电动汽车结构与原理

2024年1月9日发(作者：宝马1系价格图片及报价)

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名词解释

1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。

2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。

3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。

4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。

5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。

/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。

7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。

8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。

9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。

10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。

11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。

12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。

13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。

14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。

15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。

16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。

17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。

18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。

19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。

20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。

21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。

22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。

23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。

24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象.

25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能.

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经受的循环次数。

26.蓄电池内阻：指蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。

27.汽车悬架：指车身（或车架）与车轮（或车桥）之间的一切传动连接装置的总称。

28.充电压差：充电机输出电压与电池电压的压差。

29.轴距：指通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的两垂线之间的距离.

30.最小离地间隙：是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。

31.汽车制动性：指汽车在制动时，能在尽可能短的距离内停车且保持方向稳定，下长坡时能维持较低的安全车速并有在一定坡道上长时间驻车的能力。

32.汽车整备质量：指汽车完全装备好的质量。

33.汽车自重利用系数：指最大载荷与整备质量的比值。

34.车辆的最大总质量：指车辆装备齐全，在满载（载人或载货）状态下，车辆的整体总质量。

35.纯电动传动系的机械效率：经传动系传递到驱动车轮部分的功率占电动机输出功率的比例，一般以百分比表示。

36.自由半径：车轮处于无载荷状态时的半径。

37.静力半径：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面之间的距离。

38.滚动半径：r=S/2πn,式中n为车轮转动的圈数，S为在转动nw圈时车轮滚动的距离。

填空题·

1.电动汽车系统由 动力系统、电气系统、车身系统、底盘系统 四个字系统组成。

2.电动汽车与传统汽车的主要区别在于 动力系统的区别，还有不同的地方是电动汽车可以制动回馈。

3.在电动汽车行驶性能方面通常关注的是电动汽车的 电动汽车的动力性 和 续驶里程。

4.电动汽车发展的关键技术是提高动力电池的性能。

5.铅酸蓄电池正极板是 二氧化铅 物质，负极板是 铅 物质。

6.蓄电池是一种化学电池，其基本组成是电极、电解质、隔膜和外壳四部分。

7.按照蓄电池电解质的不同，可将蓄电池分为 酸性电池、 碱性电池、 中性电池和 有机电解液电池。

8.锂离子电池由 锂原电池 改进发展而来。

9．飞轮电池的飞轮一般采用 碳纤维 材料制成。

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10.电动汽车用动力电池主要有蓄电池、 燃料电池 、 超级电容 、飞轮电池等。

11.电池放电是将电池内储存的 化学能 转化成 电能 的过程。

12.蓄电池的放电参数主要有 放电深度 、 放电率 和 连续放电时间 。

13.电池充电是将外部电源输入蓄电池的 直流电能 转换为 化学能 储存起来的过程。

14.蓄电池的充电参数主要有 充电特性 、 完全充电 和 充电率 。

15.动力电池按其原理主要可分为 生物电池 、 物理电池 和 化学电池 三大类。

16.铅酸蓄电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池和镍氢电池的单体电池电压分别为 2 V、3.6

