《新能源汽车技术》教学大纲

《新能源汽车技术》教学大纲一、项目的性质、地位与任务本项目是汽车检测与维修技术专业的专业核心项目。本项目授予学生新能源汽车构造原理等规律性的知识，使学生具有举一反三的分析能力，对结构原理不断更新的适应能力，为学习后续项目和参加专业实践奠定基础，对于适应地方经济建设的应用性人才培养目标具有十分重要的意义。项目的主要任务：主要任务是全面系统地介绍新能源汽车新技术。针对本专业的特点，系统阐述了新能源汽车的类型，发展新能源汽车的必要性和新能源汽车发展现状；重点介绍电动汽车用动力电池、电动汽车用电动机、纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的结构、原理及设计方法等；对天然气汽车、液化石油气汽车、甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、二甲醚燃料汽车、氢燃料汽车和太阳能汽车的特点、发展现状及趋势也进行了介绍。二、教学基本要求通过本项目的学习，应达到以下要求：1.掌握新能源汽车的分类、基本结构、组成和原理；2.认识新能源汽车用的电动电池、电动机等各部分的有机联系；3.了解新能源汽车领域的新材料、新工艺、新技术，并具有一定的分析能力；4.掌握基础的理论知识，提高新能源汽车构造原理的应用能力和发展本专业的能力，提高和专业有关的工作适应性；5.具有较强的实践技能和解决实际问题的能力；具有较强的工程意识和创新意识，严谨求实的科学态度和刻苦钻研的学习作风，具有良好的社会责任感和良好的职业道德。三、教学学时分配表任务教学内容教学时数实训时数教学方法或手段备注一新能源汽车的基础知识40讲授法、多媒体二电动汽车用动力电池88讲授法、多媒体、任务驱动法三电动汽车用电动机88教、学、做一体化四纯电动汽车88讲授法、多媒体、任务驱动法五混合动力电动汽车80教、学、做一体化六燃料电池电动汽车88教、学、做一体化七其他新能源汽车60教、学、做一体化八综合实训双燃料发动机台架实验016讲授法、实验法现代油电混合动力汽车结构与工况实验014讲授法、实验法总计5062四、教学内容与学时安排任务一新能源汽车的基础知识……4学时本任务教学目的和要求：了解新能源汽车的定义和分类；了解发展新能源汽车的必要性；了解新能源汽车发展概述；掌握汽车新能源的种类与来源；教学重点：汽车新能源的种类与来源。教学难点：汽车新能源的种类与来源。任务主要内容(理论)：第一节新能源汽车的定义和分类（0.5学时）一、新能源汽车的定义二、新能源汽车的分类第二节发展新能源汽车的必要性（0.5学时）一、能源短缺二、环境污染三、气候变暖第三节汽车新能源概述（2学时）一、能源的定义与分类二、汽车新能源种类与来源三、天然气四、液化石油气五、甲醇六、乙醇七、二甲醚八、生物柴油九、氢十、太阳能第四节新能源汽车发展概述（1学时）一、国外新能源汽车发展二、周内新能源汽车发展三、新能源汽车发展趋势任务二电动汽车用动力电池……16学时本任务教学目的和要求：掌握电动汽车用动力电池分类，性能指标和电动汽车对动力电池的要求；掌握铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池的分类、结构和特点，铅酸蓄电池的工作原理、充放电特性和充电方法；理解掌握铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池的SOC估计方法。掌握燃料电池的发展动态、分类、结构和特点；掌握燃料电池系统；了解质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、微生物燃料电池和再生型燃料电池的性能特点。了解太阳能电池的分类、特点；掌握太阳能电池的发电原理和伏安特性。了解镍镉电池、锌镍电池、空气电池、铁电池、超级电容器和飞轮电池的特点和工作原理。