)力汽車主要包含6種工作模式：純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)充電、混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)制補(bǔ)充充電、純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和停車補(bǔ)充充電。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)可以共同驅(qū)動(dòng)汽車，能量損耗小，而且動(dòng)力性能好。缺點(diǎn)：由于內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)需要共同驅(qū)動(dòng)車輛，控制系統(tǒng)復(fù)雜，特別是在兩者之間進(jìn)行能量切換時(shí)，難以保持平穩(wěn)和高效的動(dòng)力分配。3）混聯(lián)：為優(yōu)化動(dòng)力傳動(dòng)系的綜合效率，充分發(fā)揮汽車的節(jié)能、低排放潛力，在實(shí)際應(yīng)用中，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系并非單純是簡(jiǎn)單的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)或并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，而是由串聯(lián)式結(jié)構(gòu)和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)復(fù)合組成的串并聯(lián)綜合式結(jié)構(gòu)，即所謂的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中主要有兩種方案：開(kāi)關(guān)式和功率分流式，分別如圖3和圖4所示。開(kāi)關(guān)式混聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車引入了離合器，具有10種工作模式：純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)充電、2種純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、2種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、2種強(qiáng)制補(bǔ)充充電、混合補(bǔ)充充電和停車補(bǔ)充充電模式。功率分流式混合動(dòng)力電動(dòng)車引入了行星輪系，具有5種工作模式：純電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、再生制動(dòng)充電、純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和強(qiáng)制補(bǔ)充充電模式。優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)結(jié)合串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)，混聯(lián)系統(tǒng)能夠兼顧低速和高速的能效，適應(yīng)更多的駕駛場(chǎng)景。此外，混聯(lián)系統(tǒng)可以根據(jù)行駛條件選擇最佳的能量分配方案，既能在低速時(shí)發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，也能在高速時(shí)發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)的效率優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)：混聯(lián)結(jié)構(gòu)集成了串聯(lián)和并聯(lián)兩種架構(gòu)，因此機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及電力管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜，增加了車輛的制造成本和維護(hù)難度。此外，由于需要額外的電力組件和更復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，混聯(lián)系統(tǒng)通常比其他兩種系統(tǒng)更重，這可能會(huì)影響車輛的加速性能和能效。圖3開(kāi)關(guān)式混聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成圖4功率分流式混聯(lián)混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系組成一、填空題1.化學(xué)能電能2.低溫（<100℃）、中溫（100～300℃）和高溫（500～1000℃）3.氫氣噴射器、氫氣循環(huán)泵、氫氣引射器4.純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)混合驅(qū)動(dòng)5.動(dòng)力電池超級(jí)電容動(dòng)力電池+超級(jí)電容二、選擇題1.A2.C3.B4.B5.A三、判斷題1.√2.×3.√4.×四、簡(jiǎn)答題1.質(zhì)子交換膜燃料電池按照反應(yīng)壓力可分為增壓式和常壓式兩種，增壓式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)采用提高空氣供給壓力的方法來(lái)提高燃料電池的功率密度，而常壓式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)則采用環(huán)境壓力（常壓）空氣作為氧化劑。2.燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)形式有燃料電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)和燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)。對(duì)于燃料電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，燃料電池系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過(guò)高壓母線傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車。對(duì)于燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，根據(jù)燃料電池所提供的功率占整車總需求功率的比例不同，其可分為能量混合型和功率混合型兩類。3.燃料電池電動(dòng)汽車的車載儲(chǔ)氫方式包括高壓氫氣儲(chǔ)存、液態(tài)氫儲(chǔ)存、金屬氫化物儲(chǔ)氫、活性炭吸附儲(chǔ)氫、碳納米材料儲(chǔ)氫等。4.燃料電池空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣壓縮機(jī)、中冷器、增濕器、節(jié)氣門組成。5.燃料電池和輔助電池的雙動(dòng)力源結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)如下：1）當(dāng)前燃料電池的動(dòng)態(tài)性能欠佳，而汽車路面功率需求動(dòng)態(tài)性需求較高，燃料電池不能隨時(shí)滿足汽車的功率需求的，增加輔助電池可以起到快速調(diào)節(jié)功率的作用。2）燃料電池最佳的負(fù)荷率在額定功率30%～70%的范圍內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)整車能量效率最佳，增加輔助電池調(diào)節(jié)燃料電池的功率輸出，可使其工作點(diǎn)盡量保持在效率最佳的范圍內(nèi)。3）目前燃料電池的成本還很高，從降低整車價(jià)格的方面來(lái)考慮，可適當(dāng)減小燃料電池系統(tǒng)的額定功率，用輔助電池來(lái)彌補(bǔ)不足的功率輸出，可以在一定程度上降低整車成本。五、思考題1.能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與碳中和目標(biāo)：燃料電池汽車是我國(guó)推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要一環(huán)，通過(guò)使用氫能，可以減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，減少二氧化碳排放，助力可持續(xù)發(fā)展?？稍偕茉吹南{：氫氣可以通過(guò)電解水制備，電力可以來(lái)自于可再生能源（如風(fēng)電、光伏等），燃料電池汽車的發(fā)展有助于提高對(duì)可再生能源的消納能力，促進(jìn)能源多元化和能源安全。