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1、职业学院课程教学设计课程名称新能源汽车技术设计者授课班级所在系部教研室2018-2019学年第2学期新能源汽车技术课程单元教学设计（项目课程/模板）项目（教学单元）名称新能源汽车基础知识授课教师授课班级教学地点授课日期年月日第周周第节学时教学目的1. 通过对新能源汽车基础知识的学习，请学生了解发展新能源汽车的必要性及新能源汽车的优点。2. 了解各类新能源汽车的定义、分类和发展及相关技术。教学目标知识目标1. 了解新能源汽车的定义、分类2. 了解新能源汽车发展现状及关键技术能力目标1. 能够描述新能源汽车的定义2. 能够说出几种新能源汽车的类型素质目标培养学生端正学习态度，掌握学习方法，学会团结
2、协作，善于沟通，具有良好的职业素养。教学重点1. 了解发展新能源汽车的必要性和优点。2. 新能源汽车的定义与分类教学难点1. 新能源汽车的定义与分类。2. 新能源汽车的关键技术教学任务或案例教学资源新能源汽车机械工业出版社臧杰主编新能源汽车技术人民交通出版社赵振宁王慧怡主编新能源汽车技术国防工业出版社邹政耀王若平主编教学体会教学过程设计教学步骤教学内容教学活动设计教学时间（min）任务一新能源汽车定义和分类一、任务引入（时间：5分钟）【知识回顾】汽车的发明极大的缩短了人与人之间的距离，方便了人类的生活，已经成为当今社会的重要交通工具，随着汽车保有量的大幅度增加，也产生了资源消耗过度，空气污染和
3、气候变暖的负面问题。【任务分析】新能源汽车，是进入二十一世纪以来，汽车技术发展的重要方向。那么，为什么要推广新能源汽车？新能源汽车指的是什么？哪些又能够被称为汽车新能源？新能源汽车有哪些类型？【目标要求】了解新能源汽车的定义与分类了解发展新能源汽车的重要意义【教学活动设计】教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。二、知识准备（时间：30分钟）【相关知识】1. 导入新课新能源汽车，是进入二十一世纪以来，汽车技术发展的重要方向。那么，为什么要推广新能源汽车？新能源汽车指的是什么？哪些又能够被称为汽车新能源？新能源汽车有哪些类型？2. 讲授新知识一、新能源汽车的定义1、定义：采用
4、非常规的车用燃料作为动力来源或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。2、非常规的车用燃料：除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、甲醇等之外的燃料。新能源汽车的发展旨在通过技术创新，重点在能源消耗、环境污染等方面，改善汽车相关性能。因此其在排放与能源消耗方面，较传统内燃机汽车具有更大的优势。二、新能源汽车的分类1、纯电动汽车纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车。它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。2、增程式电动汽车增程式电动汽车是一种配
5、有地面充电和车载供电功能的纯电驱动的电动汽车。其运行模式可以根据需要处于纯电动模式、增程模式或混合动力模式，是介于纯电动汽车和混合动力电动汽车之间的一种过渡车型，具有纯电动汽车和混合动力电动汽车的特征，有人把它划分为纯电动汽车范畴，也有人把它划分为混合动力电动汽车范畴，认为它是一种插电式串联混合动力电动汽车。3、混合动力电动汽车混合动力电动汽车是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。车辆的行驶功率，依据实际的车辆行驶状态，由单个驱动系统单独或多个驱动系统共同提供，因各个组成部件布局方式和控制策略的不同混合动力汽车，有多种形式混合动力电动汽车一般又分为常规混合动力电动汽车
6、和插电式混合动力电动汽车。4、燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是一种纯电动汽车，主要区别在于动力电池的工作原理不同，一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气？因此最早开发的燃料电池电动汽车都是直接采用氢燃料，氢气的储存可以采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。5、其他新能源汽车其他新能源汽车类型很多，没有统一标准。生物燃料汽车、氢发动机汽车、太阳能汽车及使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车，都属于其他