教学重点：铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池的工作原理、充放电特性和充电方法；燃料电池系统和太阳能电池的发电原理和伏安特性；教学难点：铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池的工作原理、充放电特性和充电方法；燃料电池系统和太阳能电池的发电原理和伏安特性；任务主要内容(理论)：第一节概述（0.5学时）一、电动汽车用动力电池分类二、电动汽车用动力电池的性能指标三、电动汽车对动力电池的要求第二节铅酸蓄电池（1学时）一、铅酸蓄电池的发展动态二、铅酸蓄电池的分类与结构三、铅酸蓄电池的特点四、铅酸蓄电池的工作原理五、铅酸蓄电池的充放电特性六、铅酸蓄电池的充电方法七、铅酸蓄电池SOC估计第三节镍氢电池（1学时）一、镍氢电池的发展动态二、镍氢电池的分类与结构三、镍氢电池的特点四、镍氢电池的工作原理五、镍氢电池的充放电特性六、镍氢电池SOC估计第四节锂离子电池（2学时）一、锂离子电池的发展动态二、锂离子电池的分类与结构三、锂离子电池的特点四、锂离子电池的工作原理五、锂离子电池的充放电特性六、锂离子电池的充电方法第五节燃料电池（1学时）一、燃料电池的发展动态二、燃料电池的分类三、燃料电池的特点四、燃料电池系统五、质子交换膜燃料电池六、碱性燃料电池七、磷酸燃料电池八、熔融碳酸盐燃料电池九、固体氧化物燃料电池十、直接甲醇燃料电池十一、微生物燃料电池十二、再生型燃料电池第六节太阳能电池（2学时）一、太阳能电池的分类二、太阳能电池的特点三、太阳能电池的发电原理四、太阳能电池的伏安特性第七节其他动力电池（0.5学时）一、镍镉电池二、锌镍电池三、空气电池四、铁电池五、超级电容器六、飞轮电池任务主要内容（实训）：太阳能电池伏安特性的测量实验（8学时）目的要求通过测量太阳能电池伏安特性实验，培养学生掌握太阳能电池的结构、光伏特性、太阳能电池的表征参数和太阳能电池的等效电路，使学生进一步掌握太阳能电池的性能。掌握要点太阳能电池的伏安特性曲线实验内容1、测量在不同的光照距离下的电流，电压和功率，观察并记录数据2、测量在相同的光照距离下，电池串联时的电流，电压和功率，观察并记录数据3、测量在相同的光照距离下，电池并联时的电流，电压和功率，观察并记录数据4、根据所得数据画出太阳能电池的伏安特性曲线考核方法及成绩评定：平时成绩占50%，考试成绩占50%。任务三电动汽车用电动机……16学时本任务教学目的和要求：掌握电动机的分类和额定指标；了解电动汽车对电动机的要求。掌握直流电动机的分类、结构和特点；了解直流电动机的工作原理、基本方程和运行特性；了解无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机的分类、结构和特点；掌握无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机的工作原理、数学模型；了解直流电动机、无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机的控制。教学重点：无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机的工作原理、数学模型。教学难点：无刷直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机的工作原理、数学模型。任务主要内容(理论)：第一节概述（1学时）一、电动机的分类二、电动机的额定指标三、电动汽车对电动机的要求第二节直流电动机（2学时）一、直流电动机的分类二、直流电动机的结构与特点三、直流电动机的工作原理四、直流电动机的基本方法五、直流电动机的运行特性六、直流电动机的控制第三节无刷直流电动机（1学时）一、无刷直流电动机的分类二、无刷直流电动机结构与特点三、无刷直流电动机的工作原理四、无刷直流电动机的数学模型五、无刷直流电动机的控制第四节异步电动机（2学时）一、异步电动机的结构与特点二、异步电动机的工作原理三、异步电动机的运行特性四、异步电动机的数学模型五、异步电动机的控制第五节永磁同步电动机（1学时）一、永磁同步电动机的结构与特点二、永磁同步电动机的运行原理与特性三、永磁同步电动机的数学模型四、永磁同步电动机的控制第六节开关磁阻电动机（1学时）一、开关磁阻电动机的结构与特点二、开关磁阻电动机工作原理与运行特性三、开关磁阻电动机的数学模型四、开关磁阻电动机的控制任务主要内容（实训）：直流并励电动机实验（8学时）目的要求通过直流并励电动机实验，使学生掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性；掌握直流并励电动机的调速方法。掌握要点直流电动机的工作特性和机械特性，直流电动机调速原理。实验内容1、测量固有机械特性

