新能源汽车技术教案(全套)

————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）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1、2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题。

2、2006年6月，“十一五”的“863”计划节能与新能源汽车重大项目通过论证。

3、2006~2007年，中国新能源汽车产业取得了重大的发展4、2008年至今，新能源汽车在国内已呈全面出击之势。

二、国外新能源汽车的发展1、美国新能源汽车发展现状2、日本新能源汽车发展现状3、法国新能源汽车发展现状4、德国新能源汽车发展现状进入21世纪，国外各大汽车公司纷纷制订新的新能源汽车开发计划。

在这个“环保竞技场”上，包括通用、奔驰、大众、宝马、丰田、本田、福特、克莱斯勒、日产等先行者，更是当仁不让地扮演了新能源车的主角。

【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：分钟）四、项目拓展（时间：40分钟）我国各汽车制造企业新能源汽车介绍。

五、课堂总结（时间：5分钟）池的研发。

“三纵三横”研发格局的形成，为我国新能源汽车的产业化打下了产业链基础。

但是，汽车业界对于国家的新能源汽车战略一直有不同看法，其中一大争议是技术路线不明，主次不分，混合动力、纯电动、氢燃料、代用燃料等各种技术路线都投入，均衡用力，没有重点。

二、新能源汽车关键技术（1）电池（2）电动机（3）电控（4）混合动力电动汽车（5）纯电动汽车（6）燃料电池电动汽车【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：分钟）四、项目拓展（时间：40分钟）我国新能源汽车发展存在的问题？（充电站、售价、消费者认知）五、课堂总结（时间：5分钟）【任务总结】通过对新能源汽车发展战略，和发展趋势的认识，可以指导发展新能源汽车的方向，包括电专用车等。

纯电动汽车狭义上指的是从车载储能装置获得电能，由电机驱动，同时满足道路安全法规对汽车的各项要求，允许在正规道路行驶的车辆。

总的来说，纯电动汽车是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品，是与燃油汽车相对应的。

二、纯电动汽车分类纯电动汽车根据动力源的不同可分为2类，即用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车和装有辅助动力源的纯电动汽车。

1.用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，只装置了蓄电池组，它的电力和动力传输系统如图所示。

2.装有辅助动力源的纯电动汽车用单一蓄电池作为动力源的纯电动汽车，蓄电池的比能量和比功率较低，蓄电池组的质量和体积较大。

因此，在某些纯电动汽车上增加辅助动力源，如超级电容器、发电机组、太阳能等，由此改善纯电动汽车的启动性能和增加续驶里程。

装有辅助动力源的纯电动汽车的电力和动力传输系统如图所示。

三、纯电动汽车的结构组成与原理燃油汽车主要由发动机，底盘、车身和电气四大部分组成，纯电动汽车的结构与燃油汽车相比，主要增加了电力驱动控制系统，而取消了发动机，由电力驱动主模块、车载电源模块和辅助模块三大部分组成。

当汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。

电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。

要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。

典型的纯电动汽车结构如下图所示。

动力蓄电池组输出电能驱动电动机，从而推动车辆行驶。

蓄电池的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程后进行补充。

电力驱动控制系统工作原理1.电力驱动主模块①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。

②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），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10 000 r/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1000～1500 r/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、质量较大，成本较高。

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。

（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。

如果夜间向蓄电池充电，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。

七、纯电动汽车示例1．比亚迪宋EV300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Model S 纯电动汽车特斯拉Model s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，0 ～100km/h的加速时间仅为5.6s，充满电最大行驶里程可达502km。

特斯拉Model S车身尺寸为4978mm×1964mm×1435mm，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。