汽车基础技术 答案

电动汽车技术习题参考答案第1章绪论思考与实训1．选择题1）对于绝大多数纯电动汽车（尤其是纯电动乘用车）而言，在传动系统中只需设置一个结构简单的单级减速器来完成B作用，即可满足车辆高速、恒功率行驶的需要。A．增速增矩B．减速增矩C．减速减矩D．增速减矩2）在B车速控制技术方案中，驾驶人松开加速踏板，车辆减速行驶乃至停车，仅适用于有前瞻性的车辆减速控制。对于特别急切的制动需求，驾驶人仍然需要踩下D，利用车辆的行车制动器完成紧急制动。A．离合器踏板B．单踏板C．变速器手柄D．制动踏板2．问答题1）简述纯电动汽车的基本原理。纯电动汽车的电能由动力电池提供，并通过国家电网对动力电池进行补充电能，且有交流慢充和直流快充两种充电方法。无论是快充还是慢充，抑或是动力电池向负载放电，均在电池管理系统BMS的控制之下进行，以确保动力电池的充放电电流处于正常范围之内，并有效延长其使用寿命。纯电动汽车工作时，驾驶人通过加速踏板、制动踏板和选档手柄发出主令信号，加速踏板传感器和制动踏板传感器将踏板的行程位移量转变为电信号，通过车载网络系统输入车辆控制器VCU，经处理后VCU给电机控制器MCU发出控制指令信号，对驱动电机进行起动、加速、减速、制动等控制。驱动电机多采用永磁同步电机或三相异步电机。驱动电机将电能转化为机械能，经过单级减速器“减速增矩”后，传输给驱动桥，再由驱动桥驱动车辆行驶。当驾驶人将选档手柄置于D档时，驱动电机正转，车辆向前行驶；当驾驶人将选档手柄置于R档时，驱动电机反转，车辆向后行驶（实现倒车）。无论车辆前进还是后退，驱动电机均处于电动机工况，作为电动机使用。当驾驶人踩下制动踏板，汽车进入制动、减速或下坡滑行工况时，驱动电机在MCU的控制下，转入发电机工况，驱动电机作为发电机使用，进行制动能量回收。电动汽车采用的逆变器，属于双向可逆式逆变器，当驱动电机处于电动机工况时，作为DC-AC逆变器使用；当驱动电机处于发电机工况时，作为AC-DC整流器使用。动力电池通过该DC-DC变换器给低压蓄电池供电。2）简述大众MEB电驱动开发平台的技术特点。MEB开发平台是大众汽车公司于2015年推出的电动汽车模块化开发平台。MEB的全称是ModularElectricDriveMatrix，即模块化电动驱动系统矩阵——通过MEB平台，可以设计、开发出各种型式的电动汽车。MEB平台简化了底盘结构，将动力电池和电驱动系统按照相互独立的模块进行布置，可以根据实际需要进行灵活配置，从而最大程度的满足不同车型的开发需求。MEB平台采用驱动电机、电控（电力电子器件）、变（减）速器“三合一”的电驱动系统，可以最大程度的减小动力系统的体积，给用户带来畅快的驾驶体验。另外，MEB平台还具有优秀的延展性，可以打造不同车身轴距，能够覆盖乘用车、SUV、MPV等车型。目前，大众ID.4CROZZ、ID.4X、ID.6X等电动汽车都出自这一平台。3）简述比亚迪超级e平台的技术特点。比亚迪股份有限公司将其电动汽车开发平台称为e平台。比亚迪e平台历经多年发展，已经完成了多次重要的技术迭代。从最初的e平台1.0版本到2025年3月17日发布的超级e平台，每一次升级均为电动汽车的性能、效率带来大幅度的提升。集成化设计、高压化设计、闪充技术一直是比亚迪电动汽车孜孜以求的目标。超级e平台的核心亮点包括转速高达30511r/min的驱动电机、兆瓦级闪充技术和全新一代车规级碳化硅功率模块，核心“三电”全维升级，刷新多项全球之最。在充电速度上，充电功率高达1兆瓦，实现全球量产车最高峰值充电速度——闪充5min，畅行400km；在动力性能上，达到单模块、单电机输出功率580kW，最高车速超过300km/h。比亚迪超级e平台不仅树立了纯电动时代新的技术标杆，更通过开放的供应链体系带动全产业链的技术升级。从“三电”系统到智能座舱，比亚迪汽车始终践行“工业强国、产业报国”的发展理念，不断开拓创新，为全球汽车工业转型变轨提供“中国方案”。3．实操题略第2章动力电池技术思考与实训1．选择题1）B亦称摇椅电池。A．镍氢电池B．锂电池C．燃料电池D．铅酸电池2）宁德时代NCM811（A）高镍三元锂电池能量密度高，综合性能好，广泛应用于蔚来、小鹏和宝马的电动汽车中，满足了主机厂对长续航和高性能的迫切需求。A．正极材料中，镍钴锰比例为8:1:1B．正极材料中，镍锰钴比例为8:1:1C．正极材料中，钴镍锰比例为8:1:1D．正极材料中，锰镍钴比例为8:1:13）NCM路线和NCA路线是发展三元锂电池的两条技术路线。相比较而言，在高温性能方面B三元锂电池较好；在结构稳定性方面，D三元锂电池较好。A．镍氢电池B．NCMC．铅酸电池D．NCA2．问答题1）简述镍氢电池的工作原理。镍氢电池是将物质的化学反应产生的能量直接转化成电能的一种装置。镍氢电池由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液（30%的氢氧化钾溶液）组成。镍氢电池的性能主要取决于本身的电极反应。充电时正、负极的电化学反应为：正极：Ni(负极：2MH放电时正、负极的电化学反应为：正极：NiOOH+H负极：2M+H2）简述磷酸铁锂电池的工作原理。