交通運(yùn)輸行業(yè)的低碳化：燃料電池汽車在長(zhǎng)途運(yùn)輸和重載運(yùn)輸中具有優(yōu)勢(shì)，與電動(dòng)汽車相比，氫燃料電池汽車可以提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程和更短的加氫時(shí)間，因此更適合商用車輛和重型卡車的推廣。產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升：發(fā)展氫能和燃料電池汽車是新一輪全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的前沿領(lǐng)域。中國(guó)通過(guò)大力發(fā)展這一領(lǐng)域，可以提升在全球清潔能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的話語(yǔ)權(quán)，搶占技術(shù)制高點(diǎn)。2.續(xù)航能力與加氫時(shí)間：燃料電池汽車的續(xù)航能力遠(yuǎn)高于鋰電池汽車，特別是在長(zhǎng)途運(yùn)輸和重載運(yùn)輸領(lǐng)域。加氫過(guò)程通常僅需幾分鐘，而鋰電池的充電時(shí)間較長(zhǎng)，特別是大容量電池的充電。適應(yīng)重載運(yùn)輸和長(zhǎng)途運(yùn)輸：由于氫氣的能量密度較高，燃料電池系統(tǒng)適合應(yīng)用于重型卡車、公交車等需要長(zhǎng)距離行駛或高載重的場(chǎng)景。相比之下，鋰電池在長(zhǎng)距離和高載重情況下表現(xiàn)較為受限。環(huán)境適應(yīng)性：燃料電池在極端溫度下（如低溫環(huán)境）表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，而鋰離子電池的性能在低溫環(huán)境下會(huì)顯著下降，燃料電池汽車能夠在更廣泛的環(huán)境條件下溫度工作。3.提升電堆效率：通過(guò)改進(jìn)燃料電池電堆的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少反應(yīng)中的損失，提高質(zhì)子交換膜的性能，優(yōu)化催化劑的使用，從而提升電化學(xué)反應(yīng)效率。廢熱回收：燃料電池在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生熱量，未來(lái)可以通過(guò)熱管理系統(tǒng)將廢熱回收利用，提高整體能量利用率，例如用于加熱車艙或驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備。系統(tǒng)集成優(yōu)化：通過(guò)將燃料電池與其他能源系統(tǒng)（如鋰電池或超級(jí)電容器）進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)能量的智能分配和管理，從而提高整體效率。開(kāi)發(fā)新型材料：通過(guò)研究和開(kāi)發(fā)更高效的催化劑（如降低對(duì)鉑的依賴）和更耐用的膜材料，提升燃料電池的耐久性和反應(yīng)效率。第5章電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、填空題1、①高電壓；②小質(zhì)量；③較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大的調(diào)速范圍；④高效率、低損耗；⑤電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的安全性必須符合國(guó)家（或國(guó)際）有關(guān)車輛電氣控制安全性能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，裝備有高壓保護(hù)設(shè)備；⑥高可靠性。2、合理性；發(fā)熱情況；可靠性和使用壽命；經(jīng)濟(jì)性。3、磁場(chǎng)定向控制方法（FOC）；直接轉(zhuǎn)矩控制方法（DTC）。4、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；功率轉(zhuǎn)換器；控制器；檢測(cè)器。5、高耐壓；低導(dǎo)通電阻；高頻二、選擇題1、D2、B3、C4、D5、C三、判斷題1、×2、√3、×4、√5、×四、簡(jiǎn)答題1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有哪些特點(diǎn)？1）以電磁轉(zhuǎn)矩為控制目標(biāo)，加速踏板和制動(dòng)踏板的開(kāi)度是電磁轉(zhuǎn)矩給定的目標(biāo)值，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，波動(dòng)小。2）電動(dòng)汽車要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)有較寬的調(diào)速范圍，電機(jī)能在四象限內(nèi)工作。3）為保證加速時(shí)間，要求電機(jī)低速時(shí)有大的轉(zhuǎn)矩輸出和較大的過(guò)載倍數(shù)（2~4），峰值功率一般為額定功率的1.5倍以上，且峰值轉(zhuǎn)矩和峰值功率的工作時(shí)間一般要求在30s以上。4）為保證汽車能達(dá)到最高車速，要求電機(jī)高速區(qū)處有一定的功率輸出。5）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效，電磁兼容性好，易于維護(hù)。6）良好的可靠性、耐溫、耐潮濕，可以在惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。2、結(jié)合直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分析如何通過(guò)系統(tǒng)控制滿足電動(dòng)汽車的使用要求？（1）直流電機(jī)的調(diào)速特性要求：車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)須在低速時(shí)保證有大的轉(zhuǎn)矩輸出，在高速時(shí)保證恒功率輸出轉(zhuǎn)矩，此外應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍。針對(duì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的要求具體如下：1）當(dāng)?shù)陀陬~定轉(zhuǎn)速時(shí)，電樞電流和勵(lì)磁電流被設(shè)定為其額定值，從而保證電機(jī)始終輸出額定轉(zhuǎn)矩。2）在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，電樞電壓達(dá)到其額定值。3）當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于恒功率區(qū)時(shí)，采用弱磁控制，且反電動(dòng)勢(shì)和電樞電流必須保持不變。（2）直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)在直流電機(jī)的四象限工作控制中，直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)VD2和VD3的導(dǎo)通和切斷來(lái)控制，但這種方法本質(zhì)上是在調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的輸入電壓。除此以外，有關(guān)直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)控制方法可以歸納如下：1）改變電樞供電電壓極性，通過(guò)采用供電開(kāi)關(guān)或者接觸器切換供電電壓極性。2）改變勵(lì)磁繞組的供電電壓極性。（3）電動(dòng)汽車直流電機(jī)控制器當(dāng)直流電機(jī)處于四象限工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)加速或者制動(dòng)需要，可通過(guò)調(diào)節(jié)控制降壓調(diào)速或者升壓反饋功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)V1、V2來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速以及反饋發(fā)電需要。作為升壓和降壓電路，功率開(kāi)關(guān)V1、V2的導(dǎo)通時(shí)間相比于截止時(shí)間的長(zhǎng)短決定了單位時(shí)間內(nèi)加載在直流電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組上電壓有效值的大小，也直接決定了直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小和調(diào)速過(guò)程。