《新能源汽車技術(shù)》教學(xué)教案

新能源汽車技術(shù)

教案

教案

項目一：新能源汽車概論參考學(xué)時：2學(xué)時

教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)

1.能源危機(jī)；

2.環(huán)境污染；

3.國家對策。

4技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

二、能力目標(biāo)

1.全面了解新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢?

2.掌握新能源汽車的分類。

三、素質(zhì)目標(biāo)

1.能夠自主學(xué)習(xí)汽車新知識、新結(jié)構(gòu)；

2.能夠通過各種媒體資源查找所需信息。

教學(xué)準(zhǔn)備

1.多媒體教室。

2.多媒體教學(xué)課件資料。

教學(xué)方法和建議

1?教學(xué)方法：采用討論問答方法。

2.教學(xué)建議：啟發(fā)學(xué)生對電動汽車及其結(jié)構(gòu)和技術(shù)的關(guān)注，提高其對新能源汽車認(rèn)知程度和

興趣。

教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容與過程備注

與手段

教學(xué)引入結(jié)合多媒引導(dǎo)學(xué)

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)。體課件講生思考

解

課時安排：2課時并回答

問題

一、發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略意義

1、能源安全

世界千人汽車保有量

中國汽車保有量預(yù)測

汽車對石油需求預(yù)測

高油價與能源危機(jī)

中國燃油汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展將不可持續(xù)

2、環(huán)境污染的嚴(yán)重性

中國是PM2.5最嚴(yán)重地區(qū)之一

PM2.5構(gòu)成中70%-80%來自于汽車尾氣

典型燃料與驅(qū)動技術(shù)的效率與碳排放

面臨二氧化碳減排的巨大壓力

二、新能源汽車類型

純電動汽車（重點）

混合動力汽車（重點）

燃料電池電動汽車

天然氣汽車

生物燃料汽車

氫燃料汽車

三、汽油機(jī)汽車與電動汽車能量利用效率比較

汽油機(jī)汽車能源轉(zhuǎn)換效率WTT

汽油機(jī)汽車能量轉(zhuǎn)換效率TTW

電動汽車能源轉(zhuǎn)換效率WTT

四、世界電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀

主要國家發(fā)展戰(zhàn)略及政策動向

我國電動汽車“三縱三橫”技術(shù)體系

我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系初步建立

新能源汽車25個示范試點城市

各國新能源汽車銷量

2011年全球新能源汽車銷量品牌

五、部分新能源汽車車型

豐田普銳斯插電式混合動力汽車

GM雪佛蘭VOIt增程式電動車

日產(chǎn)leaf電動汽車

寶馬MINI-E電動汽車

2012年北京汽車展上部分電動汽車

課后反思

教案

項目二：電動汽車電能源及電池管理系統(tǒng)參考學(xué)時：4學(xué)時

教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)

1.動力電池的類型及性能指標(biāo)。

2.電池管理系統(tǒng)。

二、能力目標(biāo)

1.掌握動力電池組的性能檢測及維護(hù)。

三、素質(zhì)目標(biāo)

具有較強(qiáng)的口頭與書面表達(dá)能力、人際溝通能力；具有團(tuán)隊合作精神。具有良好的自身

形象。

教學(xué)準(zhǔn)備

1.多媒體教室。多媒體教學(xué)課件。

2相關(guān)電機(jī)及控制器。

教學(xué)方法和建議

1?教學(xué)方法：采用任務(wù)教學(xué)法、分組教學(xué)法、情景模擬法等。

2.教學(xué)建議：利用課堂教學(xué)和實訓(xùn)操作進(jìn)行講授。使同學(xué)們能夠掌握驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)的

構(gòu)造及原理。

教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容與過程備注

與手段

教學(xué)引入課堂講授，引導(dǎo)學(xué)

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、教學(xué)演示、實訓(xùn)多媒體教生回答

課時安排：4課時學(xué)。問題

一、蓄電池的性能指標(biāo)

工作原理：

電能一一化學(xué)能一一電能一一化學(xué)能的可逆變換過程

1.電壓

電動勢、開路電壓、額定電壓、工作電壓、終止電壓

2.電池容量

A理論容量

＞實際容量

＞標(biāo)稱容量（公稱容量）

A額定容量（保證容量）

A充電狀態(tài)（SOC）

3.能量

A標(biāo)稱容量

＞實際能量

A比能量

＞能量密度

4.功率

A比功率：電池單位質(zhì)量中所具有電能的

攻略

＞攻略密度：電池單位體積中所具有的電

能的攻略

5.電池的內(nèi)阻

6.循環(huán)次數(shù)

