中职《新能源汽车概论》教案 第2课 分析纯电动汽车的动力性和经济性.docx

课题分析纯电动汽车的动力性和经济性课时2课时(90min)教学目标知识目标：（I）熟悉纯电动汽车的技术条件（2）掌握纯电动汽车的动力性和经济性技能目标：能够分析纯电动汽车的动力性和经济性素质目标：（1）培养科学严谨、精益求精的工匠精神（2）强化安全意识和节能环保意识（3）养成严肃认真、标准规范的工作作风教学重难点教学重点：熟悉纯电动汽车的技术条件、掌握纯电动汽车的动力性及经济性教学难点：能够分析纯电动汽车的动力性教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前瞄T考勤（2min）任务引入（5min）传授撤口（33min）课堂讨论（5min）第2节课：传授新知（35min）一课堂讨论（5min）一课堂小结（3min）一作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单分析纯电动汽车的动力性和经济性”,并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集纯电动汽车的动力性和经济性的相关资料，井进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材通过课前的预热，让学生了解所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勤(2min)【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务引入（5min）【教师】讲述国内新能源汽车发展现状【学生】聆听、思考通过讲解任务相关背景知识，让学生带着相关背景去探索新知识传授新知（33min）【教师】讲解纯电动汽车的技术条件1.2.1 纯电动汽车的技术条件纯电动汽车分为纯电动乘用车、纯电动货车等类型，下面以纯电动乘用车为例，说明纯电动汽车的技术条件。我国国家标准纯电动乘用车技术条件（GB"通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解纯电动汽车的技术条28382-2012)规定了座位数在5座及以下的纯电动乘用车的技术条件。1 .质量分配要求车辆的驱动电机及动力电池系统应合理布置，使质量分布均衡。车辆的动力电池总质量与整车整备质量的比值不宜大于30%.2 .安全要求车辆的特殊安全、制动性能、成员保护等应符合以下规定。(1)电动汽车安全要求(GB/T183842020)对电动汽车特殊安全的规定。该标准在人员触电防护、功能安全防护、动力电池、车辆碰撞防护、车辆阻燃防护、车辆充电接口、车辆报警和提示、车辆事件数据记录和电磁兼容方面均做出了要求。(2)乘用车制动系统技术要求及试验方法(GB21670-2008)对制动性能的规定。(3)汽车正面碰撞的乘员保护(GB115512014)和汽车侧面碰撞的乘员保护(GB200712006)对成员保护的规定。(4)在设计车辆时应考虑车辆启动、车速低于20km/h时,能够给车外人员发出适当的提示性声响。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述电压等级分类电动汽车安全要求(GBZT183842020)根据最大工作电压的不同，将电气元件或电路的电压等级分成A、B两级，如表所示.电压等级偎大工作电压U/V直流AOVUW60OVUW30B60<l50030VUW100o【学生】聆听、思考3.动力性要求车辆的动力性应满足以下要求。(1)30min最高车速：按照电动汽车动力性能试验方法(GB/T18385-2005)规定的试验方法，车辆能够持续行驶30min以上的最高平均车速应不低于80kmh【课堂讨论】随机挑选学生回答问题最高车速是不是在一段时间内的最高速度？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答最高车速包括1km最高车速和30min最高车速两种，其中1km最高车速是指车辆能够往返各持续行驶1km以上距离的最高车速的平均值。纯电动乘用车技术条件(GB/T283822012)中仅规定了30min最高车速的技术要求。(2)加速性能：按照电动汽车动力性能试验方法(GB/T183852005)规定的试验方法，车辆从Okm/h到50km/h所用的加速时间应不超过IOs,从50km/h到80km/h所用的加速时间应不超过15s.(3)爬坡性能：按照电动汽车动力性能试验方法(GB/T18385-2005)规定的试验方法,车辆通过4%坡度的爬坡速度应不低于60km/h,通过12%坡度的爬坡速度应不低于30km/h,车辆最大爬坡度应不低于20%。其中，爬坡速度是指车辆在给定坡度的坡道上能够持续行驶Ikm以上的最高平均车速。4 .低温启动性能要求车辆在-20±2。C的试验环境温度下，浸车8h后,应能正常启动、行驶.5 .续驶里程要求续驶里程是指纯电动汽车在动力电池充满电的情况下，按照规定的行驶工况所能行驶的最大距离。根据电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车(GB/T18386.12021)规定的试验方法，车辆的工况法续驶里程应大于8()km。