以一種基于PID閉環(huán)調(diào)控、通過(guò)控制PWM信號(hào)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的控制過(guò)程為例，當(dāng)電機(jī)處于正向電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，關(guān)斷V2，在V1上施加具有一定占空比的PWM脈沖信號(hào)，通過(guò)參考電機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的大小來(lái)設(shè)定合適的占空比，從而實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)在一定電壓驅(qū)動(dòng)下的轉(zhuǎn)速跟隨。當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)回饋時(shí)，關(guān)斷V1，在V2上施加具有一定占空比的PWM脈沖信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反電動(dòng)的升壓調(diào)節(jié)，從而對(duì)供電電源進(jìn)行反向充電。在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)汽車的加速踏板和制動(dòng)踏板給定的是轉(zhuǎn)矩信號(hào)，電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)的是轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)控制電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的控制。3、基于SPWM技術(shù)驅(qū)動(dòng)工作的逆變器具有哪些特征？1）逆變器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓，且系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響。2）相比于常規(guī)六拍階梯波，SPWM調(diào)制出的三相正弦波形所包含的低次諧波較少，在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，可使傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈沖大大減少。3）組成變頻器時(shí)，主電路只有一組可控的功率環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。由于采用不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)接近于１，且與輸出電壓大小無(wú)關(guān)。4、扁線電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)相比，具有哪些優(yōu)勢(shì)？1）較高的功率體積密度?？臻g不變的情況下，用扁線替代圓線，可以增大電機(jī)的槽滿率，產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以相同功率下通常扁線電機(jī)體積更小。2）較低的電磁噪聲。扁線的應(yīng)力、剛性比圓線大，電樞剛度強(qiáng)，多數(shù)噪聲能夠得到抑制；同時(shí)，齒槽力矩較低，也能降低電機(jī)噪聲。3）更好的散熱性能。扁線電機(jī)線與線之間、繞組和鐵心之間接觸面大，散熱好。4）更便于實(shí)現(xiàn)輕量化。傳統(tǒng)的圓線電機(jī)為了防止銅線損傷，通常端部較長(zhǎng)，但是扁線電機(jī)由于扁銅線的剛性和硬度較強(qiáng)，端部可以減小，實(shí)現(xiàn)輕量化。5）更寬的高效區(qū)。雖然扁線電機(jī)的最高效率相較圓線電機(jī)不一定有大幅度提升，但可以獲得更寬的高效工作區(qū)域。5、簡(jiǎn)述交流感應(yīng)電機(jī)矢量控制的基本過(guò)程。矢量控制也稱磁場(chǎng)定向矢量控制，其基本過(guò)程為：依據(jù)三相電機(jī)氣隙中磁場(chǎng)磁勢(shì)及功率不變的原則，通過(guò)正交投影，利用Clarke變換將A-B-C三相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型等效至α-β二相靜止坐標(biāo)系，隨后采用Park變換將兩相靜止坐標(biāo)系等效至ｄ-ｑ兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中來(lái)。在三相靜止坐標(biāo)系至兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換過(guò)程中（3s/2r），電機(jī)定子電流矢量被分解為固定在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系上的兩個(gè)互相垂直的直流分量id和iq。其中id為勵(lì)磁電流分量，iq為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過(guò)在控制端對(duì)兩者大小進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，分別控制磁通和轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)類似直流電機(jī)的控制。五、思考題1、請(qǐng)問(wèn)電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性要求有哪些？1）高效率的電能轉(zhuǎn)換電動(dòng)汽車需要將電池儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的交流電，逆變器在這一過(guò)程中扮演重要角色。因此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要具備極高的電能轉(zhuǎn)換效率，以減少電能損耗，提高整車?yán)m(xù)航里程。高效的逆變器可以減少轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失，提升整體系統(tǒng)效率。例如，使用碳化硅（SiC）作為半導(dǎo)體材料的逆變器，其效率通常高于傳統(tǒng)的硅基（Si）IGBT逆變器，功率轉(zhuǎn)換效率可提升3%至4%，這可以有效延長(zhǎng)5%到10%的續(xù)駛里程，或在保持相同續(xù)航里程的前提下降低電池容量和成本。2）高功率密度電動(dòng)汽車需要緊湊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化車內(nèi)空間，因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要具備高功率密度。這意味著在有限的空間內(nèi)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要提供足夠的動(dòng)力輸出。碳化硅半導(dǎo)體的高頻特性使得逆變器中的線圈和電容可以小型化，從而減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積。這種小型化不僅可以釋放更多的車內(nèi)空間，還可以降低噪音并減少電機(jī)的鐵損。3）高耐用性和可靠性電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是在苛刻的工作條件下，如高溫、高壓、高頻等環(huán)境中。第三代半導(dǎo)體材料碳化硅因其高溫、高頻和抗輻射性能，適合制造更為耐用的功率器件，能夠在更高溫度下運(yùn)行，從而減少冷卻系統(tǒng)的需求，進(jìn)而提升系統(tǒng)的可靠性。相比之下，傳統(tǒng)硅基IGBT可能在高溫下表現(xiàn)不如碳化硅器件穩(wěn)定。4）高轉(zhuǎn)矩輸出和響應(yīng)速度電動(dòng)汽車的加速性能直接與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出相關(guān)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要提供快速的響應(yīng)和高扭矩輸出，以滿足駕駛者的操控需求。為此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的控制策略要精準(zhǔn)、高效，能夠快速調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出。此外，功率模塊的開(kāi)關(guān)頻率越高，控制精度越高，這使得電機(jī)能夠更平滑地提供加速度，提升駕駛體驗(yàn)。5）熱管理能力電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高功率輸出時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，特別是在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或極限工況下。如果熱量無(wú)法有效管理，會(huì)影響系統(tǒng)的效率并縮短使用壽命。碳化硅器件的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它能在高溫條件下保持較高的性能，這使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的散熱需求降低，從而優(yōu)化整車的熱管理系統(tǒng)，減少冷卻系統(tǒng)的體積和能耗。