新能源汽車概論 第2版 習題答案 高建平

第1章1.汽車能源的發(fā)展歷程先后為：蒸汽機汽車、早期電動汽車、內(nèi)燃機汽車、現(xiàn)代電動汽車。2.現(xiàn)代電動汽車是指主要以動力電池或超級電容為能量源、全部或部分由電機驅動的汽車。通常分為純電動汽車、插電式（增程式）汽車和燃料電池汽車等幾類。3.新能源汽車是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車。按照能量源的不同，可將新能源汽車分為電動汽車、新型電動汽車、動勢能汽車等。4.由汽車能源的發(fā)展歷程可以看出是一個“脫碳加氫”的過程，與能源發(fā)展相對應，新能源汽車的發(fā)展也存在著相同的歷程。2010年左右主要發(fā)展的新能源汽車為微混、輕混型，主要還是以化石能源（包括柴油、汽油等）為主，經(jīng)過幾年的發(fā)展逐漸發(fā)展到深混（主要包括插電式、增程式），燃料從化石能源向電能轉型，多元化并存的過渡時代，插電式混合動力（增程式）電動汽車、純電動汽車競相發(fā)展；2025年之后，進入基本單一的氫能源汽車時代（或者說擺脫依賴石油的汽車時代），燃料電池汽車將會是汽車產(chǎn)業(yè)的主流。5.石油短缺、環(huán)境污染、政策環(huán)境。6.一是插電式混合動力乘用車技術取得較大進展；二是純電動汽車技術日益成熟，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化條件；三是燃料電池汽車技術取得重要進展；四是關鍵零部件產(chǎn)業(yè)化技術明顯提高，部分關鍵技術取得突破。第2章1.無污染，噪聲低；能源利用效率高，使用成本低；簡單可靠、使用維修方便；平抑電網(wǎng)的峰谷差。2.傳統(tǒng)集中驅動系統(tǒng)；無變速器集中驅動系統(tǒng)；集成式集中驅動系統(tǒng)。3.電池單獨驅動式純電動汽車；超級電容單獨驅動式純電動汽車；復合電源驅動式純電動汽車；雙源驅動式純電動汽車。4.電池單獨驅動式純電動汽車的結構及控制系統(tǒng)比較簡單，維護、使用成本較低，能夠實現(xiàn)零排放。電池不能接受大電流充放電，能量回收的效率較低，充電時間長、續(xù)航里程短，電池的比能量、比功率相對較低，致使純電動汽車不能滿足各種行駛工況。5.雙源快充純電動客車資源利用率高，充分利用已有線網(wǎng)，可以實現(xiàn)“多線路運行，共享網(wǎng)線充電”，通過動力電池不同容量的模塊化配置以及智能在線快充管理，提高了網(wǎng)線利用率。動力電池掛網(wǎng)智能快速充電，大大節(jié)約了基礎設施用地，有效擴大了純電動客車的運營規(guī)模。6.動力性：最高車速、最大爬坡度、加速時間。經(jīng)濟性：能量消耗率、續(xù)航里程。第3章1.(1)與普通燃油汽車相比，PHEV最大的特點是將純電動驅動系統(tǒng)和混合動力驅動系統(tǒng)相結合。短距離行駛時采用純電動驅動，長距離行駛時采用混合動力驅動系統(tǒng)，可以減少有害氣體、溫室氣體的排放，大大降低整車的燃油消耗，提高燃油經(jīng)濟性。(2)與純電動汽車比較，PHEV擁有純電動汽車的全部優(yōu)點。在相同行駛里程條件下PHEV的電池組比較小，電池容量只需要純電動汽車的30%～40%，無須配備大容量的動力電池，可以大幅降低制造成本；當電池組soc值降低到一定限值時，轉為電量維持模式運行，避免了電池組的過放電，有效延長了電池壽命，也不需要周轉電池，可在停車場進行充電，也不需要建立充電站，還不需要大量的換電設施和工作人員，降低了成本。(3)與混合動力汽車比較，PHEV算是配有一種車載充電裝置的電動汽車，可利用外部公用電網(wǎng)對車載動力電池進行均衡充電，減少對石油的依賴，同時又能改善電廠發(fā)電機組效率，削峰填谷，緩解供電壓力。2.(1)在交通運輸領域可以減少石油的消耗：PHEV不必給車加油或者只需要很少的汽油，因此節(jié)約了大量的石油。這將對經(jīng)濟、環(huán)境和政治產(chǎn)生長期的影響。(2)減少排放：由于汽油的消耗減少，隨著PHEV的大規(guī)?；?，則整體的排放將大大減少。電能的集中產(chǎn)生比汽油機驅動汽車效率高得多，排放少得多。