7.使用年限

8.放電速率

A時率電池

A倍率電池

9.自放電率

10.成本

11?其他

二、混合動力汽車對蓄電池的基本要求

1.比能量

2.充電時間短

3.連續(xù)放電率高，自放電率低

4.不需要復(fù)雜的運行環(huán)境

5.安全可靠

6.壽命長、免維修、制造成本低

鋰離子電池

鉛酸蓄電池：性能最差，但價格低廉

保氫蓄電池：性能最優(yōu)，但價格昂貴

保鎘蓄電池

三、鉛酸蓄電池將幾種動

1?種類力電池的

"移動式優(yōu)缺點進(jìn)

、固定式∫半密封式行對比

［密封式

＞特點：開路電壓高，放電效率高，能夠在常溫下正常工作,

生產(chǎn)技術(shù)成熟，價格便宜，規(guī)格齊全。

＞動力鉛酸電池：高比能量和比功率，高循環(huán)次數(shù)和使用壽命,

快速充電性等

2.基本單元：2V

3.工作原理

Pb02+Pb+2H2S04=2PbS04+2H2O

隨著放電的進(jìn)行，硫酸不斷減少，與此同時電池中又有水生成,

這樣就使電池中的電解液濃度不斷降低；反之，在充電時，硫酸將

不斷生成，因此電解液濃度將不斷增加。

閥控鉛酸電池(VRLA):電池容量大，無記憶效應(yīng)，價格便宜

四、四-氫(Ni-MH)電池

1.標(biāo)稱電壓：1.2V

2.比能量：70-80(W.h)∕kg

3.比功率：200W/kg

4.工作原理

負(fù)極

?

O.-MM

氫

合

金

通過存I僅H?抵離不起電.

5.銖-氫電池的充、放電特性

A放電特性

＞充電特性

A壽命

＞優(yōu)點：起動加速性好，一次充電后的續(xù)航里程較長，不會對

周圍環(huán)境造成污染，易維護(hù)，快速補充充電時間短。

*生型舊車型

6.錦-鎘電池

比能量:55(W.h)∕kg

比功率：超過225W/kg

工作電壓：較低

單體電池標(biāo)稱電壓：12V

循環(huán)使用2000次以上

五、鋰離子電池

1.特點重點講解

廠單體電池工作電壓：3.7V

重量輕、比能量大T50(W.h)/L

Y體積小-400(W.h)/L

循環(huán)次數(shù)：1000次

L無污染

高效率輸出

高溫時性能良好

安全性好

｛經(jīng)500次循環(huán)，放電容量仍大于95%

2.鈉硫電池

Load!窗Il)產(chǎn)Ee

e∣DCSource|_［力.CXL

NegativeElectrodeSolidElectrolytePositiveElectrode

(Na)(β-Aluaina)(S)

六、電池管理系統(tǒng)

1.電動汽車使用BMS的必需性

(1)大容量單體電池容易產(chǎn)生過熱

eg.20Ah鋰電池——135oC

50Ah鋰電池——188oC

(2)電池的性能不完全一致

2.電池成組后的主要問題：

過充、過放

過大電流

溫度過高

短路或者漏電

BMS的主要工作原理：

數(shù)據(jù)采集電路首先采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，再由電子控制單元

(ECU)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，然后根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功

能模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞信息。

BMS的主要任務(wù)輸入的信號執(zhí)行部件

防止過充電池電壓、電流、溫度充電機(jī)

避免過放電池電壓、電流、溫度電動機(jī)功率轉(zhuǎn)換

器

溫度控制電池溫度冷熱空調(diào)(風(fēng)扇

等)

電池組件電壓和電池電壓和溫度平衡裝置

溫度的平衡

預(yù)測電池的SOC電池電壓、電流、溫度顯示裝置

和剩余行駛里程

3.電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

廣電壓、電流與溫度測量

計算電池SOC

計算電池放電深度DOD

Y計算最大允許放電電流

計算最大允許充電電流

預(yù)測蓄電池壽命指數(shù)和SOH

故障診斷

課后反思

項目二：純電動汽車參考學(xué)時：12學(xué)時

子項目1：電動汽車電能源及電池管理系統(tǒng)參考學(xué)時：2學(xué)時

教學(xué)方

教學(xué)內(nèi)容與過程法與手備注

段

教學(xué)引入

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、操作演示、實踐技能訓(xùn)練相結(jié)合

學(xué)生分

課時安排：2課時

組進(jìn)

啟發(fā)示行。先

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

提問引導(dǎo)學(xué)

生回答

(-)知識目標(biāo)

上節(jié)課

的問題

1.熟悉電動汽車常用的動力電池；

2.掌握各動力電池組的性能特點和工作原理；

3.掌握電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能。

理實一

(二)能力目標(biāo)

體化教

學(xué)，結(jié)合

1.通過課程學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠按照使用、設(shè)計要求選擇蓄電池的種類。

多媒體

課件講

2.通過電池狀態(tài)，對其故障進(jìn)行診斷、維修。

解

(≡)素質(zhì)目標(biāo)