6）降低成本和提升生產(chǎn)可行性盡管碳化硅在技術(shù)上具有顯著優(yōu)勢(shì)，但其成本相對(duì)傳統(tǒng)硅基材料仍然較高。電動(dòng)汽車的大規(guī)模商業(yè)化對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本控制提出了挑戰(zhàn)，制造商需要在性能和成本之間取得平衡。隨著碳化硅材料的產(chǎn)能逐步提升以及制造工藝的優(yōu)化，預(yù)計(jì)成本將會(huì)逐漸下降。未來(lái)，電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)更多地采用碳化硅器件，以達(dá)到降低成本和提升效能的目的。7）噪音與振動(dòng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)會(huì)影響駕駛體驗(yàn)。傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一定的電磁噪聲，但高頻特性的碳化硅逆變器可以減少電機(jī)中的磁滯損耗和渦流損耗，從而減少電磁噪聲和振動(dòng)。這一優(yōu)勢(shì)尤其在高端電動(dòng)汽車中顯得尤為重要。8）系統(tǒng)集成度電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成度有較高要求，整車廠商希望驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠與其他電子元件（如電池管理系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)等）無(wú)縫集成，以減少零部件數(shù)量，提升整車的可靠性和可維護(hù)性。通過(guò)高度集成的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，汽車制造商可以減少線束、連接器和控制器的使用，進(jìn)一步優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)和性能。9）能量回收能力電動(dòng)汽車需要具備較強(qiáng)的能量回收能力，以提高整車的能效。能量回收系統(tǒng)能夠在車輛制動(dòng)或減速時(shí)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在電池中，提升車輛的續(xù)航能力。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要支持能量回收功能，并能夠高效地管理這一過(guò)程。高效的逆變器和電機(jī)控制策略對(duì)于能量回收過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要。10）功能安全與智能化現(xiàn)代電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性有著嚴(yán)格的要求，特別是隨著智能駕駛和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，電驅(qū)系統(tǒng)需要具備更高的功能安全等級(jí)（如ISO26262認(rèn)證）。系統(tǒng)需要能夠監(jiān)測(cè)并及時(shí)應(yīng)對(duì)故障，保證車輛在各種工況下的安全可靠。此外，隨著電動(dòng)汽車智能化趨勢(shì)的推進(jìn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略需要與智能駕駛系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更精確的電力分配和能效管理。總結(jié)：電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性要求主要集中在高效率、高功率密度、高耐用性、快速響應(yīng)、良好的熱管理、成本控制、噪音振動(dòng)控制以及系統(tǒng)集成度等方面。碳化硅作為一種新型半導(dǎo)體材料，在滿足這些需求方面展現(xiàn)出巨大的潛力，盡管目前其成本較高，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)?；a(chǎn)，碳化硅有望在電動(dòng)汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車的性能和經(jīng)濟(jì)性。2、請(qǐng)查閱資料，試分析未來(lái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能增效的發(fā)展方向？SiC在新能源汽車功率模塊的優(yōu)勢(shì)在哪里？電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在效率提升方面的關(guān)鍵技術(shù)和問(wèn)題有哪些？未來(lái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向主要集中在提高能效、優(yōu)化性能和減少能耗與成本。碳化硅材料的獨(dú)特特性使其在電動(dòng)汽車的功率模塊中相比傳統(tǒng)的硅基器件具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：1）更高的效率：SiCMOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）具有更低的開(kāi)關(guān)損耗，這意味著更少的熱量產(chǎn)生，整體效率得到提升。這使得牽引逆變器更加高效，從而延長(zhǎng)行駛里程，并減少對(duì)冷卻系統(tǒng)的需求。2）更高的導(dǎo)熱性：SiC能夠在比硅更高的溫度下工作，從而減少?gòu)?fù)雜冷卻系統(tǒng)的需求，并使系統(tǒng)更加緊湊和輕量化。此外，能夠處理更高溫度也提升了系統(tǒng)的可靠性。3）更小、更輕的系統(tǒng)：SiC可以在更高的頻率下進(jìn)行開(kāi)關(guān)，允許使用更小的無(wú)源元件（如電容器和電感器），從而減小系統(tǒng)的體積和重量。這在電動(dòng)汽車中尤其重要，因?yàn)闇p輕每一公斤的重量都有助于提高能效。4）更高的電壓操作：在800V系統(tǒng)中，SiC器件能夠加快充電速度并減少系統(tǒng)能量損耗，這是延長(zhǎng)續(xù)航里程和保持緊湊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在效率提升方面的關(guān)鍵技術(shù)有：1）功率半導(dǎo)體技術(shù)：功率半導(dǎo)體技術(shù)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率提升的核心，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）是當(dāng)前最具前景的材料。與傳統(tǒng)的硅基IGBT相比，SiC和GaN器件具備更低的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，能夠大幅提升電能轉(zhuǎn)換效率。SiC器件的高頻、高壓特性使其在牽引逆變器中得以廣泛應(yīng)用，能夠減少冷卻需求、提高功率密度、并降低系統(tǒng)體積(ST)(NavitasSemiconductors)。GaN器件則更適合低壓場(chǎng)景，尤其是在車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器中，通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率來(lái)進(jìn)一步降低能量損耗。2）系統(tǒng)集成與輕量化設(shè)計(jì)：未來(lái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將越來(lái)越傾向于集成化和輕量化。通過(guò)將電機(jī)、逆變器和變速箱等多個(gè)功能集成到一個(gè)緊湊模塊中，不僅可以減少系統(tǒng)體積，還能減少電能損耗。高度集成的電驅(qū)動(dòng)模塊不僅能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，還可以減少線纜損耗，從而提高整體系統(tǒng)的效。輕量化設(shè)計(jì)可以減輕車輛整體重量，從而降低能耗并提高續(xù)航里程。這包括更緊湊的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及更輕的材料和結(jié)構(gòu)。3）高效的電機(jī)設(shè)計(jì)：電機(jī)是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，改進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)能夠顯著提高系統(tǒng)效率。近年來(lái)，永磁同步電機(jī)（PMSM）由于其高功率密度和高效率而成為主流選擇。