7、新能源汽车。有人把天然气汽车、液化石油气汽车、乙醇燃料汽车、甲醇燃料汽车等也划分为新能源汽车。【教学活动设计】教师活动：讲授知识，讲演结合；学生活动：理解结构、原理、性能。三、任务实施（时间：45分钟）【任务实施】新能源汽车的认识1. 基本设备一台混合动力汽车、一台电动汽车。2. 操作步骤认识新能源汽车的结构特点、各系统基本组成。3. 具体操作【步骤一】示范操作【步骤二】学生操作训练或课堂实践4. 适任评估对任务效果进行检验评价。1. 评估要素结合能力要求2. 评估标准操作准确、熟练（100%满分）；操作准确、较为熟练（80%满分）；熟练程度一般、能完成操作（60%满分）；【教学活动设计】教师
8、活动：示范操作，突出要领；学生活动：工学结合，学做合一。四、项目拓展（时间：5分钟）不同新能源的优缺点。五、课堂总结（时间：5分钟）【任务总结】通过对普通燃油汽车与新能源汽车的对比，掌握新能源汽车的概念，根据驱动汽车的能量不同，掌握新能源汽车的类型。【教学活动设计】教师活动：知识归纳；学生活动评价.；学生活动：提问；分享交流.六、课后实践（时间：20分钟）【自主学习】1. 布置作业课后习题2. 课外任务3. 知识链接任务二新能源汽车的发展一、任务引入（时间：5分钟）【知识回顾】1. 新能源汽车的定义2. 新能源汽车的分类【任务分析】2008年经济危机之后，面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压
9、力。世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措，新能源汽车产业成为全球各国竟相追逐的战略性新兴产业之一。目前，新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始，而且得到各国政府和企业的高度重视，新能源汽车正处于产业爆发前期阶段。各国新能源汽车的发展现状怎样？带着问题我们一起进入下面的学习吧。【目标要求】了解国内外新能源汽车发展现状及趋势。【教学活动设计】教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。二、知识准备（时间：40分钟）【相关知识】1. 导入新课2008年经济危机之后，面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力。世界主要汽车生
10、产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措，新能源汽车产业成为全球各国竟相追逐的战略性新兴产业之一。目前，新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始，而且得到各国政府和企业的高度重视，新能源汽车正处于产业爆发前期阶段。各国新能源汽车的发展现状怎样？带着问题我们一起进入下面的学习吧。2. 讲授新知识一、国内新能源汽车的发展fflL41i汽中津今知I的时8RH界代车己白n余埠历史，.Af右11晚*的3年行代黑在姐全203D年左瓶!Hmwj（.fi（清沽）糠祎叩.勺兀化汽车片的u渡时代R30年上4之Jh本季一诚比较尊纯的明能却汽午舛代A设搜脱依赖辅助榄快能源管
11、理系曾车载电源模块i车箱制幼暗板中臾控制单元抠动控制器=动机=机械传幼装置电力驱动主模块车靠控制信号流向;=幼:电源流向;1. 电力驱动主模块 组成：电力驱动主模块主要包括中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置和车轮等。 功用：将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池。2. 车载电源模块电源电源模块主要包括蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。3. 辅助模块辅助系统主要包括辅助动力源、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。辅助系统除辅助动力
12、源外，依据不同车型而不同。四、纯电动汽车驱动系统布置形式1. 传统机械传动型传统机械传动型纯电动汽车由燃油汽车底盘改装，基本保留燃油汽车的机械传动系统（离合器、变速器、差速器等），内燃机换成电动机。2. 无变速器型无变速器型纯电动汽车的结构特点是取消了离合器和变速器，采用了固定传动比的减速器，通过对电动机的控制实现变速功能。这种布置形式的优点是机械传动系统得到简化，质量、体积减小，但对电动机要求较高，要求较大的起动转矩及较大后备功率，以保证汽车的起步、加速、爬坡等动力性要求。3. 轮边电动机驱动型轮边电动机驱动型纯电动汽车不带变速器，通过电动机控制实现变速功能；驱动系统采用多电动机（2个或4个