城鎮(zhèn)的排放和邊遠地區(qū)的排放能夠緩和人口密集的大都市的嚴重污染。隨著電能越來越多地來自于可再生能源，整個排放將進一步減少。(3)節(jié)約能源成本：PHEV以純電動模式行駛時，由于每等效能量單元的電比油便宜，則每千米所消耗的電能成本比汽油便宜。(4)節(jié)省維修成本：PHEV有助于節(jié)約維修成本。因為可以再生制動，所以制動系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修，如制動片的更換和制動液的更換次數(shù)減少。由于發(fā)動機有時不工作或工作時間大為減少，發(fā)動機油的更換周期和其他維護項目的周期變長。(5)備份功率：當使用雙向充電機時，PHEV可以用作備份能量源。一個典型的PHEV動力電池組能夠提供給家庭或辦公室數(shù)小時的3～10kW.h的功率，并且車載發(fā)動機-發(fā)電機/電動機通過產(chǎn)生電能，進一步延長了供電的時間。(6)報廢動力電池的使用：PHEV上不再能滿足車輛使用要求的電池可用來儲存電網(wǎng)電能，實現(xiàn)電壓的管理、系統(tǒng)的穩(wěn)定以及電力電網(wǎng)的頻率管理。特別是隨著越來越多的再生能源輸入電力電網(wǎng)中，頻率管理和穩(wěn)定性日漸重要。這些“退休的”電池仍然具有30%～50%的初始電能容量，足以實現(xiàn)上述功能。3.(1)與純電動汽車比較，E-REV的特點與PHEV類似，都可以縮小動力電池的容量，降低成本，且增大了續(xù)駛里程。(2)與傳統(tǒng)混合動力汽車比較，E-REV最大的特點是也可以進行外接充電，盡可能利用晚間低谷電或午間駕乘人員的休整間隙充電，進一步提高了能源利用率；E-REV采用電機直驅，無變速器和離合器，結構簡單；采取電池擴容的方式，增加了純電動工作模式的行駛距離。(3)與插電式混合動力汽車比較，E-REV最大的特點是由于動力電池容量的增大以及驅動系統(tǒng)設計的不同，在電能充足的條件下行駛時，發(fā)動機不參與工作。也就是說，E-REV必須在所有的工作模式下都維持純電驅動模式，因此，這種類型的車輛不需要像PHEV那樣對其工作模式進行特定的說明。E-REV采用電機直驅，結構簡單，而PHEV采用機械動力混合結構，有離合器、變速器等，結構較復雜。在增程器設計方面，E-REV允許將發(fā)動機的功率顯著降低，發(fā)動機所提供的動力不需要達到車輛動力性能所需的峰值功率，僅滿足車輛行駛所需要的持續(xù)動力需求即可。4.插電式混合動力汽車是指可使用電力網(wǎng)(包括家用電源插座)對車載可充電動力電池進行充電的混合動力汽車。5.増程式電動汽車是以電能為主要驅動能源，發(fā)動機為輔助動力源的一種兼有外接電源充電和車載自供電功能的電動汽年。6.能量消耗率和續(xù)駛里程。第4章1.(1)燃料電池(FC)是一種化學電池，它直接把物質(zhì)發(fā)生化學反應時釋放出的能量變換為電能，工作時需要連續(xù)地向其供給燃料和氧化劑。由于它是把燃料通過化學反應釋放出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。(2)燃料電池堆是由兩個或多個單體電池通過緊固結構組成的、具有共用管道和統(tǒng)一輸出的組合體。(3)車載儲氫系統(tǒng)是指從氫氣加注口至燃料電池進口，與氫氣加注、儲存、輸送、供給和控制有關的裝置。2.質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)。3.燃料電池、高壓儲氫罐、輔助動力源、DC/DC變換器、驅動電機、整車控制器。4.壓縮氣體形式儲氫、液態(tài)儲氫、可逆金屬氫化物儲氫、碳納米纖維儲氫。5.(1)純?nèi)剂想姵仳寗拥娜剂想姵仄嚕?2)燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅動(FC+B)的燃料電池汽車；(3)燃料電池與超級電容聯(lián)合驅動(FC+C)的燃料電池汽車；(4)燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅動(FC+B+C)的燃料電池汽車。6.