新能源汽車動力電池技術課後思考題

A. 新能源汽車的技術難點有哪些

新能源汽車技術難點淺析及解決方案
1. 概述
隨著混合動力以及純電動汽車的不斷發展，汽車電機控制策略的復雜性和可靠性日益提升。整車廠以及供應商對新能源控制器的開發環境的需求也在日益增加。
新能源汽車控制的整體解決方案，可讓工程師在實驗室環境下，完成對整車控制器（HCU）、電池管理單元（BMS）、電機控制器（MCU）、功能的驗證。還可以模擬實車測試中遇到的所有工況范圍，在實車試驗之前即可對ECU功能進行全面測試。
本文將提供針對新能源車輛的HCU、MCU以及BMS三個控制器測試的解決方案。 2. 技術難點
針對BMS的工作電壓測試、單體電池電壓、溫度測試、SOC計算功能測試、充放電控制測試、電池熱平衡測試、高壓安全功能測試、通訊測試、故障診斷測試等等一系列測試，OEM面臨著諸多挑戰。
採用真實的電池組測試BMS有著諸多的弊端：
1） 極限工況模擬給測試人員帶來安全隱患，例如過壓、過流和過溫，有可
能導致電池爆炸。
2） SOC估計演算法驗證耗時長，真實的電池組充放電試驗耗時一周甚至更長
的時間。
3） 模擬特定工況難度大，例如均衡功能測試時，製造電池單體間細微SOC
差別，電池熱平衡測試時，製造單體和電池包間細微的溫度差別等。 4） 以及其他針對BMS功能測試，如電池組工作電壓、單體電池電壓、溫度、
SOC計算功能、充放電控制、電池熱平衡、高壓安全功能、均衡功能、通訊、故障診斷、感測器等一系列的測試，OEM都面臨著諸多挑戰。 MCU在研發過程中涉及被控對象的模擬。而電機本體的工作原理主要基於電磁感應原理，其各物理量（如磁通量、感應電動勢、電磁力等）的交互變化速度遠大於機械繫統的力與速度的變化，為了保證較高的模擬精度，要求模型的模擬步長要遠小於一般機械繫統模型的模擬步長。

B. 你如何看待《新能源汽車技術》這門課程

未來可期，國家大力扶持新能源！
近年來，國家和地方出台數十項新能源汽車政策，包括電池補貼、汽車購買補貼政策、降低進出口關稅等，新能源汽車已經以爆發式的姿態進入人們的生活。
汽車製造邁入現代化，技術人才不缺席!
新能源汽車行業是目前的熱門行業，人才需求量大，但相應專業的畢業生卻很少，企業很難招到所需的對口人員。

C. 汽車新能源技術主要學習的是什麼

新能源核心課程：混合動力汽車檢測與維修：混合動力汽車的認識，串聯工作模式的充放電模式、混動模式、回收模式，並聯工作模式的組成、怠速充電模式、行車充電模式、並聯形式模式、能量回收模式，混聯怠速充電模式、能量回收模式與典型混聯模式車型案例分析。
純電動汽車檢測與維修：三點系統構成與介紹，主動安全講解、智能網聯介紹，能量回收功能介紹，高壓系統檢測、機電系統檢測、動力電池系統檢測；高壓控制，空調系統檢修，常見故障檢修等。

D. 新能源汽車技術主要學習什麼內容

這個專業主要學習新能源汽車概論、新能源汽車電力電子技術、汽車電子控制原理與技術應用、汽車電器與輔助電子系統技術及檢修、新能源汽車底盤技術及檢修、動力電池及管理系統、驅動電機及控制技術、新能源汽車綜合性能檢測、新能源汽車綜合故障診斷等課程，該專業培養理想信念堅定，德、智、體、美、勞全面發展，具有一定的科學文化水平，良好的人文素養、職業道德和創新意識，精益求精的工匠精神，較強的就業能力和可持續發展的能力；掌握本專業知識和技能，面向新能源汽車整車及關鍵零部件生產及售後技術服務行業，能夠從事新能源汽車整車及關鍵零部件性能檢測、質量檢測、技術開發（助理）、技術應用以及售後服務等工作的復合式創新型高素質技術技能人才。
當前，我國正在貫徹「資源節約型，環境友好型」的發展戰略，國家對新能源汽車實施重點扶持政策。目前國家財政扶持節能減排，促進了新能源產業加速發展，並且已成為新一輪汽度車促銷的亮點。隨著油價不斷攀升，能源與環保問題日益突出，新能源汽車無疑會成為未來汽車的發展方向。因此，新能源汽車技術知專業所培養的人才定然是未來的稀缺人才。