但為了減少對(duì)稀土材料的依賴，無(wú)稀土電機(jī)（如開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)）的研究也成為熱點(diǎn)。無(wú)刷電機(jī)技術(shù)和優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)，能夠有效減少電機(jī)內(nèi)部損耗，提高運(yùn)行效率。4）熱管理技術(shù)：電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的功率半導(dǎo)體和電機(jī)在高功率密度下會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此，如何有效管理熱量是提升效率的關(guān)鍵。SiC器件由于能夠在更高溫度下運(yùn)行，減少了冷卻系統(tǒng)的需求，但仍需要高效的散熱方案來(lái)維持穩(wěn)定的性能。液冷技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)高功率電驅(qū)系統(tǒng)的散熱需求。熱電材料和相變材料等新型冷卻技術(shù)有望進(jìn)一步提高散熱效率并降低系統(tǒng)能耗。5）高壓電氣架構(gòu)：電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在向800V高壓架構(gòu)過(guò)渡，這不僅能夠減少能量傳輸過(guò)程中的損耗，還可以大幅提高充電效率。高壓架構(gòu)使得整車電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加高效，減少電池與電機(jī)之間的電力損耗。800V系統(tǒng)可以縮短充電時(shí)間，提高牽引逆變器和其他功率電子設(shè)備的工作效率。6）能量回收系統(tǒng)：制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是提升能效的重要途徑，未來(lái)將通過(guò)更智能的控制算法來(lái)優(yōu)化能量回收過(guò)程。通過(guò)回收車輛在減速或制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能，可以顯著提高續(xù)航里程。雙向電能流動(dòng)技術(shù)（如車對(duì)電網(wǎng)技術(shù)V2G）也是一個(gè)重要的發(fā)展方向，能夠在必要時(shí)將車輛的儲(chǔ)備電能反饋回電網(wǎng)，進(jìn)一步提升能源利用率。盡管上述技術(shù)在理論上可以顯著提升效率，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)：1）成本問(wèn)題：SiC和GaN器件雖然效率更高，但制造成本相對(duì)較高，尤其是在大規(guī)模應(yīng)用中，如何降低這些新材料的成本是一個(gè)重要挑。2）可靠性和壽命：新型功率半導(dǎo)體材料雖然在高溫、高壓下表現(xiàn)優(yōu)異，但其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，特別是在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。3）系統(tǒng)優(yōu)化和集成挑戰(zhàn)：集成化設(shè)計(jì)在降低系統(tǒng)復(fù)雜性和提高效率的同時(shí)，也帶來(lái)了更高的設(shè)計(jì)和制造難度。系統(tǒng)優(yōu)化和組件之間的兼容性問(wèn)題仍然是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提升效率的重要瓶頸。3、除了提升效率，新能源車輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還有哪些關(guān)鍵技術(shù)？未來(lái)主流的發(fā)展和研究方向有哪些？除了提升效率，新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋從動(dòng)力性能到智能化集成的各個(gè)領(lǐng)域。以下是一些關(guān)鍵技術(shù)和未來(lái)主流的發(fā)展研究方向：1）集成化與模塊化設(shè)計(jì)未來(lái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向是高度集成化。集成化不僅有助于減小體積、降低重量，還可以減少系統(tǒng)中的元件數(shù)量，從而提高可靠性和降低成本。例如，將電機(jī)、逆變器和變速器集成到一個(gè)模塊中，可以簡(jiǎn)化車輛布置并提升能效。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅降低了安裝和維護(hù)成本，還能優(yōu)化空間利用率。2）電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能化控制智能化技術(shù)的發(fā)展，使得電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略日益復(fù)雜且精確。未來(lái)的電動(dòng)汽車將依賴高級(jí)控制算法，如自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制和人工智能算法，以優(yōu)化電機(jī)性能并提高能效。例如，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同駕駛條件調(diào)整電機(jī)輸出，優(yōu)化動(dòng)力傳遞并提高續(xù)航能力。此外，電驅(qū)系統(tǒng)還會(huì)更多地與其他車載系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作，包括電池管理系統(tǒng)（BMS）、制動(dòng)系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng)，形成一個(gè)更加智能的全車控制網(wǎng)。3）電機(jī)技術(shù)的改進(jìn)未來(lái)電動(dòng)汽車的電機(jī)技術(shù)將朝著高效、高功率密度、低噪音方向發(fā)展。近年來(lái)，永磁同步電機(jī)（PMSM）在電動(dòng)汽車中得到了廣泛應(yīng)用，因其較高的功率密度和效率被視為最優(yōu)選擇。然而，永磁電機(jī)中的稀土材料價(jià)格昂貴且供應(yīng)有限，因此無(wú)稀土電機(jī)技術(shù)（如開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)）也成為一個(gè)重要的研究方向。此外，軸向磁通電機(jī)也是一個(gè)新興的方向，它具有更高的功率密度和更緊湊的設(shè)計(jì)，適合于車輛空間有限的應(yīng)用場(chǎng)景。4）熱管理技術(shù)隨著電動(dòng)汽車的功率密度和性能不斷提升，系統(tǒng)的熱管理變得尤為關(guān)鍵。高效的冷卻系統(tǒng)能夠防止電機(jī)和電子器件過(guò)熱，延長(zhǎng)其使用壽命。未來(lái)，液冷技術(shù)將進(jìn)一步取代傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)高功率電驅(qū)系統(tǒng)的散熱需求。此外，熱電材料的研究可能帶來(lái)更智能、更高效的熱管理解決方案，甚至能夠?qū)U熱回收利用，進(jìn)一步提高能效。5）能量回收技術(shù)電動(dòng)汽車中的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)是提升車輛能效的重要技術(shù)之一。未來(lái)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將進(jìn)一步優(yōu)化能量回收的效率，通過(guò)改進(jìn)控制算法，能夠在更多的駕駛情況下高效回收動(dòng)能并儲(chǔ)存在電池中。隨著電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)的結(jié)合，車輛不僅能夠回收行駛中的能量，還能夠與電網(wǎng)交互，實(shí)現(xiàn)車對(duì)電網(wǎng)（V2G）的雙向能量流動(dòng)。6）電池與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化電動(dòng)汽車的電池與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化是未來(lái)研究的重要方向。隨著固態(tài)電池和新型電解質(zhì)材料的進(jìn)展，電池的能量密度和安全性將得到提升。這也意味著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要與電池系統(tǒng)緊密配合，以實(shí)現(xiàn)更高的能效。例如，800V高壓架構(gòu)的引入將減少電能傳輸過(guò)程中的損耗，優(yōu)化電池與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配。7）雙向充電與車載電源管理未來(lái)的電動(dòng)汽車將更加依賴雙向充電技術(shù)，這不僅允許車輛快速充電，還可以在電網(wǎng)需要時(shí)將儲(chǔ)存的電能反饋回去。