燃料電池電動汽車與燃機汽車和純電動汽車相比，具有以下優(yōu)點。(1)效率高。燃料電池的工作過程是化學能轉化為電能的過程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉換效率較高，可以達到30%以上，而汽油機和柴油機汽車整車效率分別為16%～18%和22%～24%；(2)續(xù)航里程長。采用燃料電池系統(tǒng)作為能量源，克服了純電動汽車續(xù)航里程短的缺點，其長途行駛能力及動力性已經(jīng)接近于傳統(tǒng)燃機汽車；(3)綠色環(huán)保。燃料電池沒有燃燒過程，以純氫作燃料，生成物只有水，屬于零排放。采用其他富氫有機化合物用車載重整器制氫作為燃料電池的燃料，生產(chǎn)物除水之外還可能有少量的CO2，接近零排放；(4)過載能力強。燃料電池除了在較寬的工作圍具有較高的工作效率外，其短時過載能力可達額定功率的200%或更大；(5)低噪聲。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉換裝置，除了空氣壓縮機和冷卻系統(tǒng)以外無其他運動部件，因此與燃機汽車相比，運行過程中噪聲和震動都較?。?6)設計方便靈活。燃料電池汽車可以按照X-By-Wire的思路進行汽車設計，改變傳統(tǒng)的汽車設計概念，可以在空間和重量等問題上進行靈活的配置。燃料電池電動汽車具有以下缺點：(1)燃料電池汽車的制造成本和使用成本過高；(2)輔助設備復雜，且質(zhì)量和體積較大；(3)啟動時間長，系統(tǒng)抗震能力有待進一步提高。此外，在FCEV受到震動或者沖擊時，各種管道的連接和密封的可靠性需要進一步提高，以防止泄漏，降低效率，防止嚴重時發(fā)生安全事故。第5章1.原理：電池在充電時，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入負極中；放電時，鋰離子從負極脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入正極材料晶格中。在整個充放電過程中，鋰離子往返于正負極之間。2.(1)超級電容器是一種具有超級儲電能力、可提供強大脈沖功率的物理二次電源。它是介于蓄電池和傳統(tǒng)靜電電容器之間的一種新型儲能裝置。(2)臨界運行點對應的轉速稱為臨界轉速，是開關磁阻電機運行和設計時要考慮的重要參數(shù)。第一臨界轉速是開關磁阻電機開始運行于恒功率特性的臨界轉速，定義為開關磁阻電機的額定轉速，對應的功率即為額定功率；第二臨界轉速是能得到額定功率的最高轉速，是恒功率特性的上限，可控條件都達到了極限，當轉速再增加時，輸出功率將下降。(3)整車控制器是電動汽車的關鍵部件，它基于人的操控指令、車速等整車的狀態(tài)信息以及各個組成部件的狀態(tài)信息等，實施駕駛人的指令解析、依據(jù)制定的控制策略進行動力分配控制。依據(jù)動力電池組等的能量狀態(tài)進行能量管理、對各個組成部件進行信息監(jiān)控和故障診斷等，并輸出合理的指令到電機、發(fā)動機以及動力耦合裝置等，滿足汽車的行駛要求。3.電池管理系統(tǒng)由電池控制單元、主/輔充電器、熱管理系統(tǒng)、SOC估計、電池警報裝置、模塊傳感裝置、安全模塊構成。電池管理系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)估計、能量管理、熱管理、安全管理和通信功能等。4.(1)永磁同步電機與其他電機相比，具有以下特點：結構簡單，運行可靠。電機可以在較低的轉速下保持同步運行，調(diào)速范圍寬。體積小，質(zhì)量小。(2)永磁同步電機的運行特性主要分為機械特性和工作特性。永磁同步電機穩(wěn)態(tài)正常運行時，轉速始終保持同步轉速不變。因此，其機械特性為平行于橫軸的直線，調(diào)節(jié)電源頻率來調(diào)節(jié)電機轉速時，轉速將嚴格地與頻率成正比例變化。永磁同步電機的工作特性是指當電源電壓恒定時，電機的輸入功率P、電樞電流I、效率η、功率因數(shù)等隨輸出功率變化的關系。5.交流電機主要由靜止的定子和旋轉的轉子兩大部分組成，定子和轉子之間存在氣隙。此外還有端蓋、軸承、機座和風扇等部件。6.