13、），电动机位于车轮一侧，每个电动机配备一个减速器，没有机械差速器，两侧电动机的控制系统实现电子差速的功能。4. 轮毂电动机驱动型轮毂电动机驱动型纯电动汽车将电机置于驱动轮内部，进一步缩短了电动机与驱动轮间的动力传递路径。按照是否配备减速器，分为带减速器式左下图和不带减速器式右下图两类。带减速器式轮毂电动机一般采用高速内转子电动机，转速可高达10000r/min，必须配置减速器来降低转速，如下图a。不带减速器式轮毂电动机一般采用低速外转子电动机，外转子就安装在车轮轮缘上，电动机转速和车轮转速相等，最高转速在10001500r/min，不需要减速装置，如下图b所示。但是，低速外转子电动机的体积、质
14、量较大，成本较高。)S-F1电动扒()3-电动扒轮毂电动机五、纯电动汽车动力系统的选择纯电动汽车动力系统中电池、电动机、传动系统这三种动力部件的参数对汽车的动力性和经济性有很大影响。在确定这些参数的时候，必须充分考虑满足这两个基本性能要求。1. 电动机的选择(1) 电动机类型的选择电动机类型的选择不仅要考虑电动机的转矩特性和效率，还需要从电动汽车的整车设计目标、驱动系统的结构、成本控制等方面出发，综合考虑电动机的环境适应性、可维护性、质量体积、结构强度、成本等其他因素。下表为纯电动汽车用电动机的性能比较。纯电动汽车用电动机的性能比较直流电动机交流异步电动机永磴电动机开美磁阻电动机功率密度依效奉
15、较高高较高过戴祀力强裁强强转速范围功率截围宽宽小很宽宽外形尺寸大鼓大小小砒较粒可孺性_般好较好好结构坚团性_般好好可控性好较好较好较好电机成太高*低控制黝成本低高*较低应用情况适合于低速电动汽车在电动汽车上普诅应用发展迅速.应用前景良好发展退速，应用前景良好（2）电动机功率的选择电动机的功率大小对电动汽车的动力性和经济性有直接的影响。电动机如果选择过小，就不能在正常状态下实现电动汽车要求的性能指标，经常在过载状态下运行，易损坏电动机及相关电力器件；相反，如果电动机功率选择太大，虽然车辆的后备功率增加，有利于提升车辆的加速和爬坡能力，但是电动机经常在欠载状态下运行，工作效率低、浪费电能，缩短了车
16、辆的续驶里程。因此，合理选择电动机功率非常重要。（3）电动机额定转速和最高转速的选择额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机体积越小，质量越轻，造价越低，因此选择高速电动机比较经济。但是电动机转速越高，需要的传动机构的传动比越大，使传动机构越复杂。（4）电动机额定电压的选择额定电压是电动机的一个重要性能参数。纯电动汽车用电动机的额定电压选择与动力电池组电压密切相关。在相同输出功率条件下，电池组电压高则电流小，对导线和电力器件要求较低。但较高的电压需要较多的电池串联，会增加整车成本和总质量，并且车载设备的安全保护级别也需要提高。电动机的额定电压如果选得太低，则要求导线截面积更大，电力器件额定电
17、流更大，增加了导线布置安装的难度及电力器件的成本，并且会使电力器件的额外损耗增加，使用寿命缩短。2. 电池的选择（1）电池类型的选择电池是纯电动汽车的动力来源，为了达到动力性和续驶里程的要求，对它的基本要求是具有较高的比功率和比能量。此外，为了能够更好地使用电池，还要求其可靠性强、循环寿命长、充电快、易维护、环保性能好、充放电效率高及成本不过高。动力电池的类型应当根据车辆的性能指标、动力系统的类型与布置及整车成本控制，综合考虑各类型电池的各项性能指标进行选定。铅酸电池由于质量大、充电时间长等不足，目前只在小型电动车辆上应用，镍氢电池和锂离子电池是当前动力电池的主流。（2）电池数量的选择由于单块
18、电池不能满足整车的电压和能量的要求，因此纯电动汽车的电池系统需要采用多块电池，它们以串联、并联或混联方式形成电池组。电池的数量要满足纯电动汽车的两项基本要求，一是能够满足车辆最大行驶功率的要求，二是要携带足够的能量以满足规定的车辆续驶里程要求。3. 传动系统的选择由于电动机的特性接近于理想驱动特性，理论上是可以直接用于驱动电动汽车的，但要达到整车的动力性和经济运行的性能指标，对电动机的负载能力、高效率区范围有极高的要求，符合这种要求的电动机的设计和制造成本目前还很高。因此，目前的纯电动汽车只有少数采用电动轮直接驱动的形式，多数车辆的驱动系统为电动机匹配了机械传动机构，以满足整车的动力性要求，并
19、可减轻电动机的负荷，提高它在复杂行驶工况下的运行效率，有利于获得较大的续驶里程。六、纯电动汽车的特点(1) 无污染，噪声低。纯电动汽车不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有“零污染”的美称；电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机噪声小。(2) 能源效率高，多样化。电动汽车的能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向