V、 3.2 V和 1.2 V。

17.铅酸蓄电池的充电过程大致分为 高效 、 混合 和 析气 三个阶段。

18.磷酸铁锂电池的正极材料是 磷酸铁锂 。

19.镍氢电池正极活性物质是 氢氧化镍 ，负极是 储氢合金 ，一般用 氢氧化钾 做电解质。

20.空气电池是以 氧气 作为正极活性物质，以 金属 为负极活性物质。

21.超级电容是利用电极和电解质之间形成的 界面双电层 来存储能量的一种新型电子元件。

22.飞轮电池系统包括三个核心部分： 飞轮 、 电动机－发电机 、 电子变换装置 。

23.影响电池的关键因素是能量密度和使用寿命。

24.电动汽车上，电动机及其控制器是将车载电源的电能转换为 机械能 的动力装置。

25.新能源汽车与普通燃油汽车最重要的区别就在于 电动机驱动系统 。

26.新能源汽车的电动机驱动系统主要由 电气系统 和 机械系统 组成，其中电气系统由

电动机 、 功率转换器 和 电子控制器 三个子系统构成。

27.开关磁阻电动机驱动系统主要由开关磁阻电动机、 功率转换器 、传感器 和 控制器 四部分组成。

28.直流电动机分为 绕组励磁式 直流电动机和 永磁式 直流电动机。

29.绕组励磁式直流电动机根据励磁方式不同，可分为他励式、 并励式 、

串励式 和 复励式 。

30.直流电动机由 定子 与 转子 两大部分构成，定子和转子之间的间隙称为

气隙 。

31.直流电动机转子部分主要包括 电枢铁心 、 电枢绕组 和 换向器 。

32.直流电动机调速系统采用的主要方法是改变 电枢电压 来调速。

33.直流电动机定子中的主磁极作用是 建立主磁场 ，转子的作用是

产生磁场 。

34.直流电动机的特点是 调速性能好 、 起动力矩大 、 控制简单 和

有易损件 。

35.异步电动机按转子结构来分，可分为 笼型异步电动机 和 绕线异步电动机 。

36.交流异步电动机又称 感应电动机 ，是由 气隙旋转磁场 与 转子绕组感应电流

相互作用产生电磁转矩。

37.按电动机的结构和工作原理不同，电动汽车用电动机可分 直流电动机 、交流异步电动机、 永磁电动机 、 开关磁阻电动机 等。

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38.轮毂电动机使用时可分为 减速驱动 和 直接驱动 两大类。