可控參數(shù)多，調(diào)速性能好。結構簡單，成本低。損耗小，運轉效率高。起動轉矩大，起動電流小。第6章1.電動汽車電能供給方式主要分為整車充電和電池更換兩種方式。(1)整車充電是指采用交流充電樁、車載充電機、非車載充電機等充電設備直接對電動車車載動力電池進行充電。(2)電池更換是指用充滿電的動力電池組更換車上需要充電的動力電池組，實現(xiàn)電動清能源的快速補給。2.(1)交流慢充是指采用小電流(通常在0.1C～0.3C)在較長的時間內(nèi)對動力電池進行慢速有電，這種充電文稱為普通充電。常規(guī)動力電池均采用小電流的恒壓恒流三段式充電，一般充電時間可長達5～10h。交流慢充的優(yōu)點:充電裝置和安裝成本較低、可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本，保證充電時段電壓相對穩(wěn)定。交流慢充的缺點:充電時間過長，難以滿足車輛緊急運行的需求。(2)直流快充又稱為應急充電，是指以較大的電流(一般用1C～5C)在12min～1h的短時間內(nèi)，電動汽車進行充電的一種方式。直流快充的優(yōu)點：充電時間短，便利性好。直流快充的缺點：充電效率較低，充電裝置安裝成本和工作成本較高。充電電流大，對充電的技術和方法要求高，對電池的壽命有極大影響。充電電流大顯著降低電池壽命，并存在安全隱患。3.充電裝置的類型主要分為三種：電磁感應方式、磁共振方式和微波方式。(1)電磁感應方式電磁感應通過傳送繞組和接收繞組之間傳輸電力，是最接近實用化的一種充電方式。當送電繞組中有交變電流通過時，發(fā)送(一次)、接收(二次)兩個繞組之間產(chǎn)生交替變化的磁束，由此在二次繞組中產(chǎn)生隨磁束變化的感應電動勢，通過接收繞組端子對外輸出交變電流。(2)磁共振方式它主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成，原理與電磁感應方式基本相同。電源傳送部分有電流通過時，所產(chǎn)生的交變磁束使接收部分產(chǎn)生電動勢，為電池充電時輸出電流。與電磁感應充電方式的不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成傳送和接收兩個單元。共振頻率的數(shù)值，會隨傳送與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發(fā)生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調(diào)整共振頻率，使兩個單元的電路發(fā)生共振，即“共鳴”。(3)微波方式使用2.45GHz的電波發(fā)生裝置傳送電力，發(fā)送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉換成直流電為汽車電池充電。為防止充電時微波外漏，充電部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中，傳送與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。4.(1)充電站的定義：是采用整車充電模式為電動汽車提供電能的場所，主要由三臺及以上電動汽車充電設備(至少有一臺非車載充電機)，以及相關的供電設備、監(jiān)控設備等組成。充電站由配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、計量計費系統(tǒng)、監(jiān)控與通信系統(tǒng)、配套設施等部分組成。充電站的分類：根據(jù)配電容量及充電設備的數(shù)量，電動汽車充電站的建設規(guī)?？煞譃榇笮汀⒅行秃托⌒腿?。大型充電站。配電容量大于或等于500kVA，具備為各類乘用車、商用車充電的能力，充電設備數(shù)量不少于10臺。中型充電站。配電容量大于或等于100kVA且小于500kVA,充電設備數(shù)量不少于3臺。小型充電站。配電容量小于100kVA，充電設備數(shù)量不少于3臺。(2)電池更換站的定義：電池更換站是指采用電池更換方式為電動汽車提供電能低給，并能夠在扶電過程中時更換設備、動力蓄電池進行狀態(tài)監(jiān)控的場所。