20、蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。(3) 结构简单，使用维修方便。电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电动机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。(4) 动力电源使用成本高，续驶里程短。目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电池的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但随着电动汽车技术的发展，电动汽车存在的缺点会逐步得到解决。纯电动汽车的恃点无污染,噪声儡能源效率高、务样化髯制猬单,岫隹修：方便动力电源使用成本高嫁驶里程短:七、纯电动汽车示例1. 比亚迪宋EV
21、300纯电动汽车在2016年度新能源车销量前20车型榜单中，比亚迪旗下车型就占了5席，年销量超过10万辆，比2015年增长63.93%。其“542”（百公里加速5秒、4轮驱动、百公里油耗2升）战略确实取得了新的突破。随着排放压力越来越大，2017年新能源市场还会继续暴涨。比亚迪计划今年推出7款新车来稳固市场的地位。宋EV300是比亚迪推出的首款纯电动SUV如下图所示，综合续航里程达300公里，同时该车还配备了遥控驾驶等配置。2. 特斯拉ModelS纯电动汽车特斯拉Models是由美国Tesla汽车公司制造的一款全尺寸高性能轿车，最高车速为200km/h，0100kmh的加速时间仅为5.6s，充
22、满电最大行驶里程可达502km。特斯拉ModelS车身尺寸为4978mm1964mm1435mm，轴距为2595mm，最小离地间隙为152mm;整备质量为2108kg乘坐5人。3. 上汽荣威E50纯电动汽车荣威E50是由上汽集团历时三年自主研发，汇集众多国际先进技术，合力打造出的一款纯电汽车。不同于多数纯电动车是在原有内燃机车型上升级而来，荣威E50采用专为纯电动力而全新开发的整车平台，是中国首款完全意义上的纯电动汽车，在电机、电池的布置和车身的设计过程中，充分考虑了整车性能和人机工程之间的平衡，既获得最好的车内空间，又满足了整车性能目标的要求，减少了碰撞时对人体的伤害。荣威E50荣威E50车
23、身尺寸为3569x1551x1540mm，轴距2305mm，整备质量1080kg，该车为3门4座两厢车。上汽荣威E50纯电动汽车如下图所示。4. 日产Leaf纯电动汽车日产Leaf是在骐达车型的基础上开发的电动汽车，采用传统的五门掀背型结构，其车身尺寸为4445mm1770mm1550mm，轴距为2700mm；整备质量为1525kg；乘坐4人，如左下图所示。该车充分考虑空气动力学因素，车身前端设计很有特色，V形设计使前保险杠与前风窗玻璃平滑地融为一体，可有效减小风阻。车头灯竖直凸出向后延伸的设计则能够分散导向两侧后视镜的气流，有利于降低风噪和风阻。5. 北汽E150EV纯电动汽车北汽E150E
24、V是北京汽车新能源汽车有限公司自主研发的一款两厢纯电动汽车如下图所示。该车具有450L的后备空间，人性化的22处储物空间，再加上电动灭窗、6.5寸液晶触摸导航大屏、多功能转向盘、一键升降车窗、电动折叠外后视镜、主副驾安全气囊、四六折叠后排座椅、泊车雷达十可视化泊车辅助等27项全功能安全和舒适配置，使其在日常使用和驾驶体验上丝毫不逊于传统燃油汽车。【教学活动设计】教师活动：讲授知识，讲演结合；学生活动：理解结构、原理、性能。三、任务实施（时间：60分钟）【任务实施】纯电动汽车的认识1. 基本设备一台电动汽车。2. 操作步骤认识新能源汽车的结构特点、基本组成，熟悉驱动系统的布置形式。3. 具体操作
25、【步骤一】示范操作【步骤二】学生操作训练或课堂实践4. 适任评估对任务效果进行检验评价。1. 评估要素结合能力要求2. 评估标准操作准确、熟练（100%满分）；操作准确、较为熟练（80%满分）；熟练程度一般、能完成操作（60%满分）；【教学活动设计】教师活动：示范操作，突出要领；学生活动：工学结合，学做合一。四、项目拓展（时间：10分钟）我国纯电动汽车发展现状。五、课堂总结（时间：5分钟）【任务总结】学习纯电动汽车的结构原理，传动系统布置形式和特点【教学活动设计】教师活动：知识归纳；学生活动评价.；学生活动：提问；分享交流.六、课后实践（时间：20分钟）【自主学习】1. 布置作业课后习题2.