1.形成良好的工作作風(fēng)，培養(yǎng)與人合作、與人溝通能力。

熟悉電

2.鍛煉學(xué)生的判斷能力。

動汽車

常用的

二、預(yù)習(xí)要點

動力電

池；掌握

1.蓄電池的種類及特點；

各動力

2.電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能。電池組

的性能

三、學(xué)習(xí)方法特點和

工作原

1.復(fù)習(xí)第1章的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)一步了解新能源汽車的特點。理；掌握

電池管

2.收集汽新能源汽車動力電池的相關(guān)素材，了解動力電池組的種類和理系統(tǒng)

特點。的結(jié)構(gòu)、

功能。

3.學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，掌握各動力電池組的性能特點和工作原理，了掌握（占用

電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能。課時10）

4.通過學(xué)習(xí)，能對電池組得故障進(jìn)行診斷、維修。

5.完成思考題

四、學(xué)習(xí)內(nèi)容

（一）蓄電池的性能指標(biāo)

結(jié)合實

際，提問

工作原理：

一些經(jīng)

常遇到

電能一一化學(xué)能一一電能一一化學(xué)能的可逆變換過程

的一些

1.電壓問題。

電動勢、開路電壓、額定電壓、工作電壓、終止電壓

2.電池容量

＞理論容量

A實際容量

A標(biāo)稱容量（公稱容量）

A額定容量（保證容量）

＞充電狀態(tài)（SoC）

3.能量

A標(biāo)稱能量

A實際能量

A比能量

A能量密度

4.功率

A比功率：電池單位質(zhì)量中所具有電能的功率

A功率密度：電池單位體積中所具有的電能的功率

5.電池的內(nèi)阻

6.循環(huán)次數(shù)

7.使用年限

8.放電速率

A時率電池

A倍率電池

9.自放電率

10.成本

11.其他

（三）混合動力汽車對蓄電池的基本要求

1.比能量

2.充電時間短

3.連續(xù)放電率高，自放電率低

4.不需要復(fù)雜的運行環(huán)境

5.安全可靠

6.壽命長、免維修、制造成本低

（四）鉛酸蓄電池

1.種類

「移動式

Y

［固定式/半密封式

L封式

A特點：開路電壓高，放電效率高，能夠在常溫下正常工作，生

產(chǎn)技術(shù)成熟，價格便宜，規(guī)格齊全。

A動力鉛酸電池：高比能量和比功率，高循環(huán)次數(shù)和使用壽命，

快速充電性等

2.基本單元：2V

「正極板

單體電池J負(fù)極板

、隔板

(五)鏢-氫和裸-鎘電池

1.錦-氫(Ni-MH)電池

標(biāo)稱電壓：1.2V

比能量:70-80(W.h)∕kg

比功率：200W∕kg

2.保-鎘電池

比能量：55(W.h)∕kg

比功率：超過225W/kg

(六)鋰離子電池和鈉硫電池

1.鋰離子電池

單體電池工作電壓：3.7V

重量輕、比能量大T50(W.h)/L

體積小-400(W.h)∕L

循環(huán)次數(shù)：1000次

無污染

2.鈉硫電池

(七)BMS的必需性和BMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.電池成組后的主要問題：

,過充、過放

過大電流

溫度過高

【短路或者漏電

2.BMS的主要工作原理：

數(shù)據(jù)采集電路首先采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，再由電子控制單元

(ECU)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，然后根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能

模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞信息。

3.電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電池組管理系統(tǒng)

X熱(溫度)管理系統(tǒng)

L電壓平衡控制系統(tǒng)

(A)電池管理系統(tǒng)的功能

(電壓、電流與溫度測量

計算電池SOC

計算電池放電深度DOD

/計算最大允許放電電流

計算最大允許充電電流

預(yù)測蓄電池壽命指數(shù)和SOIl

I故障診斷

五、思考題

1.蓄電池的種類？

2.鋰離子電池的特點？

3.電池管理系統(tǒng)的功

課后反思

項目二：純電動汽車參考學(xué)時：12學(xué)時

子項目3：電動汽車相關(guān)技術(shù)參考學(xué)時：4學(xué)時

教學(xué)方

教學(xué)內(nèi)容與過程法與手備注

段

教學(xué)引入

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、操作演示、實踐技能訓(xùn)練相結(jié)合

課時安排：2課時

學(xué)生分

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)啟發(fā)示

提問組進(jìn)

（-）知識目標(biāo)行。先

引導(dǎo)學(xué)

1.掌握DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和工作原理；生回答

上節(jié)課

2.掌握電動汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造及原理；的問題

3.掌握電動制動系統(tǒng)的構(gòu)造及原理；

4.掌握普銳斯汽車線控制動系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理；

5.掌握電動汽車能量回饋控制原理；

6.掌握純電動汽車和混合動力汽車空調(diào)的構(gòu)造及工作原理；

7.掌握純電動汽車和混合動力汽車儀表的功能。

（-）能力目標(biāo)