電池更換站的分類根據(jù)功能不同，電動汽車電池更換站可分為三類：電池更換站(換電站)?？梢詫﹄姵剡M行充電，也可以為電動汽車提供換電服務。電池配送中心。對動力蓄電池集中進行充電，并為電池配送站提供動力蓄電池的場所，是電池更換站的一種特殊形式。電池配送站。通過配送方式獲得動力電池，并為電動汽車提供電池更換服務的場所，是電池更換站的一種特殊形式。根據(jù)服務的電動車輛類型，電動汽車電池更換站還可分為以下三類：綜合型電池更換站。同時具備商用車和乘用車電池更換及電池充電的功能，并具備輻射本地區(qū)的電池配送能力的電池更換站。商用車電池更換站。具備商用車電池更換和電池充電的功能，并具備一定范圍的電池配送能力的電池更換站。乘用車電池更換站。具備乘用車電池更換和電池充電的功能，并具備一定范圍的電池配送能力的電池更換站。5.平抑負荷峰谷、對頻率做出響應、用作應急電源、為新能源接入平抑擾動。6.V2G系統(tǒng)的復雜程度與其應用層面有關，根據(jù)電動汽車規(guī)模和動力電池技術水平的發(fā)展，V2G的應用層面也不同，如改善負荷曲線、負荷管理、輔助服務、微電網(wǎng)、與可再生能源發(fā)電協(xié)調(diào)運行等。將電動汽車納入電網(wǎng)能量管理體系，與可再生能源發(fā)電協(xié)調(diào)運行，優(yōu)化能源效率，參與電網(wǎng)調(diào)度，促進電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性是V2G應用的最終目標。實現(xiàn)該目標需要在電動汽車和電網(wǎng)之間建立雙向通信體系，設計管理結構和控制策略，面臨的挑戰(zhàn)主要存在以下五個方面:(1)為各廠商的產(chǎn)品建立統(tǒng)一通信協(xié)議，便于與電網(wǎng)進行交互。各個制造商充電設備的通信接口和協(xié)議各不相同，將為電網(wǎng)對電動汽車的統(tǒng)一調(diào)度帶來阻礙。

(2)建立電動汽車與電網(wǎng)之間的快速可靠，實現(xiàn)實時控制。電動汽車在地理位置上具有很大的分散性，同時數(shù)量龐大，建立完整的通信網(wǎng)絡需要大量投資。通信的速度和可靠性決定V2G應用的關鍵因素。

(3)對電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(EnergyManagementSystem,EMS)/配電管理系統(tǒng)DistributionManagementSystem,DMS)的擴展。現(xiàn)有EMS軟件不對低壓節(jié)點進行建模，將數(shù)目龐大又分散的電動汽車納入電網(wǎng)的調(diào)度管理，將給EMS各應用軟件的計算帶來很大難度，如最優(yōu)潮流計算、經(jīng)濟調(diào)度等。DMS配電管理系統(tǒng)還將面臨大量的計費、計量工作。(4)需要成熟的電力市場環(huán)境。在V2G應用下，電動汽車根據(jù)電網(wǎng)需求進行充放電，需要合理的電價制定機制。同時電動汽車可能通過一定集成管理向電網(wǎng)提供輔助服務，確定集成管理者的角色，提供準入政策，也是促進V2G應用的條件。(5)與現(xiàn)有配電網(wǎng)控制和保護策略的協(xié)調(diào)。在V2G規(guī)模應用下，負荷潮流可能變化較大，使線網(wǎng)上的電壓幅值發(fā)生較大變化，給電壓調(diào)節(jié)帶來困難。電動汽車接入電網(wǎng)后，配電網(wǎng)可能出現(xiàn)雙向潮流，短路電流也發(fā)生變化，原有保護裝置不能正常運行。第7章1.匹配與集成技術、整車輔助系統(tǒng)技術、整車安全技術、電磁兼容技術、輕量化技術、試驗與評價技術等。2.雙?；旌蟿恿ο到y(tǒng)即具有高、低速電子連續(xù)可變速比模式的混合動力系統(tǒng)。結構:主要由行星排、電機、離合器、制動器構成。特點:(1)同步換擋;(2)減小電機峰值功率;(3)防止電機過熱工作;(4)能量回饋更充分缺點:(1)結構復雜:設計和制造難度較大;(2)控制方面難度大。3.基本組成：傳感器（車速傳感器、轉矩傳感器、轉向角傳感器）、ECU、（電動機、電磁離合器、齒輪減速及其傳動件）。