2、测量串电阻人工机械特性3、改变电枢端电压的调速4、改变励磁电流的调速5、测量变压调速特性6、测量弱磁调速特性

考核方法及成绩评定：平时成绩占50%，考试成绩占50%。任务四纯电动汽车……16学时本任务教学目的和要求：了解纯电动汽车的分类、组成和原理；掌握纯电动汽车驱动系统布置形式；了解纯电动汽车的特点和关键技术。了解纯电动汽车传动系统设计实例和性能仿真；掌握电动机参数设计、传动系传动比设计和电池组容量设计。了解纯电动汽车续驶里程模型；掌握纯电动汽车续驶里程影响因素。了解电池管理系统的功能；掌握对电池管理系统的硬件实现和软件实现。了解纯电动汽车能耗经济性评价指标；掌握纯电动汽车的能量利用率和能耗。了解车载数据采集系统的功能和特点；握车载数据采集系统的设计过程。教学重点：电池管理系统的硬件实现和软件实现。教学难点：电池管理系统的硬件实现和软件实现。任务主要内容(理论)：第一节概述（1学时）一、纯电动汽车的分类二、纯电动汽车的组成与原理三、纯电动汽车驱动系统布置形式四、纯电动汽车的特点五、纯电动汽车的关键技术第二节纯电动汽车传动系统参数设计（2学时）一、电动机参数设计二、传动系传动比设计三、电池组容量设计四、设计实例五、性能仿真第三节纯电动汽车续驶里程（1学时）一、纯电动汽车续驶里程模型二、纯电动汽车续驶里程影响因素第四节纯电动汽车电池管理系统（2学时）一、电池管理系统的功能二、电池管理系统的硬件实现三、电池管理系统的软件实现第五节纯电动汽车经济性评价指标及行驶能耗（1学时）一、纯电动汽车能耗经济性评价指标二、纯电动汽车的能量利用率三、纯电动汽车的能耗第六节纯电动汽车车载数据采集系统（1学时）一、系统主要功能描述二、系统主要特点三、系统设计四、纯电动汽车车型实例任务主要内容（实训）：纯电动轿车用电池管理系统设计实验（8学时）目的要求通过纯电动轿车用电池管理系统设计实验，掌握电池管理技术的现状，掌握串联电池组充电模式，掌握成组电池的SOC定义。掌握要点基于电池的直流内阻、极化电压、容量和SOC对电池的一致性问题实验内容1、画出原始充电曲线2、画出去除直流内阻后的充电曲线3、画出去除极化电压的充电曲线4、画出进行容量和初始SOC修正后的充电曲线考核方法及成绩评定：平时成绩占50%，考试成绩占50%。任务五混合动力电动汽车……8学时本任务教学目的和要求：了解混合动力电动汽车的分类、组成与原理；掌握混合动力电动汽车的特点和关键技术。了解发动机、电动机、储能装置、动力分配装置的功用、组成、种类、工作原理和要求；掌握整车仿真模型和控制策略；了解仿真实例。了解混合动力电动汽车制动力分配控制策略；掌握混合动力电动汽车制动力分配控制策略的实现；了解混合动力电动汽车的能量管理策略和工作模式；掌握混合动力电动汽车模糊逻辑能量管理策略。了解混合动力电动汽车车型实例。

教学重点：混合动力电动汽车的特点和关键技术。教学难点：整车仿真模型和控制策略。任务主要内容(理论)：第一节概述（2学时）一、混台动力电动汽车的分类二、混台动力电动汽车的组成与原理三、混台动力电动汽车的特点四、混台动力电动汽车的关键技术第二节混台动力电动汽车动力系统设计（2学时）一、发动机二、电动机三、储能装置四、动力分配装置五、整车仿真模型六、控制策略七、仿真实例第三节混台动力电动汽车制动能量回收系统（2学时）一、混合动力电动汽车制动力分配控制策略二、混合动力电动汽车制动力分配控制策略的实现第四节混合动力电动汽车的能量管理（2学时）一、混台动力电动汽车的能量管理策略二、混台动力电动汽车的工作模式三、混台动力电动汽车模糊逻辑能量管理策略四、混合动力电动汽车车型实例任务六燃料电池电动汽车……16学时本任务教学目的和要求：了解燃料电池电动汽车的类型和特点；掌握燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求和关键技术。了解燃料电池发动机、辅助动力源、DC/DC变换器、驱动电动机、动力电控系统的基本构造和原理。了解驱动电动机、传动系传动比、燃料电池和辅助动力源的基本构造和原理。了解燃料电池电动汽车车型实例。