1.能夠根據(jù)儀表顯示判斷、檢測故障并維修。

2.掌握檢測設(shè)備的正確使用。

（三）素質(zhì)目標(biāo)

1.形成良好的工作作風(fēng)，培養(yǎng)與人合作、與人溝通能力。

2.訓(xùn)練學(xué)生使用設(shè)備的規(guī)范性。

3.培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神。

二、預(yù)習(xí)要點

1.DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.電動汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造及原理

3.電動制動系統(tǒng)的構(gòu)造及原理

4.普銳斯汽車線控制動系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理

5.純電動汽車和混合動力汽車空調(diào)的構(gòu)造及工作原理

6.電動汽車能量回饋控制原理

7.純電動汽車和混合動力汽車儀表的功能

三、學(xué)習(xí)方法

1.觀看相關(guān)媒體素材

2.學(xué)習(xí)課程內(nèi)容

3.理論聯(lián)系實踐，參與完成實驗、實訓(xùn)課程

5.總結(jié)，完成思考題

四、學(xué)習(xí)內(nèi)容

理實一

體化教

（一）直流/直流轉(zhuǎn)換器學(xué)，結(jié)合

多媒體

1.電動汽車輔助子系統(tǒng)課件講

解

2.單、雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器工作原理

（-）電動汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1.電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類

電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)EPS的再次分類

能源消耗效果

100%

橫向類

比講解，

HHPS

加深及

[EEHPS

理解記

(DEPS

憶。

10%

EHPSEPS

①HPS對比:90%的能源消耗效果

(^EHPS對比25%的能源消耗效果

2.EPS的元件組成和工作原理

傳感器

「磁性轉(zhuǎn)子

扭力桿檢測線圈校正線圈轉(zhuǎn)向柱連接塊\

I//磁阻傳感

鬲/廠亓,件

輸出軸

7阜NNl扭轉(zhuǎn)桿J

轉(zhuǎn)向小齒

冷測環(huán)3檢測環(huán)2檢測環(huán)1輪連接塊一

(三)行動制動和電動機(jī)再生制動

1.電動真空助力制動系統(tǒng)

結(jié)合實

1)基本工作原理際，提問

一些經(jīng)

2)再生制動常遇到

的一些

2.PRIUS混合動力汽車線控制動系統(tǒng)問題。

(1)PRIUS主組件功能

(2)電動機(jī)再生制動

(3)電動汽車的行車制動EBD、ABS和助力操作

(4)VSC+系統(tǒng)

(5)自診斷和安全保護(hù)

3.電動汽車能量回饋控制原理

(1)無刷直流電動機(jī)的基本控制方法

(2)采用無刷直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的回饋制動方法

(四)電動汽車空調(diào)系統(tǒng)

電動汽車空調(diào)裝置以及車環(huán)境特點：

＞應(yīng)具有足夠抗振動沖擊和良好的系統(tǒng)氣密性能

＞具有快速制冷、制熱和低速運行能力

＞壓縮機(jī)工作效率高，控制可靠性高，維護(hù)方便

＞車內(nèi)漏熱嚴(yán)重

＞難以做到氣流分布均勻

1.電動汽車空調(diào)的制冷方式布置任

務(wù)，學(xué)

A早期一一沒有配備空調(diào)系統(tǒng)生分組

完成。

A將燃油發(fā)動機(jī)帶動的壓縮機(jī)替換成直流電動機(jī)直接驅(qū)

動的壓縮機(jī)

汽車空調(diào)壓縮機(jī)分類

「傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動的類型

V使用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動的混合動力型

I單純使用變頻電動機(jī)驅(qū)動的類型

（1）制冷系統(tǒng)的組成

混動壓縮機(jī)、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)箱和控

制電路等組成。

（2）制冷系統(tǒng)部件功能

學(xué)生看

5?圖

按照分

安全閥電動壓縮機(jī)解步驟

Γπl(wèi)禹區(qū)液體逐步進(jìn)

D

S^低壓沿饞行

貯液干燥器畬

車前空氣-I低壓氣體車內(nèi)空氣

。冷凝器

制冷劑壓力傳感器

/或壓力開關(guān)

^M^

電子扇2SriSzmSriiS"4鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)

蒸發(fā)堂J

U/BQSrgsrMNBr疝N

發(fā)動機(jī)倉內(nèi)

曜膨脹閥U

車內(nèi)空氣

2.空調(diào)制熱方式空調(diào)壓縮機(jī)

（1）空調(diào)制冷/制熱方式

半導(dǎo)體式制冷/制熱

基本器件：熱電偶對

特點：不需要任何制冷濟(jì)，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有

旋轉(zhuǎn)部件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動部件是一種固體片件,

工作時沒有振動、噪音，壽命長，安裝容易。

制冷效率一般不高，但制熱效率很高。

熱泵型空調(diào)系統(tǒng)制冷/制熱

駐車加熱器制熱

PTC加熱器的電制熱方式

車內(nèi)溫度車外熱交換器

逆變器傳感器

'NNNRN&春RNR

驅(qū)動電機(jī)'&NNR&R春RNH

7nRnr&繳r課課h

'RRMNSSlSfRRR4

WWUWWW

四通閥WMMWWW

壓縮機(jī)

mwsf^

"RNReNRRRR

W?ra??w?ro

WΛVΛ?ΛV

V**ΛVΛT*W

?WWirΛW軸流風(fēng)扇

ΛTΛWW!Λ

"NENE梅Nm車內(nèi)熱交換器

VΛVW?W,膨脹閥

1ΛVW?'