26、课外任务3. 知识链接任务二混合动力汽车一、任务引入（时间：5分钟）【知识回顾】1、纯电动汽车的概念？2、纯电动汽车的优缺点分析？3、纯电动汽车的主要组成及各组成部分的结构类型？4、目前市场上有哪些纯电动车型？【任务分析】混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油一一电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转
27、换过来的电能。【目标要求】1. 了解混合动力汽车的分类2. 掌握混合动力汽车的结构与原理3. 掌握混合动力汽车动力系统的选择【教学活动设计】教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。二、知识准备（时间：60分钟）【相关知识】1. 导入新课混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以
28、吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。下面我们一起进入混合动力汽车的学习。2. 讲授新知识引导问题1：什么样的车可称为混合动力汽车呢？教学开展：通过课件展示几款混合动力汽车的图片，总结归纳纯电汽车的概念。可设置互动，有学生从教材上找出概念并总结回答一、混合动力汽车的概念1、广义：混合动力汽车通常是指由两种以上不同动力源驱动的汽车例如：油电混合动力汽车、气电混合动力汽车。目前天然气汽车通常也是油气混合动力的一种。（目前新能源汽车主要介绍油电混合动力汽车）2、狭义：混合动力电动汽车（HybridElectricalVehicle，简称HEV）：指同时装备两种动力来源热动力源（由传统的汽油机或
29、者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。引导问题2：混合动力汽车有哪些类型？教学开展：直观讲演法，通过PPT展示国家对会合动力汽车的类型划分标准，请学生结合教材总结区分。二、混合动力汽车的分类根据2010年颁布的QC/T8372010混合动力电动汽车类型，混合动力电动汽车的有多种分类方式：1、根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，混合动力电动汽车可分为串联式、并联式、混联式。2、按照两种不同能量的搭配比例不同，混合动力电动汽车可分为微混合型、轻度混合型、中度混合型及重度混合型。串联式混合动力汽车(SeriesHEV)3、按照外接充电能力，混合动力电动汽车分为可外接充电型(插电式)、
30、不可外接充电型。井暇式混合动力汽车:ParallelHEV)混联式混合动力汽车CCombinedHEV)散混(MicroHEV)-兰混合动力汽车(FullHEV)(MildHEV)插电式混合动力汽车(Plug-HEV)按外接充电箧J(I力分类,非插电式混合动力汽车I、引导问题2：混合动力汽车有哪些优缺点？教学开展：通过问题引发思考，组织学生结合预习的知识和教材讨论，并提问，最终教师评价并进行总结。二、混合动力汽车的优缺点1、优点分析:混合动力技术被公认为是目前最可行、最现实的节能技术，而混合动力电动汽车也是目前世界上唯一能实现量产的节能环保型汽车，这是混合动力电动汽车的最大优势所在，具体地：（1）排放性能良好（2）动力性能佳（3）耗油量低（4）对电池的性能要求相对较低2、缺点分析：（1）由于混合动力电动汽车仍需要燃烧汽油，因此无法从根本上摆脱对石油的依赖和彻底解决环保问题，也因此混合动力电动汽车没有太大的市场号召力。（2）混合动力系统的生产成本比内燃发动机系统的成本更高。（3）混合动力车需要配置普通汽车并不需要的昂贵配件，例如庞大笨重的电池组、电力发动机以及精密的电子控制模板。（4）另外受限于动力电池与能量储存等技术难题