锂电池是一种锂离子浓度差电池，其正、负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成，正极采用锂化合物（LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4），负极采用锂碳层间化合物LiC6，电解质为六氟磷酸锂（LiPF6）和六氟砷酸锂（LiAsF6）等有机溶液。通过锂离子（Li+）在正负电极间的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。磷酸铁锂电池是第二代车用锂动力电池。磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料的锂电池。目前，在电动汽车动力电池领域，性价比和安全性最好的就是磷酸铁锂电池。磷酸铁锂具有橄榄石晶体结构，适于作为锂电池正极材料使用。3）简述质子交换膜氢燃料电池的工作原理。质子交换膜燃料电池（PEMFC）主要由电极（阴极与阳极）、质子交换膜和催化剂构成。工作时，氢在阳极被转变成氢离子的同时释放出电子，电子通过外电路回到电池阴极。与此同时，氢离子则通过电池内部的质子交换膜（一种高分子隔膜）、电解质到达阴极。在阴极，氧气转变为氧原子，氧原子得到从阳极传过来的电子变成氧离子，与氢离子结合生成水。在电极上的电化学反应如下：阳极：2H阴极：O2总体：2H23．实操题略第3章驱动电机技术思考与实训1.选择题1）滞环比较控制是依靠B的快速变化实现对参考电流的快速跟踪的。A．转子电流B．定子电流C．转子电压D．定子电压2）在基于转子磁场定向的矢量控制中，可以通过控制Cid来进行弱磁，而在直接转矩控制中，必须通过控制BA．交轴电流B．定子磁链C．直轴电流D．转子磁链3）直接转矩控制方式控制的是B，因而不能直接控制id和iA．交轴电流B．定子磁链C．直轴电流D．转子磁链4）基于转子磁场定向的转矩控制，可以通过控制励磁电流iM来控制C_r，通过控制转矩电流iT来控制电磁转矩TM，且两者之间可以实现解耦控制；若控制r恒定，电磁转矩TA．线性B．非线性C．转子磁链D．定子磁链5）无论是基于转子磁场定向的矢量控制，还是直接转矩控制，两者对电磁转矩控制的实质，都是对交轴B的控制，只是具体的控制方式和选择的控制变量不同而已。A．电刷反应B．电枢反应C．电流反应D．电压反应2.问答题1）绘制三相异步电机直接转矩控制系统原理框图，并简要说明其工作原理。下图是三相异步电机直接转矩控制系统原理框图。三相异步电机直接转矩控制系统原理框框图图中，电压源逆变器能控制八个开关电压矢量。将定子磁链实际值与给定值比较后的差值输入磁链滞环比较器，同时将电磁转矩实际值与给定值比较后的差值输入转矩滞环比较器，根据两个滞环比较器的输出，可以选择到合适的开关电压矢量。根据定子三相电压和电流的检测值可以估计出定子磁链矢量的幅值和相位，同时给出转矩值。在图中，仅给出了速度控制环节，也可以在此基础上构成位置控制系统。作为速度控制系统，还可以进行弱磁控制。2）绘制PMSM以定子磁场定向的矢量控制系统简图，并简要说明其工作原理。PMSM以定子磁场定向的矢量控制系统简图如下图所示。该系统采用的是电流可控PWM逆变器，控制的是定子三相电流。图中，在转矩控制外环也可以加上速度控制环和位置控制环。PMSM以定子磁场定向的矢量控制系统简图定子磁链幅值的目标值s*函数发生器FG1根据控制需要给出。s*与实际值s进行比较后，将其差值输入定子磁通调节器，其输出值为∆iM*，以此对函数发生器FG2特性曲线的输出进行修正。iM*与iM以及iT*和iT比较后，分别输入到两个电流调节器。两个电流调节器的输出分别为MT轴系的励磁分量指令值iM定子三相电流iA、iB和iC检测值经变换后得到iq和id，再经计算，便可得到实际值s，同时也可得到负载角δsf。利用负载角δsf可进行dq轴系到MT轴系的变换，可得到iM和iT的实际值。由负载角δsf得到3）绘制PMSM直接转矩控制系统原理框图，并简要说明其工作原理。PMSM直接转矩控制系统原理框图如下图所示。PMSM直接转矩控制系统原理框图具体分析参见教材，在此不再赘述。3.实操题略第4章电力电子技术思考与实训1．选择题1）在电动汽车电力电子技术中，广泛使用的电力电子器件有SCR、GTO、P-MOS、IGBT等，尽管具体器件有所不同，但均是利用其C特性工作的。A．温度B．湿度C．开关D．放大2）可以预知，今后电动汽车将母线电压提升至800V甚至1000V时，以D为代表的宽禁带电力电子器件将大显手身。A．碳（C）B．硅（Si）C．锗（Ge）D．碳化硅（SiC）2．问答题1）简述整流电路的基本原理。以单相半波可控整流电路驱动电阻负载的工作情况威力，简要说明整流电路的基本原理。单相半波可控整流电路驱动电阻负载的工作情况如下图。图中，变压器T起变换电压和隔离的作用，其一次侧和二次侧电压瞬时值分别用u1和u2表示，有效值分别用U1和U2表示，其中U2的大小根据需要的直流输出电压u单相半波可控整流电路及波形电阻负载的特点是电压与电流成正比，两者波形相同。