雙向充電的廣泛應(yīng)用將促進(jìn)**車對(duì)電網(wǎng)（V2G）**技術(shù)的發(fā)展，使電動(dòng)汽車成為智能電網(wǎng)的一部分，幫助穩(wěn)定電網(wǎng)負(fù)荷。此外，車載電源管理系統(tǒng)的智能化將確保在不同場(chǎng)景下能量的最佳分配，如家庭用電、遠(yuǎn)程供電等?？偨Y(jié)：新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)將集中在提高系統(tǒng)集成度、智能化控制、電機(jī)和熱管理技術(shù)的改進(jìn)，以及電池與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化。通過(guò)智能化、模塊化以及與其他車載系統(tǒng)的深度融合，未來(lái)的電動(dòng)汽車將能夠更高效、更可靠地運(yùn)行，滿足全球范圍內(nèi)對(duì)可持續(xù)交通解決方案的需求。這些技術(shù)創(chuàng)新不僅提升了電動(dòng)汽車的性能和續(xù)航能力，還降低了使用成本，使其更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)的研究方向還將側(cè)重于提高技術(shù)的成熟度和降低成本，推動(dòng)新能源汽車的大規(guī)模普及。一、填空題1、鎳鎘電池；鎳氫電池；鉛酸電池；鋰離子電池2、電池額定容量3、內(nèi)短路故障；外短路故障4、液冷系統(tǒng)5、溫度管理二、選擇題DADBB三、判斷題錯(cuò)對(duì)對(duì)對(duì)錯(cuò)四、簡(jiǎn)答題1、答：①高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2~5C，連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電(10s)可達(dá)20C。②高溫時(shí)性能良好：外部溫度為65℃時(shí)，內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好。③即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池也不會(huì)燃燒或爆炸，安全性最好④循環(huán)壽命極好，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%。⑤過(guò)放電到0V也不會(huì)損壞。⑥可快速充電。⑦成本低。⑧對(duì)環(huán)境無(wú)污染。2、答：電池系統(tǒng)的安全管理根據(jù)特定保護(hù)控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池本體的有效管控，從而保證整個(gè)電池儲(chǔ)能單元安全可靠地運(yùn)行，主要包含以下功能:1)故障診斷：檢測(cè)電池組中可能出現(xiàn)的故障或異常，如損壞的單體、電池內(nèi)部短路等。2)保護(hù)措施：當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，BMS采取措施，如切斷電流、發(fā)出警報(bào)，以防止電池進(jìn)一步損壞。3)報(bào)警和通知：在發(fā)生故障或異常時(shí)，BMS向系統(tǒng)管理員或用戶發(fā)送警報(bào)，提醒其采取必要的措施。電池安全管理系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)電池SOC、SOH等運(yùn)行狀態(tài)，防止電池本體和系統(tǒng)出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高電池使用的安全性、穩(wěn)定性和電池之間的均衡性，達(dá)到高效使用電池的目的。3、答：1)電源系統(tǒng)功率狀態(tài)(SOP)估算。精確的SOP估算直接影響電池的過(guò)充電與過(guò)放電，對(duì)于電池安全至關(guān)重要。SOP的應(yīng)用需要與整車控制相結(jié)合，并在整車上動(dòng)態(tài)平滑地變化，確保電源系統(tǒng)安全和整車可靠性。2)絕緣檢測(cè)。絕緣檢測(cè)是主動(dòng)安全管理的重要部分。車輛行駛中部件之間的相互碰撞、摩擦、擠壓可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線絕緣層破損使得整車環(huán)路絕緣下降；下雨天易導(dǎo)致電池箱體內(nèi)出現(xiàn)噴水或?yàn)R水，引起電源系統(tǒng)與整車絕緣性能下降。主動(dòng)安全管理策略加載絕緣檢測(cè)能夠確保電源系統(tǒng)和整車的安全性。3)主動(dòng)安全管理需要精確信息顯示。電動(dòng)汽車儀表顯示內(nèi)容包括SOC、電壓、電流溫度以及告警信息等。有效信息的顯示，能夠提醒駕駛?cè)思皶r(shí)采取措施，主動(dòng)出擊，確保整車資源及人員安全。4)充電安全。充電安全是主動(dòng)安全策略的重要組成部分。為充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)建立通信手段，從而能夠?qū)崟r(shí)獲取電池的安全限值，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)保護(hù)；為電池管理系統(tǒng)增加充電安全的保護(hù)策略，比如電池管理系統(tǒng)主從板生命幀判斷、容量不匹配判斷等。5)基于電池極限信息的安全管理。電源系統(tǒng)是由電芯串并聯(lián)組成，由于木桶效應(yīng)，電池在使用過(guò)程中，總是以電池最高單體電壓、最高溫度等極限信息達(dá)到保護(hù)而終止使用。極限信息的安全保護(hù)策略，能夠有效防止系統(tǒng)安全事故的發(fā)生。6)動(dòng)力電池箱體的安裝。動(dòng)力電池箱體盡可能布置在車輛碰撞的非變性吸能區(qū)域避免發(fā)生擠壓變形；電池支架具有足夠的強(qiáng)度，保證電池系統(tǒng)不脫離車身更不會(huì)侵入客艙；箱體盡量與車身縱梁等固件連接，且單體電池采用獨(dú)立、穩(wěn)定的整體框架式結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定；高壓線路的配置應(yīng)盡量與車身非變形結(jié)構(gòu)相連，同時(shí)加強(qiáng)高壓線的絕緣保護(hù)；設(shè)計(jì)電池避讓機(jī)構(gòu)，避免直接撞擊電池箱，采用吸能型電池架，降低電池碰撞的劇烈程度。4、答：名稱鉛酸電池鎳氫電池鎳鎘電池鋰離子電池工作電壓2.0V1.2V1.2V3.2~3.7V能量密度小于30W·h/kg60~80W·h/kg50W·h/kg100~250W·h/kg循環(huán)壽命300次左右500次左右500次左右大于1000次記憶效應(yīng)無(wú)有有無(wú)優(yōu)點(diǎn)可靠性好、技術(shù)成熟、價(jià)格低可快速充電，高功率放電；能量密度較高，循環(huán)壽命長(zhǎng)可快速充電，價(jià)格便宜，循環(huán)壽命較長(zhǎng)可快速充電，高功率放電，能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)不可快速充電，能量密度低，體積大，壽命短，對(duì)環(huán)境污染大具有一定的記憶效應(yīng)，價(jià)格較高，充放電效率差有記憶效應(yīng)，能量密度低，對(duì)環(huán)境有污染價(jià)格較高，在發(fā)生強(qiáng)烈碰撞或是溫度過(guò)高等情形下，穩(wěn)定性差行業(yè)生命周期成熟期后期成熟期衰退期步入成熟期5、答：飛輪儲(chǔ)能的工作過(guò)程可分為三個(gè)階段：飛輪充電階段，外部電源通過(guò)輸入電路給電機(jī)供電，此時(shí)電機(jī)就作為電動(dòng)機(jī)使用，它的作用是使飛輪加速，儲(chǔ)存能量；能量保持階段，飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)裝置就以最小損耗運(yùn)行；飛輪放電階段，當(dāng)負(fù)載需要電能時(shí)，飛輪給電機(jī)施加轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，通過(guò)輸出電路給外部設(shè)備供電。工作原理圖如下：五、思考題1、答：1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池系統(tǒng)中每個(gè)電池單體的溫度、電壓等參數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)警溫度及電壓時(shí)及時(shí)觸發(fā)警報(bào)并啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池系統(tǒng)中的電壓、溫度不一致性參數(shù)，及時(shí)采取電池均衡措施；開(kāi)發(fā)相應(yīng)的診斷算法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障電池單體并更換維護(hù)。