新能源汽车动力电池技术课后思考题

A. 新能源汽车的技术难点有哪些

新能源汽车技术难点浅析及解决方案
1. 概述
随着混合动力以及纯电动汽车的不断发展，汽车电机控制策略的复杂性和可靠性日益提升。整车厂以及供应商对新能源控制器的开发环境的需求也在日益增加。
新能源汽车控制的整体解决方案，可让工程师在实验室环境下，完成对整车控制器（HCU）、电池管理单元（BMS）、电机控制器（MCU）、功能的验证。还可以模拟实车测试中遇到的所有工况范围，在实车试验之前即可对ECU功能进行全面测试。
本文将提供针对新能源车辆的HCU、MCU以及BMS三个控制器测试的解决方案。 2. 技术难点
针对BMS的工作电压测试、单体电池电压、温度测试、SOC计算功能测试、充放电控制测试、电池热平衡测试、高压安全功能测试、通讯测试、故障诊断测试等等一系列测试，OEM面临着诸多挑战。
采用真实的电池组测试BMS有着诸多的弊端：
1） 极限工况模拟给测试人员带来安全隐患，例如过压、过流和过温，有可
能导致电池爆炸。
2） SOC估计算法验证耗时长，真实的电池组充放电试验耗时一周甚至更长
的时间。
3） 模拟特定工况难度大，例如均衡功能测试时，制造电池单体间细微SOC
差别，电池热平衡测试时，制造单体和电池包间细微的温度差别等。 4） 以及其他针对BMS功能测试，如电池组工作电压、单体电池电压、温度、
SOC计算功能、充放电控制、电池热平衡、高压安全功能、均衡功能、通讯、故障诊断、传感器等一系列的测试，OEM都面临着诸多挑战。 MCU在研发过程中涉及被控对象的仿真。而电机本体的工作原理主要基于电磁感应原理，其各物理量（如磁通量、感应电动势、电磁力等）的交互变化速度远大于机械系统的力与速度的变化，为了保证较高的仿真精度，要求模型的仿真步长要远小于一般机械系统模型的仿真步长。

B. 你如何看待《新能源汽车技术》这门课程

未来可期，国家大力扶持新能源！
近年来，国家和地方出台数十项新能源汽车政策，包括电池补贴、汽车购买补贴政策、降低进出口关税等，新能源汽车已经以爆发式的姿态进入人们的生活。
汽车制造迈入现代化，技术人才不缺席!
新能源汽车行业是目前的热门行业，人才需求量大，但相应专业的毕业生却很少，企业很难招到所需的对口人员。

C. 汽车新能源技术主要学习的是什么

新能源核心课程：混合动力汽车检测与维修：混合动力汽车的认识，串联工作模式的充放电模式、混动模式、回收模式，并联工作模式的组成、怠速充电模式、行车充电模式、并联形式模式、能量回收模式，混联怠速充电模式、能量回收模式与典型混联模式车型案例分析。
纯电动汽车检测与维修：三点系统构成与介绍，主动安全讲解、智能网联介绍，能量回收功能介绍，高压系统检测、机电系统检测、动力电池系统检测；高压控制，空调系统检修，常见故障检修等。

D. 新能源汽车技术主要学习什么内容

这个专业主要学习新能源汽车概论、新能源汽车电力电子技术、汽车电子控制原理与技术应用、汽车电器与辅助电子系统技术及检修、新能源汽车底盘技术及检修、动力电池及管理系统、驱动电机及控制技术、新能源汽车综合性能检测、新能源汽车综合故障诊断等课程，该专业培养理想信念坚定，德、智、体、美、劳全面发展，具有一定的科学文化水平，良好的人文素养、职业道德和创新意识，精益求精的工匠精神，较强的就业能力和可持续发展的能力；掌握本专业知识和技能，面向新能源汽车整车及关键零部件生产及售后技术服务行业，能够从事新能源汽车整车及关键零部件性能检测、质量检测、技术开发（助理）、技术应用以及售后服务等工作的复合式创新型高素质技术技能人才。
当前，我国正在贯彻“资源节约型，环境友好型”的发展战略，国家对新能源汽车实施重点扶持政策。目前国家财政扶持节能减排，促进了新能源产业加速发展，并且已成为新一轮汽度车促销的亮点。随着油价不断攀升，能源与环保问题日益突出，新能源汽车无疑会成为未来汽车的发展方向。因此，新能源汽车技术知专业所培养的人才定然是未来的稀缺人才。

E. 新能源汽车该如何走出动力电池的“困惑”

待新材料，锂电池已发展到瓶紧

F. 新能源汽车的高能动力电池技术有望做哪些提高

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进：

• 汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

• 要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。

• 着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”？揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。例如，富锂化合物在电极中需要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越均匀，可逆性越好，充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善，夏定国介绍，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减明显，电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。

夏定国强调，“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一，“现在大力发展的氢氧燃料电池，必须用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池（负极为空气中的氧气）只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

G. 举例说出新能源汽车动力电池的三个零部件。

液冷板，充放电控制芯片，导线