WΛWWΛ'

m^NNNR；

離心風(fēng)扇

制熱工作方式制冷工作方式

(2)電動變排量渦旋式制冷壓縮機(jī)

3.PriUS空調(diào)系統(tǒng)

(1)空調(diào)變頻器

空調(diào)變殃器

(2)系統(tǒng)圖和主組件位置圖

(3)空調(diào)其他部件介紹

(4)自診斷

電動汽車充電及高壓安全

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

(-)知識目標(biāo)

1.熟悉電動汽車主要充電方式；

2.掌握充電機(jī)功能;

3.熟悉電動汽車傳導(dǎo)式充電接口；

4.掌握TN網(wǎng)絡(luò)原理及電動汽車高壓用電安全。

（-）能力目標(biāo)

1.能夠采用正確的方法給電動汽車充電。

2.掌握電動汽車高壓用電安全知識。

（三）素質(zhì)目標(biāo)

1.形成良好的工作作風(fēng)，培養(yǎng)與人合作、與人溝通能力。

2.訓(xùn)練學(xué)生使用設(shè)備的規(guī)范性。

3.培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神。

二、預(yù)習(xí)要點

1.電動汽車主要充電方式；

2.充電機(jī)功能；

3.電動汽車傳導(dǎo)式充電接口；

4.電動汽車高壓用電安全。

三、學(xué)習(xí)方法

1.觀看相關(guān)媒體素材

2.學(xué)習(xí)課程內(nèi)容

3.理論聯(lián)系實踐，參與完成實驗、實訓(xùn)課程

5.總結(jié)，完成思考題

四、學(xué)習(xí)內(nèi)容

（一）電動汽車充電方式

1.常規(guī)充電方式

采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動汽車進(jìn)行充電。

典型的充電時間：8-10h

2.快速充電方式

以IC-3C的大充電電流在短時間內(nèi)為蓄電池充電。

典型的充電時間：10-3Omin

r=^5≡o。-

j

3.更換電池充電方式

通過使用機(jī)械設(shè)備，整個電池更換過程

IOmin以內(nèi)，與現(xiàn)有的燃油汽車加油時間大致相當(dāng)。

4.無線充電方式

(-)充電機(jī)功能

1.充電機(jī)功能

自動設(shè)定方式

手動設(shè)定方式

2.充電功能

充電模式智能三階段充電模式

特殊功能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和處理

3.監(jiān)控功能

4.顯示功能

5.通訊功能

6.典型電動汽車智能充電及管理系統(tǒng)功能

（三）電動汽車傳導(dǎo)式充電接口

1.交流充電接口

2.直流充電接口功能

供電設(shè)備電動汽車

充電播頭i充電插座

..........j...........

交流電源（LD二一IiI..1

交流電源（L2）—：一IJ__1

交流.電源（L3）——I!I__2

中線（N）I!I..

_______5_______I15

設(shè)備地（金）1iI-------

控制確認(rèn)i（CP）T一?—I._____2

控制確認(rèn)2（PP）-^~~--i

插頭插座

PEPE

（四）電動汽車高壓安全

1.TN網(wǎng)絡(luò)原理

2.現(xiàn)代電動汽車的安全措施

3.電動汽車絕緣電阻檢測方法

五、實訓(xùn)與練習(xí)

六、思考題

1.電動汽車主要充電方式？

2.充電機(jī)功能？

3.電動汽車傳導(dǎo)式充電接口？

4.電動汽車高壓用電安全？

5.DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和工作原理？

6.電動汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造及原理？

7.電動制動系統(tǒng)的構(gòu)造及原理？

8.普銳斯汽車線控制動系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理？

9.純電動汽車和混合動力汽車空調(diào)的構(gòu)造及工作原理？

10.電動汽車能量回饋控制原理？

11.純電動汽車和混合動力汽車儀表的功能？

課后反思

—

教案

項目三純電動汽車參考學(xué)時：10學(xué)時

任務(wù)一電動汽車電動機(jī)參考學(xué)時：4學(xué)時

教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)

1、掌握驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)的構(gòu)造及原理。

二、能力目標(biāo)

1、能認(rèn)識各種驅(qū)動電機(jī)及控制器。

三、素質(zhì)目標(biāo)