3)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的動(dòng)力電池?zé)崾Э仡A(yù)測(cè)算法，對(duì)有熱失控風(fēng)險(xiǎn)的電池及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。2、答：1)基于新能源汽車運(yùn)行監(jiān)管大數(shù)據(jù)，采取主成分分析、相關(guān)性分析、顯著性分析等方法，篩選與動(dòng)力電池過(guò)充電、熱失控等安全事故有重要相關(guān)性的表征參數(shù)并重點(diǎn)監(jiān)控2)基于新能源汽車運(yùn)行大數(shù)據(jù)，開(kāi)展不同工況下的動(dòng)力電池過(guò)充電、熱失控預(yù)警、健康狀態(tài)估計(jì)、故障診斷等算法的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池健康狀態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)，對(duì)典型電池故障的快速精確診斷以及對(duì)熱失控的提前預(yù)警并開(kāi)展有關(guān)電池維護(hù)，提高動(dòng)力電池系統(tǒng)的使用安全性。3)基于車輛和電池運(yùn)行大數(shù)據(jù)，分析不同駕駛員的駕駛風(fēng)格和電池充電習(xí)慣，針對(duì)性設(shè)計(jì)電池充電策略，優(yōu)化電池工作條件。3、答：1)針對(duì)大容量單體，設(shè)置更加嚴(yán)格的溫度和電壓預(yù)警閾值，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。2)實(shí)現(xiàn)對(duì)大容量電池單體的多維度監(jiān)測(cè)，在電壓、電流、溫度等傳統(tǒng)信息基礎(chǔ)上增加內(nèi)部壓力、極片應(yīng)力和應(yīng)變、氣體組分及濃度等新的監(jiān)測(cè)信息，更加全面的監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。3)基于多維監(jiān)測(cè)信息，開(kāi)發(fā)專門針對(duì)大容量單體的故障診斷和熱失控預(yù)測(cè)算法，更加精確地實(shí)現(xiàn)電池的狀態(tài)估計(jì)、故障診斷和熱失控預(yù)測(cè)。第七章習(xí)題答案一、填空題1、電動(dòng)助力制動(dòng)，電制動(dòng)2、電子控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)3、轉(zhuǎn)向軸助力式，小齒輪助力式，齒條助力式，循環(huán)球式4、間歇性工作，很明顯的短時(shí)間開(kāi)啟和關(guān)閉5、舒適型，運(yùn)動(dòng)型6、電動(dòng)冷卻系統(tǒng)二、選擇題1、A2、A3、D4、D5、A6、A三、判斷題1、正確2、錯(cuò)誤3、錯(cuò)誤4、正確5、正確6、錯(cuò)誤四、簡(jiǎn)答題1、變式無(wú)刷電機(jī)及控制的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）采用轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)（旋轉(zhuǎn)變壓器），實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)。（2）采用矢量控制技術(shù)算法，實(shí)現(xiàn)正弦波控制。（3）繞組電流為正弦波、諧波分量小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低。（4）運(yùn)行平衡性好、噪聲低、響應(yīng)快、定位精度高。（5）與方波驅(qū)動(dòng)比，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。2、沃爾沃動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能優(yōu)異體現(xiàn)在如下方面：（1）低速行駛減小駕駛?cè)说牟倏v轉(zhuǎn)向盤的力，能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)回正。（2）具備不規(guī)則路面激勵(lì)的補(bǔ)償功能，駕駛?cè)瞬恍枰l繁地調(diào)整轉(zhuǎn)向盤。（3）車輛高速時(shí)通過(guò)系統(tǒng)補(bǔ)償控制，消除側(cè)風(fēng)干擾，保證轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。（4）急轉(zhuǎn)彎或有側(cè)氣流時(shí)自動(dòng)調(diào)整，駕駛?cè)藷o(wú)須費(fèi)力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，大幅改善安全性和舒適性。3、主要區(qū)別如下：（1）傳統(tǒng)壓縮機(jī)采用主機(jī)作為動(dòng)力，獨(dú)立式全電動(dòng)壓縮機(jī)直接通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)（2）傳統(tǒng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速受主機(jī)轉(zhuǎn)速限制，獨(dú)立式全電動(dòng)壓縮機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速單獨(dú)可調(diào)（3）傳統(tǒng)壓縮機(jī)受主機(jī)限制轉(zhuǎn)速范圍較小，獨(dú)立式全電動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速范圍較寬。4、真空發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下：（1）考慮到行車時(shí)制動(dòng)的可靠性，根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車上所需的真空泵排氣量的計(jì)算，選擇合適排氣量的電動(dòng)真空泵。（2）考慮到真空泵的使用壽命，應(yīng)采用合適的真空泵控制單元，根據(jù)對(duì)該真空泵試驗(yàn)分析和實(shí)際的汽車操縱需要，使用合適的真空壓力延時(shí)開(kāi)關(guān)，對(duì)真空泵做出實(shí)時(shí)關(guān)閉或開(kāi)啟指令。（3）增加控制單元后，必須配備真空儲(chǔ)能罐，以保證汽車操縱的需要。五、思考題1、優(yōu)勢(shì)如下：（1）更加節(jié)能與環(huán)保。EPS由于沒(méi)有液壓裝置，屬于典型的“按需供能型”（on-demand）系統(tǒng)，即只有轉(zhuǎn)向時(shí)系統(tǒng)才工作，而車輛沒(méi)運(yùn)行或者直線行駛時(shí)不消耗能量，這樣將消耗相對(duì)較少的能量。因而與液壓動(dòng)力系統(tǒng)相比，在各種行駛狀況下均可節(jié)能80%~90%。（2）助力效果更好。EPS可以針對(duì)車輛行駛的各種工況，通過(guò)優(yōu)化助力特性曲線，使得助力更加精確，助力效果更加理想。另外還可以采用阻尼控制減小由路面不平產(chǎn)生的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干擾，保障汽車低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性，提高汽車高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的主動(dòng)安全性能。（3）重量大幅減輕。與HPS相比，EPS的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，零件數(shù)目也大幅減少，因而使得重量大幅減輕，同時(shí)EPS布置更加方便，并且降低了工作時(shí)的噪聲。（4）安全性更好。與HPS比較，當(dāng)EPS出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)電磁離合器立即切斷電機(jī)與減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳送，迅速轉(zhuǎn)入純機(jī)械轉(zhuǎn)向狀態(tài)。另外由于直接由電機(jī)提供助力，因此EPS獨(dú)立于車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作，只要電動(dòng)汽車的DC/DC變換器不發(fā)生故障，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)未起動(dòng)或出現(xiàn)其他故障時(shí)也能提供助力。（5）生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)周期更短。EPS的前期研發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，但是如果設(shè)計(jì)完成，就可以通過(guò)修改相應(yīng)的程序，快速實(shí)現(xiàn)與特定車型的匹配，因而能大幅減少針對(duì)不同車型的研發(fā)時(shí)間。