E. 新能源汽車該如何走出動力電池的「困惑」

待新材料，鋰電池已發展到瓶緊

F. 新能源汽車的高能動力電池技術有望做哪些提高

從探索改進電極及電池結構的設計方法、建立電池極化模型和模擬技術等方面入手，汽車動力電池的「瘦身健體」之旅仍在不斷推進：

• 汽車動力電池的儲能將有可能提高至400瓦時/公斤。

• 要讓電池變成「肌肉型男」，在獲得合理的正負極材料之餘，還需要設計出可行的加工工藝。

• 著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究，它們的能量密度有望達到500瓦時/公斤。

被歐陽明高點名的科研項目獲得了國家重點研發計劃的支持，全名為「高比能動力電池的關鍵技術和相關基礎科學問題研究」，該研究基於研究團隊研製出的高容量富鋰錳基的正極材料，汽車動力電池的儲能將有可能提高至400瓦時/公斤。

近年來，在國家政策的大力扶持下，我國新能源汽車得到迅速普及，但「不敢去遠郊區縣」的「梗」至今難以理順。打破500公里的單次行程極限將大大推動電動汽車的推廣，然而汽車承載有限，如何在受限的體積內盡量多地儲備電能成為科研攻關的關鍵目標。

該項目負責人、北京大學教授夏定國表示：「要進一步提高鋰離子電池的能量密度, 正極材料的比容量是關鍵。」據夏定國介紹，針對正極材料的比容量，研究團隊在前期工作基礎上，深刻理解富鋰材料穩定性機制以及陰離子氧化還原的產生機理，通過調控陰離子氧化還原機制來實現富鋰材料性能的優化。

也就是說，團隊首先遇到的問題是：陰離子氧化還原能力受什麼「左右」？揭示這一規律將引導團隊接近並找到性能優良的電極。團隊還發現，在物質內部原子之間的幾何結構會影響電子的結構，從而影響陰離子氧化還原的能力，研究明確了結構和效能的關系，並希望通過結構的設計改善電極材料的電化學性能。

「提高正極材料中的含鋰量，讓更多的陰離子穩定參與氧化還原反應是一個重要途徑。」夏定國說，研製出高容量富鋰正極材料，為進一步提高動力電池的能量密度提供了可能。項目組除制備出了一種高容量的富鋰正極材料和兩種高容量、高穩定富鋰材料—碳復合材料外，還制備出了高容量的鋰電池負極材料。

要讓電池變成「肌肉型男」，在獲得合理的正負極材料之餘，還需要設計出可行的加工工藝。例如，富鋰化合物在電極中需要很好地分散開來，既保持在體系中60%以上的含量，又不凝結為塊狀。分散越均勻，可逆性越好，充放電效率越好。

目前該電池還需進一步完善，夏定國介紹，仍存在「枝晶鋰」制約新體系電池的進步及電池安全性這兩個關鍵問題。相關實驗顯示，10—50次循環使用之後，電壓衰減明顯，電極也不起作用了。

「枝晶鋰」是鋰離子電池採用液態電解質所特有的，鋰離子還原結晶成樹枝樣，並不斷生長，到一定程度可能會刺破隔膜，科學家目前正在從兩個角度尋求突破。一是包被塗層，二是研究固體電解質。

夏定國強調，「高能量密度鋰離子動力電池的發展有待於電極材料、電解液及高安全性途徑的發展，更有待於新的分析方法及電池制備技術進步」。

除了提高鋰離子電池的能量密度使其達到400瓦時/公斤外，項目組還將著力全新的鋰硫電池和鋰空氣電池的研究，它們的能量密度有望達到500瓦時/公斤。中國工程院院士陳立泉表示，鋰空氣電池是動力電池的發展方向之一，「現在大力發展的氫氧燃料電池，必須用金屬罐子保障氫氣使用時的安全，而鋰空氣電池（負極為空氣中的氧氣）只要一個榨菜袋子就可以了。從實用性、成本上來講鋰空氣電池也應該發展」。

G. 舉例說出新能源汽車動力電池的三個零部件。

液冷板，充放電控制晶元，導線