工作原理：轉矩傳感器和車速傳感器將采集到的信號經(jīng)濾波放大處理后，輸入ECU，ECU通過運行其內(nèi)部的控制算法，向執(zhí)行機構發(fā)出指令，控制執(zhí)行部件的動作。工作過程：當操縱轉向盤時，轉矩傳感器產(chǎn)生與輸入轉向轉矩相對應的電壓信號；該信號與車速信號同時輸入ECU，由ECU中的計算機系統(tǒng)運算處理后，確定其助力轉矩的大小和方向，即選定電動機的驅動電流和方向，調(diào)整轉向的輔助動力。電動機的轉矩通過電磁離合器輸出，再經(jīng)減速機構減速增矩后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與工況相適應的轉向作用力。4.(1)優(yōu)化參數(shù)設置：設定優(yōu)化最大迭代次數(shù)及收斂條件參數(shù)。(2)優(yōu)化類型選擇；選擇剛度多目標優(yōu)化、模態(tài)多目標優(yōu)化和模態(tài)綜合多目標優(yōu)化，并設定優(yōu)化目標方式，即求解優(yōu)化目標最大還是最小。(3)約束條件定義：多目標優(yōu)化模塊中三種優(yōu)化類型均已白色概念模型的車身質(zhì)量為約束，在質(zhì)量不增加的約束條件下進行優(yōu)化分析。(4)優(yōu)化變量選擇：多目標優(yōu)化模塊支持以車身板件厚度和梁截面形狀為優(yōu)化變量進行優(yōu)化分析。(5)靈敏度分析：對選取的所有優(yōu)化變量進行靈敏度分析，輸出結果，從而確定對優(yōu)化目標貢獻較大的變量。(6)優(yōu)化迭代實現(xiàn)：根據(jù)靈敏度分析結果，選取對優(yōu)化目標貢獻較大的變量進行優(yōu)化迭代分析，直至滿足收斂條件。5.電磁兼容是指電氣及電子設備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的相關設備都能正常工作又互不干擾，達到兼容狀態(tài)。含義有兩方面：(1)設備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設備的電磁發(fā)射導致或遭受不允許的降級。(2)它也不會使同一電磁環(huán)境中其他設備因受其電磁發(fā)射而導致或遭受不允許的降級。6.(1)拓撲優(yōu)化：在一個給定的空間區(qū)域內(nèi)，依據(jù)已知的外部載荷及支承等約束條件，尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳結構材料分配方案，從而使結構的剛度達到最大或輸出位移、應力等達到規(guī)定要求的一種結構設計方法。(2)形狀優(yōu)化：在結構的類型、材料、布局已定的前提下對結構的幾何形狀進行優(yōu)化，例如對布局已定的桁架的節(jié)點位置進行優(yōu)化，對連續(xù)體的邊界形狀進行優(yōu)化，對實體結構內(nèi)部開孔的尺寸、形狀進行優(yōu)化等。(3)尺寸優(yōu)化：在給定結構的類型、材料、布局和外形幾何的前提下，優(yōu)化各個組成構件的截面尺寸，使重量最輕。第8章1.仿真過程中控制信息與實際系統(tǒng)能量信息的流動方向，可將仿真方法劃分為兩大類：（前仿真）與（前仿真）。2.（電渦流測功機）和（交流電力測功機）。3.(1)后向仿真中，仿真系統(tǒng)的控制信息與實際系統(tǒng)的能量信息方向相反。后向仿真一般只能反映系統(tǒng)的靜態(tài)特征，其過程比較簡便，不需要建立駕駛員模型，也不考慮動力系統(tǒng)（尤其是離合器和變速器）的動態(tài)過程，計算步長較大，計算速度快，多用于系統(tǒng)設計階段的參數(shù)匹配、能量管理和車輛動力性計算等。(2)前向仿真中，仿真系統(tǒng)的控制信息與實際系統(tǒng)的能量信息方向相同。前向仿真中部件模型之間的聯(lián)系更加接近于車輛的實際情況，計算結果更準確，但是計算量大，仿真速度慢。4.即需求驅動、自頂向下分解設計、自底向上集成驗證；借助軟、硬件在環(huán)仿真技術提高仿真測試的置信度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短從概念構思到產(chǎn)品定型的整個研發(fā)周期。