2025年新能源汽车试验学张代胜主编课后习题答案

2025年新能源汽车试验学张代胜主编课后习题答案一、电池系统试验1.锂离子电池容量测试的标准流程及关键参数锂离子电池容量测试需遵循GB/T31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》及GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》。标准流程如下：（1）预处理：将电池在25±2℃环境中静置2h，使其温度均匀；以0.5C恒流充电至充电截止电压（如三元锂电池4.2V），转为恒压充电至电流降至0.05C，完成满电状态（SOC100%）。（2）放电容量测试：以1C恒流放电至放电截止电压（如三元锂电池2.5V），记录放电时间及放电容量（容量=电流×时间）；放电过程中每10s采集一次电压、电流、温度数据。（3）充电容量测试：重复步骤（1）的充电过程，记录充电容量，与放电容量对比，计算库仑效率（库仑效率=放电容量/充电容量×100%）。关键参数包括：放电电流倍率（影响容量测试准确性，高倍率放电因极化效应会降低实测容量）、截止电压（需严格按电池规格书设定，过低会导致过放损伤）、环境温度（温度每降低10℃，容量约下降5%-8%，需恒温控制）、静置时间（确保电池内部反应平衡，避免动态内阻干扰）。2.电池热失控扩展试验的操作要点及判定标准依据GB38031-2021《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，热失控扩展试验用于验证电池包在单电芯热失控后是否引发相邻电芯连锁反应。操作要点如下：（1）试验准备：选取完整电池包，安装温度传感器（每电芯表面及电池包关键位置布置，精度±1℃）、电压采集模块（监测电芯电压变化），固定于防爆试验舱内，舱内通风速率≤0.1m³/min。（2）触发单电芯热失控：通过加热棒（功率≥500W）接触目标电芯表面，以5-10℃/min速率加热至电芯电压骤降（降幅≥80%初始电压）或温度≥500℃，确认热失控触发。（3）监测扩展过程：持续记录所有电芯温度，若60min内未出现其他电芯温度≥200℃或电压骤降，则判定无扩展；若出现≥1个相邻电芯热失控，则判定扩展发生。判定标准：电池包需满足“热失控后5min内无明火、无爆炸，且热失控不扩展至其他电芯”，否则视为不通过。二、电机及控制器试验3.驱动电机系统效率MAP测试方法及数据处理效率MAP测试需搭建电机测试台架（包括测功机、功率分析仪、温度传感器），依据GB/T18488-2015《电动汽车用驱动电机系统》。具体步骤：（1）台架校准：确认测功机扭矩精度（≤±0.5%）、转速精度（≤±0.1%），功率分析仪电压/电流精度（≤±0.2%）。（2）工况点选择：覆盖电机常用工作区间，转速范围取0至最高转速（如12000rpm），扭矩范围取0至峰值扭矩（如300N·m），按网格法划分（如转速间隔500rpm，扭矩间隔20N·m），重点加密常用区域（如2000-6000rpm，50-200N·m）。（3）单点效率测试：对每个工况点，调节测功机加载至目标扭矩，稳定30s后采集电机输入功率（直流侧电压×电流）、输出功率（扭矩×转速×2π/60），计算效率η=（输出功率/输入功率）×100%。（4）MAP绘制：将各点效率值通过插值法拟合为二维等高线图，标注高效区（η≥90%区域）及峰值效率点（通常位于额定转速-额定扭矩附近）。数据处理需注意：扣除台架损耗（空转时输入功率作为损耗值），温度修正（电机绕组温度每升高10℃，铜损增加约4%，需将数据统一修正至25℃），以及排除瞬态波动（取稳定30s内的平均值）。4.电机控制器故障诊断功能验证方法依据ISO13286-3:2013《道路车辆电气/电子驱动系统第3部分：故障诊断系统》，验证步骤如下：（1）注入故障：通过仿真软件（如VectorCANoe）或硬件短路/断路工具，模拟以下故障：传感器类：旋转变压器信号断线（模拟输出电压为0V）、温度传感器开路（模拟电阻值无穷大）；执行器类：IGBT驱动信号短路（强制某相上桥臂导通）；通信类：CAN总线帧ID错误（发送非法ID的报文）。（2）监测响应：通过CAN总线读取控制器故障码（DTC），观察故障指示灯（MIL）是否点亮，记录故障触发时间（需≤200ms）、故障等级（警告/限制功率/停机）。（3）容错验证：针对可容错故障（如单温度传感器失效），检查控制器是否切换备用策略（如使用相邻传感器值替代），并保持电机输出功率≥80%额定功率。验证要点：需覆盖所有预设故障模式（通常≥20种），故障注入与响应时间需同步记录（精度≤1ms），确保故障码符合SAEJ1939标准（P0xxx-P3xxx类）。三、整车性能试验5.新能源汽车续驶里程测试的两种方法对比（CLTC与NEDC）CLTC（中国轻型汽车测试循环）与NEDC（新欧洲驾驶循环）是当前主流的续驶里程测试标准，对比如下：（1）循环结构：NEDC：由4个市区循环（平均速度19km/h，最高50km/h）和1个郊区循环（平均速度62km/h，最高120km/h）组成，总时长1180s，总里程11.02km；CLTC：分为低速（0-50km/h，占比53%）、中速（50-80km/h，占比32%）、高速（80-130km/h，占比15%）三个阶段，总时长1800s，总里程14.48km，更贴近中国实际路况（高速工况占比提升，急加速/减速次数增加）。