39.开关磁阻电动机运行遵循 磁阻最小 原理。

40.永磁电动机可分为 永磁直流电动机 、 永磁同步电动机 、 永磁无刷直流电动机

和 永磁混合式电动机 。

41.根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机可分为 内置式永磁同步电动机

和 外置式永磁同步电动机 。

42.内置式永磁同步电动机按永磁体磁化方向可分为 径向式 、 切向式 和

混合式 。

43.外置式永磁同步电动机根据永磁体是否嵌入转子铁心中，可以分为 面贴式 和 插入式

两种电动机。

44.轮毂电动机全称是 永磁轮毂同步电动机 ，它把电动机安装在 轮辋 内。

45.电动汽车主要的热源有 电池 、 控制器 和 电动机 。

46.电动机常见的冷却方式有 风冷 和 液冷 。

47.电动机的冷却介质一般选用 水 、 防冻液 或 油 等。

48.为了保证冷却效果，电动机和控制器的安装通常会将电动机安装设计

成有一定的倾角的布置方式，位置较低的水口作为 进水口 ，位置较

高的水口为 出水口 。

49.对于电动机和电动机控制器而言，冷却液一般都是先冷却 电动机控制器 ，后冷却

电动机 。

50.电动机控制器的液冷方式主要是在控制器的 底部 加装循环散热板，电动机的液冷结构主要由 电动机冷却套 和 电动机冷却内套 组成。

51.电动汽车的辅助系统与传统汽车的较大区别主要有 电控助力转向系统 、线控制动系统、 电控悬架系统 和 电动空调系统 。

是 电子控制电动助力转向系统 。

系统主要由 传感器 、 电子控制器 和 执行机构 三大部分组成。

54.线控制动系统可分为两类，即 电子液压式制动系统 和 电子机械式制动系统 。

55.传统的被动悬架主要由 弹性原件 、 减振阻尼器 和 导向机构 三部分组成。

56.电动汽车辅助系统中功耗最大的辅助子系统是 空调系统 。

57.电动汽车的电气系统主要包括 低压电气系统 、 高压电气系统 和 整车网络化控制系统 。

58.电动汽车高压电气系统主要由 动力电池／燃料电池 、 驱动电动机和功率转换器等大功率 、 高电压电气设备 组成。

59.整车控制系统主要包括 整车控制器 、 电动机控制器 能源管理系统 信息显示系统 、 车神控制系统 和 通信系统 。

60.整车控制器是一个 多输入 、 多输出 、模块电路共存的复杂系统。

61.整车控制器接收驾驶员的操作信号和汽车的运动传感器信号，其中驾驶员的操作信号包括 加速踏板信号 、 制动踏板信号 、 换挡位置信号 和 转向角度信号 。

62.电动汽车制动能量回馈过程可分为 续流阶段 、 电流反向阶段 和 回馈能量阶段 。

总线采用 双线串行 通信方式，总线信号利用 差分电压 进行传送。

64.燃油汽车与电动汽车低压电气系统二者主要区别在于，燃油汽车的辅助蓄电池由与发动机相连的 发电机 来充电，而电动汽车的辅助蓄电池则 由动力电池 通过DC/DC变换器.

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来充电。

65.抑制电磁干扰的技术措施主要有 屏蔽 、 滤波 和 接地 三种方法。

66.目前最常见的充电动机就是将交流转换为直流对电池组进行充电，称之为 交流电源充电机 。

67.根据充电动机的安装位置可以将充电动机分为 车载充电机 和 地面充电机 。

68.充电过程大致可分为 恒流阶段 、 恒压阶段 和 截止阶段 。

69.对于动力电池来说，充电模式一般可分为 正常充电模式 、快速充电模式 和 换电模式。

70.充电系统对电池的影响主要分为 对电池性能 的影响、对电池寿命 的影响和 对电池安全 的影响。

71.充电系统分为 家庭用充电设施 和 公共充电设施 两类。

72.目前使用较为广泛的制氢方法是采用 天然气重整 方法。

73.电解水制氢的方法是利用 铁 为负极， 镍 为正极的串联电解槽来电解苛性钾或钠的水溶液来获得氢气和氧气。

74.电动汽车产品的开发概况来说可分为 决策阶段 、 设计阶段 、 试制试验阶段 和 生产阶段 。

75.汽车的主要参数包括 尺寸参数 、 质量参数 和 汽车性能参数 。

76.汽车动力性指标主要包括 汽车的最高车速 、 加速时间 和 爬坡能力、汽车的比功率。

77.汽车行驶阻力由 滚动阻力 、 空气阻力 、 坡度阻力 和 加速阻力 组成。

78.空气阻力分为 压力阻力 和 摩擦阻力 ，压力阻力分为 形状阻力 、 干扰阻力 、 内循环阻力 和 诱导阻力 ，其中， 形状阻力 占压力阻力绝大部分。

79.蓄电池的能量密度和功率密度一定程度上分别决定了电动汽车的 一次充电后的续驶里程 和 加速性，爬坡性和最高车速 。

简答题

1.电动汽车是如何定义的？其优势体现在哪些方面？

电动汽车是指以车载电源（或其他能源）为动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

优点：1.无污染，噪音低2.削峰填谷3.能源效率高，多样化4.结构简单，使用维修方便。

2.从构造和动力性两方面，对电动汽车与传统汽车进行比较分析？

结构特点是灵活，体现在1.能量传递方式不同2.电动汽车驱动系统的布置不同3.储能装置不同。

动力性能上，都能用最高车速，加速性能，和最大爬坡度描述，与传统汽车不同的是，电动汽车存在不同的工作制，即存在瞬时功率，连续功率和小时功率。

3.电动汽车用储能设备的基本要求有哪些？

基本要求：比功率高、比能量大、循环寿命长、安全可靠、成本低、对使用环境温度要求低、能量转换效率高、对环境能够污染小。

4.简述动力电池的结构及性能指标？

动力电池结构：由电极、电解质、隔膜和外壳四部分组成；性能指标：电池的容量、电池的容量、能量密度与功率密度、电池的开路电压、电池的内阻、电池的工作电压、放电终止电压和放电曲线、电池的寿命、电车的温度特性。

5.锂离子电池的结构主要由哪些部分组成？锂离子电池的优点有什么？

锂离子电池结构组成：正极、负极，电解液等组成

优点：能量密度高、输出电压高、循环寿命长、安全性好、自放电小、环保性能好、充电效率高、可实现快速充电、工作温度范围宽。

6.燃料电池按电解质类型可分为哪五大类？其中哪一种最有希望替代内燃机而成为汽车动.