具有較強(qiáng)的口頭與書面表達(dá)能力、人際溝通能力；具有團(tuán)隊合作精神。具有良好的自身

形象。

教學(xué)準(zhǔn)備

1、多媒體教室。多媒體教學(xué)課件。

2、相關(guān)電機(jī)及控制器。

教學(xué)方法和建議

1、教學(xué)方法：采用任務(wù)教學(xué)法、分組教學(xué)法、情景模擬法等。

2、教學(xué)建議：利用課堂教學(xué)和實訓(xùn)操作進(jìn)行講授。使同學(xué)們能夠掌握驅(qū)動電機(jī)及控制

技術(shù)的構(gòu)造及原理。

教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容與過程備注

與手段

教學(xué)引入課堂講授，引導(dǎo)學(xué)

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、教學(xué)演示、實訓(xùn)多媒體教生回答

課時安排：2課時學(xué)。問題

一、電力驅(qū)動系統(tǒng)

電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，其任務(wù)是在駕駛員

的控制下，高效地將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動能，或者（剎車

時）將車輪上的動能反饋到蓄電池中。

電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)分為電氣和機(jī)械兩大部分。電氣部分由電動機(jī)、

功率轉(zhuǎn)換器和電子控制器三個子系統(tǒng)組成：機(jī)械部分主要由機(jī)械傳

動裝置（變速器和差速器）和車輪構(gòu)成。電子控制器分為三個功能

單元：傳感器、中間連接電路和處理器。

在驅(qū)動和能量再生過程中，能量源與電機(jī)之間的能量流動是通

過功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)的。

二、電力驅(qū)動系統(tǒng)的種類

根據(jù)電動汽車驅(qū)動輪的布置方式有全輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動和全輪

驅(qū)動等方式。

根據(jù)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的組成特點，其基本布置方式可分為機(jī)

械驅(qū)動系統(tǒng)、半機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)和純電氣驅(qū)動系統(tǒng)等。

根據(jù)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中是否采用輪轂電動機(jī)，可分為輪轂電

動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和非輪轂電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

根據(jù)電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中電動機(jī)的數(shù)量可分為單電機(jī)和多電

機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

三、電動汽車對驅(qū)動電動機(jī)性能的基本要求

（1）高電壓；

（2）高轉(zhuǎn)速；

（3）質(zhì)量輕，體積小。

（4）電動機(jī)應(yīng)具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，

以滿足啟動、加速、行駛、減速、制動等所需要的功率和轉(zhuǎn)矩。

（5）電動機(jī)需要有4-5倍的過載，以滿足短時加速行駛和最

大爬坡度的要求。

（6）電動機(jī)應(yīng)具有較高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)性能，以

滿足多部電動機(jī)協(xié)調(diào)運作。

（7）電動機(jī)應(yīng)具有高效率、低損耗、并在車輛減速時，可進(jìn)

行制動能量回收。

（8）電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的安全性應(yīng)達(dá)到有關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

（9）能夠在惡劣條件下可靠工作。

（10）結(jié)構(gòu)筒單,適合量生,使用維修方便,價格便宜等。

驅(qū)動電機(jī)除了要滿足上述性能要求外，在設(shè)計是還應(yīng)注意一下

幾點：

a）單電動機(jī)與多電動機(jī)結(jié)構(gòu)。

一種是采用單個電動機(jī)驅(qū)動車輪，另一種是采用多個電動機(jī)和

一起單獨驅(qū)動每一個車輪。單電動機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：由于只用一個

電動機(jī)，它最大限度的減少體積、質(zhì)量和成本。而多電動機(jī)結(jié)構(gòu)能

減小單個電動機(jī)的電流和功率的額定值，并能均衡電動機(jī)的尺寸和

質(zhì)量。另外，在電子減速器起作用時，考慮過失容限的能力，多電

動機(jī)驅(qū)動需采取額外的預(yù)防。

b）單電動機(jī)與多電動機(jī)結(jié)構(gòu)比較。

C）固定速比（單速傳動）與可變速比（多速傳動）齒輪減速。

d）有/無齒輪傳動。

四、系統(tǒng)電壓

電動汽車的電壓等級對驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計有很大影響。采

用合理的高電壓電動機(jī)可以減小逆變器的成本和體積。但如果電壓

選擇過高，需要串聯(lián)蓄電池增多，引起車輛的重量、成本增加，車

輛性能下降，車內(nèi)空間和行李箱空間減小。

系統(tǒng)電壓受蓄電池重量限制，一般約占整車的30%左右；另

外，電動機(jī)功率越大，所采用的電壓等級越高。通用汽車EVl采用

102kW電動機(jī)的電壓等級為312V,而RevaEV的13kW電動機(jī)采用

48V電壓。

五、驅(qū)動電動機(jī)

電動機(jī)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了一個多世紀(jì)，不像電子和計算機(jī)科