（2）测试方法：NEDC：采用转鼓试验台，环境温度23±2℃，车辆预处理至SOC100%，按循环工况运行至SOC≤5%，记录消耗电量，续驶里程=（测试里程×100%）/（1-5%）；CLTC：同样在转鼓台架进行，但增加了空调开启条件（制冷设定22℃，风速2档），更接近用户实际使用场景；续驶里程计算需考虑低温（-7℃）和高温（35℃）下的修正系数（如低温续驶里程=常温值×0.7）。（3）结果差异：CLTC因高速工况占比高、循环时间长，测试续驶里程通常比NEDC低10%-15%（如某车型NEDC续航500km，CLTC约430km），更能反映真实用车场景。6.整车充电兼容性试验的核心项目依据GB/T18487.1-2015《电动车辆传导充电系统第1部分：通用要求》，核心测试项目包括：（1）充电连接确认：验证车辆与充电桩的物理连接可靠性。通过机械拉力测试（沿充电枪轴线施加50N拉力，持续1min，无松脱），并检测CC（充电连接确认）信号电压（连接后CC1电压应从12V降至6V±0.5V）。（2）充电参数协商：模拟充电桩与BMS的CAN通信，验证充电电压/电流的匹配性。需测试：最高允许充电电压（BMS发送的Vmax与充电桩输出电压的差值≤5%）；最大允许充电电流（BMS发送的Imax与充电桩输出电流的差值≤10%）；充电模式切换（如从恒流充电转为恒压充电时，电流应平滑下降，无突变）。（3）充电过程监控：监测充电期间的关键参数：电池温度（任意电芯温度≥55℃时，BMS应发送降流指令，电流降至≤0.3C）；充电电流波动（纹波系数≤5%，避免对电池造成高频损耗）；SOC显示精度（仪表显示值与BMS实际值的误差≤2%）。（4）异常情况处理：模拟以下故障并验证保护功能：充电枪意外拔脱（CC信号中断后，车辆应在200ms内切断高压回路，无电弧产生）；过压/过流（充电桩输出电压超过Vmax+10%时，车辆应立即终止充电，切断接触器）；通信中断（CAN总线断开后，车辆应在500ms内进入安全状态，充电电流降至0）。四、环境与可靠性试验7.动力电池低温放电性能试验步骤及数据处理依据GB/T31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》，试验步骤如下：（1）预处理：电池在25±2℃下满充（SOC100%），静置2h至温度均匀。（2）低温暴露：将电池放入高低温试验箱，以≤3℃/min速率降温至-20℃±2℃，静置16h（确保电芯内部温度与箱温一致，温差≤2℃）。（3）低温放电：以1C恒流放电至截止电压，记录放电容量（C_low）；同时采集放电过程中的电压曲线（注意放电初期因内阻增大，电压会骤降，需区分正常极化与异常衰减）。（4）恢复测试：将电池返回25℃环境，静置2h后满充，测试常温放电容量（C_room），计算低温容量保持率=（C_low/C_room）×100%。数据处理需注意：低温下电池内阻增大（约为常温的3-5倍），导致放电平台电压降低（如三元锂电池常温放电平台3.6V，-20℃时降至3.0V）；容量保持率需≥70%（国标要求），否则视为低温性能不达标。8.整车振动耐久性试验的加载规范及评价指标参考GB/T28382-2012《电动汽车用动力蓄电池包和系统振动试验方法》，试验加载规范如下：（1）振动方向：依次进行X（车辆前后）、Y（车辆左右）、Z（车辆上下）三个方向，每个方向振动时间≥10h。（2）振动频率：采用扫频方式（5-500Hz），加速度谱密度（PSD）根据车辆实际路况确定（如城市道路PSD=0.04g²/Hz@50Hz，高速路PSD=0.02g²/Hz@100Hz）。（3）加载等级：分三个阶段：初始阶段：5-100Hz，加速度0.5g，持续2h（模拟轻微颠簸）；强化阶段：100-300Hz，加速度1.5g，持续6h（模拟减速带、坑洼路）；极限阶段：300-500Hz，加速度2.5g，持续2h（模拟极端路况）。评价指标包括：结构完整性：试验后电池包无壳体开裂、螺栓松动（力矩损失≤10%）、高压接插件松脱；电性能稳定性：试验后容量保持率≥95%（与试验前相比），内阻增长率≤15%；绝缘性能：高压部件对壳体绝缘电阻≥100MΩ（500V兆欧表测量）。五、智能网联新能源汽车专项试验9.自动泊车系统（APA）充电场景测试要点针对支持自动泊车到充电桩的智能系统，测试要点包括：（1）车位识别：在地下车库（光照强度50-500lux）、露天停车场（光照强度5000-10000lux）等场景，测试系统对充电车位（带充电桩标识）的识别率（需≥95%），误识别率（误将普通车位识别为充电车位的概率≤1%）。（2）路径规划：模拟充电车位被部分遮挡（如旁边有障碍物，剩余宽度为车宽+30cm），验证系统能否规划无碰撞路径（最小转弯半径≤5m，路径与障碍物间距≥20cm）。（3）充电对接：车辆停入后，测试充电枪自动对接精度（枪口与充电口中心偏差≤10mm），对接过程中是否触发防夹功能（施加50N阻力时，对接机构应停止并回撤）。（4）异常处理：模拟充电桩故障（充电口盖未打开），系统应自动报警并退出泊车，重新规划至备用车位（响应时间≤5s）。10.V2G（车辆到电网）双向充电功能验证方法依据GB/T34657.2-2017《电动汽车传导充电互操作性测试规范第2部分：车辆到电网应用》，验证步骤如下：（1）并网前测试：电能质量：车辆作为电源时，输出电压总谐波畸变率（THD）≤5