Question

9．K9纯电动客车是比亚迪在新能源、新动力、新概念领域又一出色力作．车载动力为公司自主生产的铁电池，行驶过程中完全无污染，同时其含的化学物质均可回收，是绿色环保电池；车顶放置太阳能电池板，在行驶过程中可提供辅助续航动力：比亚迪纯电动大巴K9采用比亚迪自主研发的铁电池，充满电工况下续航里程达到300公里．K9整车单体电池电压540V容量为200Ah（有多个电池并联），总电量达到324kwh，充电循环次数达到4000次以上．比亚迪在全球多个城市配置了超级充电站，快充3小时可充满，求：
（1）纯电动汽车在行驶时．电能主要转化为机械能；与传统燃油汽车相比，纯电动汽车车身质量更大，功率更小，但百公里加速时间却相近，这说明纯电动汽车能源利用率高；
（2）为了达到设计的总电量需要几个单体电池？快充时需要的电流是多少？
（3）电动客车的能量转换效率可以高达90%，则该车匀速运行的牵引力是多大？

Answer 1

分析 （1）根据电动汽车的构造原理可知：它是利用电能来得到动力的；
利用能源过程中得到的有用能量与能源总量之比是能源的利用率；
（2）已知单体电池电压、容量及总电量，可以得到需要的单体电池数量；已知总电量、充电时间和电压，可以得到快充电流；
（3）已知电池总电量和转化效率，可以得到电动客车获得的有用功；已知有用功和吸收距离，可以得到牵引力．

解答 解：
（1）电动汽车是利用电能来得到动力的；所以行驶时，将电能主要转化为机械能；
传统燃油汽车和纯电动汽车，百公里加速时间相近，说明两车在相同的时间内，达到相同的速度效果，但纯电动汽车车身质量更大，得到的动能多，由于功率更小，所消耗的电能很少，这说明纯电动汽车能源利用率高；
（2）单体电池的电量为W₀=UQ=UIt=540V×200A×3600s=3.888×10⁸J；
电池总电量为W=324kW•h=1.1664×10⁹J，
电池的数量为n=$\frac{W}{{W}_{0}}$=3；
因为W=UIt，
所以快充时的电流为I=$\frac{W}{Ut}$=$\frac{1.1664×1{0}^{9}J}{540V×3×3600s}$=200A；
（3）因为η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$，
所以电动客车获得的有用功为W_有用=η•W=90%×1.1664×10⁹J=1.04976×10⁹J，
因为W=Fs，
所以电动客车匀速行驶时的牵引力为F=$\frac{{W}_{有用}}{s}$=$\frac{1.04976×1{0}^{9}J}{3×1{0}^{5}m}$=3499.2N．
答：（1）机械能；高；
（2）为了达到设计的总电量需要3个单体电池；快充时需要的电流是200A；
（3）该车匀速运行的牵引力是3499.2N．

点评 本题考查纯电动汽车的工作原理及有关计算，综合性较强，有一定难度．