5.交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，將試驗過程中交流測功機發(fā)出的交流電經(jīng)變頻器整流為直流電，然后再變?yōu)闃藴使ゎl正弦交流電上網(wǎng)，通過交流變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)測功機的饋電電流以控制原動機的轉速或轉矩。6.基本信息檢查和基本參數(shù)測量、放電容量、放電能量和能量密度、室溫倍率充放電性能、荷電保持與容量恢復能力測試、HPPC測試、脈沖功率測試、標注循環(huán)壽命測試。7.道路測試法、底盤測功機測試法、整車模擬法、臺架測試法。第9章1.新型電動汽車主要是利用可再生能源進行車載發(fā)電，全部或部分由電機驅動汽車，這類汽車以太陽能汽車、風能汽車及核能汽車為主。2.動勢能汽車主要是通過動能或者將勢能轉化成動能，從而驅動汽車，這類新能源汽車主要有飛輪電池汽車、空氣動力汽車及重力汽車。3.控制器、電機驅動系統(tǒng)。4.直接驅動、間接驅動、混合驅動。5.(1)能量密集，功率高，為其他能源所不及。這一特點決定了它的運輸量小，可以減緩交通運輸壓力。(2)在能量儲存方面，核能比太陽能、風能等其他新能源容易儲存。核燃料的儲存空間不大，在核船舶或核潛艇中，通常兩年才換料一次。相反，燒重油或燒煤設備需龐大的儲存罐或占地面積很大。(3)核能比較清潔，不會產(chǎn)生二氧化碳。世界上大量有機燃料燃燒后排出的二氧化硫、二氧化碳、氧化亞氮等氣體，不僅會直接危害人體健康和農(nóng)作物生長，還會導致酸雨和大氣層的“溫室效應”，破壞生態(tài)平衡。比較起來，核電站就沒有這些危害。在全球限制溫室氣體的大環(huán)境下，發(fā)展核能幾乎被認為是兼顧發(fā)展經(jīng)濟和減少溫室氣體排放的唯一途徑。利用核能可有效地削減主要污染物的排放量，改善當?shù)氐沫h(huán)境空氣質(zhì)量，為人民群眾創(chuàng)造良好的生產(chǎn)生活環(huán)境。(4)核電比火電“經(jīng)濟”。電廠每度電的成本是由建造折舊費、燃料費和運行費三部分組成的。核電廠由于特別考究安全和質(zhì)量，建造折舊費高于火電廠，一般要高出30%～50%，但然料費則比火電廠低得多。據(jù)測算，火電廠的燃料費占發(fā)電成本的40%～60%，而核電廠的燃料費則只占20%～30%。經(jīng)驗證明，核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%～50%。6.分類：飛輪電池汽車、空氣動力汽車、重力汽車。(1)飛輪電池汽車：①飛輪電池的比能量比鎳氫電池大2～3倍;比功率高于一般化學電池和內(nèi)燃機，其快速電可在18min內(nèi)完成且能量儲存時間長，既能超快速充電也不存在化學電池的損壽問題個電池的使用壽命遠長于各種化學電池。更重要的是，飛輪為純機械結構，不會像內(nèi)燃村樣產(chǎn)生排氣污染，同時也沒有化學電池的化學反應過程，不會造成腐蝕，也不存在廢料目理回收問題；②飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應用于混合動力車輛中。飛輪電池汽車利用在隨車飛輪中的機械能驅動汽車前進，它的推進系統(tǒng)由飛輪電池、電機控制器、電機和系統(tǒng)等組成。車輛在正常行駛和制動時給飛輪電池充電，飛輪電池則在加速或爬坡時車輛提供動力，保證車輛運行在一種平穩(wěn)最優(yōu)的狀態(tài)下，可減少燃料消耗、空氣和噪聲污染、發(fā)動機的維護，延長發(fā)動機的壽命。(2)空氣動力汽車：①空氣分子是無處不在的，隨時隨地可以調(diào)遣，而且是“取之不盡、用之不竭”的最簡單、最方便、不自燃、不付費，是一種流速化油料快的能源載體；②空氣分子是綠色能源，氣體分子在壓縮膨脹全過程中，沒有化學變化，僅僅是氣體分子占據(jù)空間的縮小，符合綠色能源標準；③空氣動力汽車目前實際水平:儲氣罐容積200～300L；儲氣罐壓力200～300kg/cm一般時速50～60km；行駛里程150～200km。市區(qū)