当晶闸管VT处于断态时，电路中无电流流过，负载电阻R两端电压为零，电压u2全部施加于晶闸管VT两端。如在u2的正半周VT承受正向电压期间的ωt时刻，由控制电路（图中未示出）给VT的门极施加触发脉冲（图c），则晶闸管VT立刻导通。忽略晶闸管的导通压降，则直流输出的瞬时值ud与u2相等。至ωt=π，即u2下降到零时，电路中的电流也降至零，晶闸管VT关断，之后ud、id均为零。图d、e分别给出了ud和晶闸管通过控制电路改变触发时刻，则ud和id的波形也随之改变，直流输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在u2的正半周内出现，故称“半波”整流。加之电路中采用了可控器件——晶闸管，且交流输入为单相，故该电路称为单相半波可控整流电路。整流电压ud的波形在一个电源周期中只脉动从晶闸管开始承受正向电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟角，用α表示，也称触发角或控制角。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，称为导通角，用θ表示，θ=π-α。直流输出电压平均值Ud可由下式求得Ud=12π由上式可见，当α=0时，整流电路输出的直流电压平均值Udo最大，Udo=Ud=0.45U2。随着α的增大，Ud逐渐减小，当α=π时，整流电路输出的直流电压平均值Udo最小，Udo=Ud=0。在该电路中，晶闸管VT的α移相范围为这种通过动态调节触发延迟角α，进而动态调节整流电路输出直流电压值Ud的控制方式，称为相位控制方式，简称相控方式，亦称移相控制方式。2）简述逆变电路的基本原理。下面以图1为例，说明单相桥式逆变电路的基本工作原理。在图1a中，S1~Sa)基本电路b)驱动阻感负载时的电流波形图1逆变电路及其波形分析当开关器件S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正；当开关器件S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。通过一定的频率，对开关器件S1、S4和S当负载为电阻时，负载电流io和负载电压uo的波形相同，相位也相同；当负载为阻感时，io相位滞后于uo假设在t1时刻之前，开关器件S1、S4处于导通状态，S2、S3处于截止状态，负载电流io和负载电压uo的波形均为正。在t1时刻切换工作状态，S1、S4转为截止状态，S2、S3转为导通状态，则负载电压uo的极性立刻变为负。但是，由于负载中有电感存在，负载电流io的极性无法立即变成负，而是继续维持原方向。此时，负载电流从直流电源的负极流出，经S2、负载和上述分析，是基于开关器件S1~S3）简述DC-DC变换电路的基本原理。直流-直流变流电路（DC-DCConverter）包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路（DCChopper），其功能是将直流电变换为另一固定电压或可调电压的直流电。斩波电路一般是指直接将直流电变换为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入、输出之间的隔离，因此也称为直-交-直电路。下面以降压斩波电路威力，简要说明DC-DC变换电路的基本原理。降压斩波（BuckChopper）电路的原理图及工作波形如图1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。电路中设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供续流通道。a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形图1降压斩波电路的原理图及波形降压斩波电路主要用作电子电路的供电电源，也可驱动直流电机或给蓄电池充电，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图1a中Em所示。若负载中无反电动势时，只需令Em=0在电动汽车中，采用降压斩波电路构成的DC-DC变换器主要用于将动力电池的高电压变换为车身电器设备需要的低电压（12V系统）并给电动汽车的辅助蓄电池（12V系统）充电。如图1b中开关管V的栅极电压uGE波形所示，通过控制电路（图中未示出）在t=0时刻驱动开关管V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E在t=t1时控制开关管V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L至一个周期T结束，再驱动开关管V导通，重复上述过程。当电路处于稳态时，负载电流在一个周期内的初值和终值相等，如图1b所示。当电流连续时，