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力源？

分为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池；质子交换膜燃料电池最有希望替代内燃机汽车动力源。

7.超级电容按其结构原理来说是一种什么样的电容器？主要优点有哪些？

是一种利用电极和电解质之间形成的界面双电层来储存能量的电容器；主要优点：功率密度高、充放电循环寿命长、充电时间短、特殊的功率密度和适度的能量密度、储存寿命长、工作温度范围广。

8.飞轮储存器的结构主要由哪些组成？主要优点有哪些？

结构组成：飞轮、电动机—发电机和电力电子变换装置；优点：能量密度高、能量转换效率高、体积小、重量轻，工作温度范围宽、使用寿命长、低损耗低维护。

第四章

9.电动汽车对电动机的性能要求？

性能要求：体积小、重量轻、在整个运行范围内的高效率，低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性、高可靠性、高电压、电气系统安全性高。

10.简述交流异步电动机的结构特点？

结构：由定子和转子、端盖、轴承、机座和风扇等组成

特点：小型轻量化、易实现转速超过10000r/min的高速旋转、高速低转矩时运转效率高、低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围、高可靠性、制造成本低、控制装置的简单化。

11.直流电动机的结构组成及特点？

结构由定子和转子两大部分构成，定子系统由主磁极、机座、换向器核电刷装置组成；转子系统由电枢铁心、电枢绕组和换向器组成。

特点：调速性能好、启动力矩大、控制简单、有易损件。

12.电动汽车的电动机驱动系统主要由哪两大系统组成？它们又分别由哪些主要系统组成？

主要组成：电气系统和机械系统，电气系统由电动机、功率转换器和电子控制器三个子系统构成；机械系统由机械传动和车轮等构成。

13.开关磁阻电动机驱动系统主要由哪四部分组成？各起什么作用？

组成：由开关磁组电动机、功率转换器、传感器和控制器四部分组成；

作用：开关磁组电动机实现电能向机械能转化；功率转换器是连接电源和电动机的开关器件，用于提供开关电动机所需电能；传感器用来反馈位置及电流信号，并传给控制器；

控制器控制功率转换器中主开关器件的工作状态，实现对开关磁阻电动机运行状态的控制。第五章

14.电动汽车上的发热部件有哪些？各部件的冷却形式有哪些？

发热部件有：电池、控制器、电动机等

电池冷却形式：自然散热，采用吹风强制散热；

电动机和控制器：风冷和液冷。

15.简述电动汽车冷却散热的基本要求？

基本要求：需要根据选用的不同部件的散热特点采取相应的冷却措施，还应对各热源部件进行实时监控，形成智能化和自动化控制的循环冷却系统。

第六章

16.电动汽车辅助系统与传统汽车相比有哪些区别？主要原因是什么？

区别有：电控助力转向系统、线控制动系统、电控悬架系统和电动空调系统。

主要原因是：由于电动汽车电动机不存在怠速，尤其对需要液压助力转向的车辆来说，.

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无法像传统汽车一样提供一种持续的动力源，因而，需采用新的转向助力方式。对其它系统也类似。

17.电动空调系统相对于传统汽车空调系统有哪些优点？

优点：减少了对环境的污染、降低了空调系统的能耗、提高了整车的经济性、采用电驱动，噪声较低，可靠性高，故障率低、使用寿命长、减少了整车的重量、可对车厢内的空调进行预先调节，增加乘客的舒适性。

第七章

18.一般电动汽车电气系统的组成有哪些？各起到什么作用？

电气系统组成：1）低压电系统，作用：一方面为灯光、刮水器等车辆的常规低压电器供电，另一个方面为整车控制器、高压电气设备的控制电路和辅助部件供电。

2）高压电器系统，作用：

根据车辆行驶的功率需求完成从动力电池或燃料电池到驱动电机的能量变换与传输过程。

3）整车网络化控制系统，作用：协调控制电动汽车各种电器设备的工作。

19.简述整车控制器的主要功能及其组成？

主要功能：采集加速踏板信号、制动踏板信号及其它部件信号，并作出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。