（6）改善了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性。在一定的車速下，當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤一個(gè)角度后松開(kāi)，車輛本身具有使車輛回到直線行駛方向的能力，這是車輛固有結(jié)構(gòu)所決定的。EPS系統(tǒng)可以對(duì)該回正過(guò)程進(jìn)行控制，利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以使車輛獲得最佳的回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，汽車設(shè)計(jì)一旦完成，其回正特性就不能再改變，否則必須改造底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大。（7）EPS效率一般較HPS高，適用車輛范圍廣，尤其適用于電動(dòng)汽車。根據(jù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部位和機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，將電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)向軸助力式、小齒輪助力式、齒條助力式和循環(huán)球式。針對(duì)軸荷較大的乘用車，因?yàn)辇X條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒條是由一個(gè)獨(dú)立的齒輪驅(qū)動(dòng)的，可給系統(tǒng)提供較大的助力，主要用于軸荷較大的乘用車，所以齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更合適。3、為提升電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€(gè)方面：（1）系統(tǒng)集成化：通過(guò)將更多的傳感器和執(zhí)行器集成到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)更加精確和快速的響應(yīng)。例如，集成車輛速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和角度傳感器等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)，并快速調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助力。（2）智能化控制：利用先進(jìn)的控制算法，如模糊邏輯控制、自適應(yīng)控制和智能算法等，可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)駕駛員的行為模式并預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向需求。（3）輕量化設(shè)計(jì)：減輕轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件的重量可以降低系統(tǒng)的慣性，從而提高響應(yīng)速度。采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金或碳纖維復(fù)合材料，可以減輕重量而不犧牲強(qiáng)度。（4）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)電子信號(hào)傳遞駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，而不是傳統(tǒng)的機(jī)械連接。這種系統(tǒng)可以消除機(jī)械延遲，實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)，并允許設(shè)計(jì)更多的控制策略，以改善車輛的操控性和穩(wěn)定性。六、實(shí)踐題1、沃爾沃FH16卡車是瑞典沃爾沃公司生產(chǎn)的重型卡車，以其強(qiáng)大的性能和高效率而聞名。這款車型搭載了沃爾沃動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（VDS），在駕駛舒適性和安全性方面進(jìn)行了顯著提升。沃爾沃FH16卡車配備了強(qiáng)大的D16發(fā)動(dòng)機(jī)，提供高達(dá)750馬力的動(dòng)力輸出，以及3550牛米的扭矩。其底盤設(shè)計(jì)同樣出色，提供了多種驅(qū)動(dòng)配置，包括8x4等，以滿足不同運(yùn)輸任務(wù)的需求。車輛還配備了先進(jìn)的懸掛系統(tǒng)，如8氣囊空氣懸掛，以及輪邊減速橋，確保了車輛在承載重型貨物時(shí)的穩(wěn)定性和通過(guò)性。FH16卡車搭載的VDS系統(tǒng)是一種典型的電液復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，更是重型卡車領(lǐng)域一項(xiàng)革命性的技術(shù)，它極大地提升了重型卡車的駕駛體驗(yàn)和安全性。VDS系統(tǒng)通過(guò)電子控制單元（ECU）實(shí)時(shí)處理來(lái)自多個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，每秒2000次的頻率控制電機(jī)，以糾正意外轉(zhuǎn)向并提供必要的轉(zhuǎn)向輔助。這種系統(tǒng)能夠在高速行駛時(shí)提供卓越的穩(wěn)定性，在低速時(shí)則提供全面的控制能力，有效減輕駕駛員的肌肉壓力。VDS系統(tǒng)的核心優(yōu)勢(shì)在于其能夠自動(dòng)補(bǔ)償不平坦路面的影響，消除方向盤的振動(dòng)和抖動(dòng)，使得在低速行駛時(shí)，如倒車或在狹小空間移動(dòng)，方向盤的阻力可以降低大約75%，這為駕駛員提供了極大的便利和安全性。此外，當(dāng)駕駛員的握力放松時(shí)，方向盤會(huì)自動(dòng)回正，確保車輛保持在正確的方向上。在高速行駛時(shí)，即使面對(duì)惡劣的路面條件或強(qiáng)烈的側(cè)風(fēng)，VDS也能穩(wěn)穩(wěn)地保持車輛的行駛方向。VDS系統(tǒng)還具備穩(wěn)定性輔助功能，能夠預(yù)先防止打滑。系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)卡車的橫擺率，一旦發(fā)現(xiàn)輕微的打滑傾向，就會(huì)激活輔助功能，幫助駕駛員穩(wěn)定車輛，甚至在駕駛員還未察覺(jué)到異常之前就已經(jīng)開(kāi)始介入。此外，VDS系統(tǒng)還具備車道保持輔助功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到卡車有偏離車道的跡象時(shí)，會(huì)通過(guò)輕微轉(zhuǎn)向和方向盤振動(dòng)來(lái)提醒駕駛員，并幫助其將車輛引導(dǎo)回正確的車道。為了滿足不同駕駛員的需求，VDS系統(tǒng)還允許駕駛員根據(jù)個(gè)人偏好調(diào)整方向盤的阻力。這意味著每位駕駛員都可以根據(jù)自己的駕駛習(xí)慣和舒適度來(lái)調(diào)整方向盤的輕重，無(wú)論是在城市街道還是在高速公路上，都能夠享受到個(gè)性化的駕駛體驗(yàn)。2、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steer-by-Wire,SBW）是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)之一，它通過(guò)電子信號(hào)傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，而非傳統(tǒng)的機(jī)械連接。這種系統(tǒng)能夠提高車輛的靈活性和操縱穩(wěn)定性，但同時(shí)也產(chǎn)生了3個(gè)特殊問(wèn)題：路感模擬、執(zhí)行變傳動(dòng)比、系統(tǒng)的安全性問(wèn)題。（1）路感模擬問(wèn)題舉例：在傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，駕駛員可以通過(guò)方向盤感受到道路的反饋力（路感）。然而，在SBW系統(tǒng)中，由于缺乏機(jī)械連接，駕駛員無(wú)法直接感受到這些路感，這就需要通過(guò)模擬的方式重現(xiàn)路感。改進(jìn)意見(jiàn)：1）算法優(yōu)化：可以采用更先進(jìn)的算法來(lái)模擬路感，例如基于車輛動(dòng)力學(xué)模型的算法，結(jié)合實(shí)際的車速、轉(zhuǎn)向角度和路面狀況來(lái)計(jì)算并模擬適當(dāng)?shù)穆犯小?）硬件改進(jìn)：使用高精度的力反饋電機(jī)來(lái)提供更加細(xì)膩和真實(shí)的路感模擬。3）人機(jī)交互研究：進(jìn)行更多的人體工程學(xué)研究，以確定不同駕駛條件下理想的路感反饋。（