教学重点：燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求和关键技术。教学难点：燃料电池发动机、辅助动力源、DC/DC变换器、驱动电动机、动力电控系统的基本构造和原理。任务主要内容(理论)：第一节概述（2学时）一、燃料电池电动汽车的类型二、燃料电池电动汽车的特点三、燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求四、燃料电池电动汽车的关键技术第二节燃料电池电动汽车的基本结构（3学时）一、燃料电池发动机二、辅助动力源三、DC/DC变换器四、驱动电动机五、动力电控系统第三节燃料电池电动汽车传动系统参数设计（3学时）一、驱动电动机二、传动系传动比三、燃料电池四、辅助动力源五、燃料电池电动汽车车型实例任务主要内容（实训）：汽车燃料电池动力系统工况实验（8学时）目的要求通过汽车燃料电池动力系统工况实验，使学生掌握对汽车燃料电池系统示教板的使用，掌握燃料电池系统的六种工况。掌握要点外接接电，设置参数，正确操作实验设备实验内容1、燃料电池系统启动工况工作演示2、燃料电池系统低速行驶工况工作演示3、燃料电池系统一般行驶工况工作演示4、燃料电池系统全速行驶工况工作演示5、燃料电池系统减速行驶工况工作演示6、燃料电池系统停车行驶工况工作演示考核方法及成绩评定：平时成绩占50%，考试成绩占50%。任务七其他新能源汽车……8学时本任务教学目的和要求：了解天然气汽车的分类和特点；掌握天然气汽车的结构和原理；天然气汽车的发展现状和趋势。了解液化石油气汽车的特点、结构和原理以及甲醇燃料汽车的定义与特点；了解液化石油气汽车和甲醇燃料汽车的发展现状与趋势。了解乙醇燃料汽车、二甲醚燃料汽车、氢燃料汽车和太阳能汽车的特点；了解乙醇燃料汽车、二甲醚燃料汽车、氢燃料汽车和太阳能汽车的发展现状与趋势。掌握太阳能汽车的基本结构和原理；教学重点：天然气汽车和太阳能汽车的基本结构和原理。教学难点：天然气汽车和太阳能汽车的基本结构和原理。任务主要内容(理论)：第一节天然气汽车（1学时）一、天然气汽车的分类与特点二、天然气汽车的结构与原理三、天然气汽车的发展现状及趋势第二节液化石油气汽车（1学时）一、液化石油气汽车的特点二、液化石油气汽车的结构与原理三、液化石油气汽车的发展现状及趋势第三节甲醇燃料汽车（1学时）一、甲醇燃料汽车的定义与特点二、甲醇燃料汽车的发展现状及趋势第四节乙醇燃料汽车（1学时）一、乙醇燃料汽车的特点二、乙醇燃料汽车的发展现状及趋势第五节二甲醚燃料汽车（1学时）一、二甲醚燃料汽车的特点二、二甲醚燃料汽车的发展现状及趋势第六节氢燃料汽车（1学时）一、氢能汽车的分类与特点二、氢燃料汽车的发展现状及趋势第七节太阳能汽车（2学时）一、太阳能汽车的基木结构与原理二、太阳能汽车的特点三、太阳能汽车的发展现状与趋势五、综合实训内容与学时分配综合实训一双燃料发动机台架实验（16课时）1、目的要求：通过实验加深对课堂教学内容的理解和认识；了解代用燃料应用技术的基本原理；掌握燃用代用燃料的测试方法；了解和掌握实验系统的组成和性能实验方法；熟悉和了解本实验所需的测试设备和仪表的名称、作用、原理、操作及调整；初步具备对掺烧代用燃料进行数据处理和理论分析的能力。2、掌握要点：绘制原机特性曲线和掺烧特性曲线，对发动机燃用代用燃料后动力性、经济性和烟度排放的变化规律进行分析。对实验中出现的规律与理论有差别时要求进行分析。3、实验内容：1）起动发动机