學(xué)，電動機(jī)的發(fā)展時間較長發(fā)展速度較慢。然而，借助于新材料技

術(shù)、高度發(fā)展的拓?fù)鋵W(xué)、功能強(qiáng)大的計算機(jī)輔助設(shè)計（CA［））、先進(jìn)

的功率電子和微電子技術(shù)，電動機(jī)得以不斷地發(fā)展。

六、驅(qū)動電機(jī)分類

（-）直流電動機(jī)

1、直流電機(jī)模型

最簡單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)

了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝

設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。

固定部分有磁鐵（主磁極）、電刷。轉(zhuǎn)動部分有電樞鐵心和繞

在鐵心上的繞組。

在電樞鐵心上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈

的首端利末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。

換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固

定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一

對固定不動的電刷Bl和B2,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片

和電刷與外電路接通。

（1）主磁極：包括勵磁繞組、主極鐵心

主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是

用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主

磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一

端的擴(kuò)大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁

極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時由于齒

槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用1?1.5mm的低碳鋼板沖壓一

定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿

固定在機(jī)座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使

得相鄰主磁極的極性按N,S極交替出現(xiàn)。

（2）電刷裝置

是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷、刷握、刷桿和

連線等部分組成，電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握

內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面

形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷

組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。

（3）換向極

是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，由換向極鐵心和套

在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成。

換向極的作用是改善直流電機(jī)的換向情況，使電機(jī)運行時不產(chǎn)

生有害的火花。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很

小的直流電機(jī)中，也有不裝或少裝換向極的。換向極繞組在使用中

是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過較大的電流，和串勵繞組一樣，導(dǎo)

線截面較大。

（4）機(jī)座

有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的結(jié)構(gòu)

框架。機(jī)座中作為磁通通路疊部分稱為磁輾。機(jī)座一般用厚鋼板彎

成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機(jī)座用鑄鐵件）制成。機(jī)座

的兩端裝有端蓋。

（5）電樞（轉(zhuǎn)子）

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動部分稱為轉(zhuǎn)子（即電樞）。

包括電樞鐵心1、電樞繞組3、轉(zhuǎn)軸5、軸承、換向器、風(fēng)扇2

等。

電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電

樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，

鐵心一般用沖有齒、槽的硅鋼片疊壓夾緊而成。

小型電機(jī)的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機(jī)的電樞鐵

心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通

風(fēng)，沖片可沿軸向分成兒段，以構(gòu)成徑向通風(fēng)道。

電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，是直

流電機(jī)的電路部分，也是感生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)電能量

轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩

層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善

地絕緣，并用槽楔壓緊。大型電機(jī)電樞繞組的端部通常緊扎在繞組

支架上。

換向器起整流作用，在直流電動機(jī)中，換向器起逆變作用，因

此換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的

換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個V形環(huán)夾

緊而構(gòu)成。每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片

的升高片內(nèi)。小型電機(jī)常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成

圓筒，再用塑料通過熱壓制成。

2、直流電動機(jī)的工作原理

將直流電通過電刷接通電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。

電動機(jī)內(nèi)部有磁場存在。

電樞電樞載流導(dǎo)體將受到電磁力f的作用f=Blia（其方向

用左手定則判斷）

所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子（電樞），使電樞以n轉(zhuǎn)/

分旋轉(zhuǎn)。

3、直流電動機(jī)的機(jī)械特性

將直流電機(jī)的電勢方程和轉(zhuǎn)矩方程代入直流電動機(jī)電壓平衡

方程式中，并略加整理后，可得他勵直流電機(jī)的機(jī)械特性方程為：

77=-------------------------------%

K/KeKtφ2

（二）永磁電動機(jī)分類

j永磁直流電動機(jī)

I永磁同步電動機(jī)■

永磁無刷直流電動機(jī),永磁無刷電動機(jī)

1永磁混合式電動機(jī)?

1、永磁直流電動機(jī)

用永磁體代替勵磁線圈和磁極。

優(yōu)點：節(jié)省空間、減少勵磁損失，功率密度和效率較高，永磁

體的磁導(dǎo)率低，因而可以減少永磁直流電動機(jī)的電樞反應(yīng)，使換向

得以改善。

缺點：存在換向器和電刷。

2、永磁同步電動機(jī)

永磁無刷電動機(jī)優(yōu)點：

對于給定的輸出功率，它的質(zhì)量和體積能夠大大減小，使得功

率密度提高；效率高于感應(yīng)電動機(jī)；易于采取措施散熱；可靠性較

高；轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)小，動態(tài)性好。

3、永磁無刷直流電動機(jī)

交換永磁直流電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子。

優(yōu)點：無刷，消除了電刷帶來的許多問題，且方波電流和方波

磁場相互作用可產(chǎn)生更大轉(zhuǎn)矩。有更好的動態(tài)性和弱磁控制能力。

4、永磁混合式電動機(jī)