组成：主要由控制器主芯片、Flash存储器和RAM储存器及相关电路组成。

第八章

20.简述对电动汽车充电系统的性能要求？

性能要求：安全性高、充电效率高、对电池的寿命影响小、适应性强、操作简单。

21.简述电池充电模式有哪些？

充电模式分为三类：正常充电模式、快速充电模式和更换电池模式。

22.简述电动汽车能量补充设备主要分为哪几类？

分为三类：1）是以蓄电池、超级电容等电动汽车为主要目标的充电系统；

2）是为燃料电池电动汽车补充所需燃料补充系统；

3）是金属空气类电池所需的金属燃料板等设备。

23.充电系统对电池的影响有哪些？

影响有：对电池性能的影响、对电池寿命的影响、对电池安全的影响。

第九章

24.电动汽车主要参数包括哪些？主要尺寸参数又有哪些？

主要参数有：尺寸参数、质量参数和汽车性能参数。主要尺寸参数有：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、车头长度和车厢尺寸。

25.电动汽车设计时需要考虑的要素有哪些？

1）要考虑工作环境的多样性，

2）要坚持“三化”原则

3）要与当前的国家标准及行业标准相适应

4）要考虑使用经济性

5)要注重安全性设计

6)要有良好的人机工程特性，优美的外部造型和协调的色彩。

26.电动汽车总体设计要确定的通过性几何参数有哪些?并简述各个参数的特征？

通过性几何参数有①最小离地间隙，特性：汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离；②接近角r1和离去角r2，特性：接近角r1和离去角r2表征了汽车接近或离开障碍物时，不发生碰撞的能力；③纵向通过半径，特性：表征汽车可无碰撞地通过山丘、拱桥等障碍物的能力。

第十章

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27.汽车直线行驶时的总阻力包括哪四部分阻力？其中哪几几部分与车载质量成正比例关系？

总阻力包括：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力;其中滚动阻力、坡度阻力和加速阻力与车在质量成正比关系。

第二章

1、电动汽车的动力性和续驶里程该如何描述？

2、简述电动汽车的构造？

3.以下图2为燃料电池基本原理图，请根据图来说明燃料电池的工作原理、性能特点和分类？

4.电池组的选择与设计应注意哪些问题？

5．镍氢电池的工作原理、结构和性能特征？

第四章

6.以下图1为交流异步电动机工作原理图，请说明交流异步电动机的工作原理。

图1 交流异步电动机工作原理图

7.电动机主要分哪几种类型？每个类型电动机的主要特点有哪些？

8.根据下图直流电动机的工作原理示意图，说明直流电动机的工作原理？

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图 直流电动机的工作原理示意图

第五章

9.电动汽车循环冷却系统设计的步骤？

10.下图为某电动汽车循环水路布置图，请说明电机和电机控制器冷却原理？

第六章

11.下图为EPS的基本组成示意图，说明EPS系统基本组成及其工作原理？

12.电子机械式制动系统（Electro Mechanical Braking）结构组成及工作原理？

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图 汽车线控制动系统结构原理图

1-车轮转速传感器 2-踏板传感器 3-电子控制单元

4-电机制动模块 5-电源 6-通信网络

13.汽车悬架的功用是什么？传统的被动悬架主要由哪三部分组成？为解决什么矛盾而产生电子控制主动悬架？

第七章

14．根据下图说明电动汽车制动能量回馈过程？

图 电动汽车制动能量回馈过程

15.根据整车高压电气系统原理图说明整车高压电气系统组成及工作原理图？

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图 整车高压电气系统原理图

第八章

16.论述电动汽车动力电池充电的三个过程？

第十章

17.电动汽车动力性参数主要包括哪些？各个参数含义？

18.空气阻力可分为哪两部分？其中压力阻力又分为哪四部分？哪一种占的比例最大？空气阻力与迎风面积、行驶速度各成什么关系？而空气阻力功率又与行驶速度成什么关系？

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