一般采用串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

特點：漏磁最小，結(jié)構(gòu)緊湊；材料消耗減少；氣隙磁通密度和

功率密度高；轉(zhuǎn)矩一一轉(zhuǎn)速特性能滿足電動汽車驅(qū)動的特殊要求:

恒功率運行的速度范圍顯著提高；提高電動汽車驅(qū)動如爬坡時低速

高轉(zhuǎn)矩和巡航時高速低轉(zhuǎn)矩工作去的效率。

（三）感應(yīng)電動機(jī)

1、感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）單電動機(jī)驅(qū)動

由三相籠型感應(yīng)電動機(jī)、三相電壓型PWM逆變器、電子控制器、

減速器和差速器組成。

（2）多電動機(jī)驅(qū)動

由多個電動機(jī)、多個逆變器、集中或分布式控制器和可變速比

的變速器組成。

2、感應(yīng)電動機(jī)動力系統(tǒng)

這種電動機(jī)需要專門設(shè)計，轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯由薄硅鋼片疊

加而成，以減少鐵損，鼠籠采用銅條減少線圈損失，定子鐵芯采用

C級絕緣，可直接用低黏度的油來冷卻，采用鑄鋁機(jī)座來減小電動

機(jī)總質(zhì)量。

3、轉(zhuǎn)速控制

為了實現(xiàn)感應(yīng)電動機(jī)的理想控制，許多新的控制方法被應(yīng)用到

電動汽車的感應(yīng)電動機(jī)驅(qū)動中來，其中較為成功的是，變壓變頻

（VVVF）控制、磁場定向控制（FOC）（也稱矢量控制或解耦控制）、

變極控制。

（四）開關(guān)磁阻電動機(jī)

1、工作原理

遵循磁阻最小的原則，當(dāng)B相繞組受到激勵時，為減小磁路的

磁阻，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)，直到轉(zhuǎn)子極2與定子極B相對，此時磁路

的磁阻最?。姼凶畲螅Ｈ缓?，切斷繞組B的激勵，給繞組A施

加激勵，磁阻轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子極1與定子極A相對

2、開關(guān)磁阻電動機(jī)的控制

(1)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單成本低

(2)功率電路簡單可靠

(3)系統(tǒng)可靠性高

(4)啟動轉(zhuǎn)矩大，起動電流低

(5)適用于頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運行的場合

(6)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好

(7)效率高損耗小

(五)輪轂電動機(jī)

輪轂電動機(jī)就是輪中央部分放電動機(jī)，有時也叫電動輪。

1、類型：

(1)內(nèi)轉(zhuǎn)子式：采用內(nèi)轉(zhuǎn)子式，配備固定傳動比的行星減速

器，也稱輪邊減速器。電動機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)10000r/mi∏o

(2)外轉(zhuǎn)子式：采用低速外轉(zhuǎn)子電動機(jī)，最高轉(zhuǎn)速在

1000-1500r∕mi∏o

2、輪轂電動機(jī)的優(yōu)點

(1)省略大量傳動部件，讓車輛結(jié)構(gòu)更簡單

(2)可實現(xiàn)多種復(fù)雜的驅(qū)動方式

(3)便于采用多種新能源技術(shù)

3、輪轂電動機(jī)的缺點

(1)增大簧下質(zhì)量和輪轂的轉(zhuǎn)動慣量，對車輛的操控有所影

響

(2)電制動性能有限，維持制動系統(tǒng)運行需要消耗不少電能

(3)增加初始成本，可靠性較差

課后反思

—

項目三純電動汽車參考學(xué)時：10學(xué)時

任務(wù)二電動機(jī)控制器和整車控制器參考學(xué)時：2學(xué)時

教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)

整車控制器的構(gòu)造及原理。

二、能力目標(biāo)

掌握整車控制器的構(gòu)造及原理。

三、素質(zhì)目標(biāo)

具有較強(qiáng)的口頭與書面表達(dá)能力、人際溝通能力；具有團(tuán)隊合作精神。具有良好的自身

形象。

教學(xué)準(zhǔn)備

1、多媒體教室；多媒體教學(xué)課件。

2、相關(guān)電機(jī)及控制器。

教學(xué)方法和建議

1、教學(xué)方法：采用任務(wù)教學(xué)法、分組教學(xué)法、情景模擬法等。

2、教學(xué)建議：利用課堂教學(xué)和實訓(xùn)操作進(jìn)行講授。使同學(xué)們能夠掌握驅(qū)動電機(jī)及控制

技術(shù)的構(gòu)造及原理。

教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容與過程備注

與手段

教學(xué)引入

教學(xué)方法：多媒體教學(xué)、教學(xué)演示、實訓(xùn)

課時安排：2課時引導(dǎo)學(xué)

課堂講授，

生回答

多媒體教

一、電動機(jī)控制器問題