6 .可靠性要求车辆的可靠性应满足以下要求。(1)里程分配：可靠性行驶试验的总里程为15(XX)km,其中强化坏路2O(X)km,平坦公路6O(X)km,高速公路2000km,工况行驶5000km可靠性行驶试验的动力性试验里程以及各试验间的行驶里程等可计入可靠性试验里程。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是凸极结构及其特征混合动力电动汽车的可靠性行驶试验应按照混合动力电动汽车定型试验规程(GBzTI9750-2005)规定的方法进行。该标准中规定了混合动力电动汽车新产品设计定型试验的实施条件、试验项目、试验方法、判定依据和试验报告的内容，并附有耐久工况试验说明。纯电动汽车的可靠性行驶试验应在国家授权的试验场地内进行。可靠性行驶试验的总里程为相应燃油车辆定型试验规程中规定的可靠性行驶总里程的50%总里程若小于5000km,则按5000km执行。里程分配比例为：强化坏路占35%,平坦公路和高速公路占65%。【学生】聆听、思考(2)故障：整个可靠性试验过程中，整车控制器、总线系统、动力电池系统、驱动电机系统、充电系统等不应出现危及人身安全、引起主要总成报废、对周围环境造成严重危害的故障(致命故障)；也不应出现影响行车安全、引起主要零部件和总成严重损坏，或用易损备件和随车工具不能在短时间内排除的故障(严重故障).其他系统和零部件参照相关标准的要求.(3)车辆维护：车辆的正常维护应按照车辆制造厂的规定；整个行驶试验期间，不应更换动力系统的关键部件，如驱动电机及电机控制器、动力电池及电池管理系统、充电系统等。(4)性能复试：可靠性试验结束后，进行3()min最高车速、续驶里程复试。30min最高车速的复测值应不低于初始测试值的80%,且应不低于70km/h；工况法续驶里程的复测值应不低于初始测试值的80%,且应不低于70km。7.车辆上安装的动力电池的要求车辆上安装的动力电池应满足以下要求。(1)一般要求：动力电池根据其类型，应符合行业标准电动汽车用铅酸蓄电池(QaT7422006)、电动汽车用锂离子蓄电池(QC/T7432006)或电动汽车用金属氢化物银蓄电池(QC/T7442006)的要求。(2)低温容量：动力电池在环境温度为-2()。C时的容量与常温下的容量之比，应不小于70%。根据动力电池的类型，试验方法应符合上述三个行业标准中相应的条款【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论(5min) 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：车辆上安装的动力电池有哪些要求？ 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，激发学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的理解第二节课传授新知(35min)【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解纯电动汽车的动力性及经济性1 .2.2纯电动汽车的动力性2 .驱动电机的特性驱动电机对纯电动汽车的动力性起着至关重要的作用。它的特性主要体现在工作特性和机械特性两个方面，具体如下。(1)驱动电机的工作特性：驱动电机通常在低速运行时呈恒转矩特性，在高速运行时呈恒功率特性.在低速运行时，随着转速的增大，驱动电机的输出功率逐渐增大，但输出转矩基本保持不变；在高速运行时，随着转速的增大，驱动电机的输出转矩逐渐减小，但输出功率基本保持不变。(2)驱动电机的机械特性：驱动电机的输出转矩与转速之间的关系。不同类型的驱动电机之间的机械特性差异较大，若驱动电机具有较大范围的恒功率运行区域，则其最大输出转矩通常较大，受此影响，车辆的加速和爬坡性能表现较好，传动装置也可以设计得相对简单一些。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是凸极结构及其特征不同类型的驱动电机拥有不同的最高转速比X(即最高转速与额定转速的比值)，因此传动装置应与驱动电机的类型相匹配。例如，一般情况下，对于永磁直流电机，X<2；对于异步电机,X4；对于开关磁阻电机，X>6.【学生】聆听、思考3 .纯电动汽车的动力性分析根据纯电动汽车的动力性要求，纯电动汽车主要有最高车速、加速性能和爬坡性能三个动力性指标.下面以某使用二挡减速器的纯电动汽车为例进行分析。1)最高车速某使用二挡减速器的纯电动汽车的驱动力与行驶阻力平衡图如图所示。通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解纯电动汽车的动力性及经济性O 20406080 IOO HO 120140车速W （km h-）.546 3 5 2 6 154.3.ZLO.【课堂讨论】随机挑选学生回答问题驱动力与车速的关系是什么？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答当车辆达到最高车速时，驱动电机处于恒功率运行状态，此时车辆的驱动力与行驶阻力（空气阻力+车轮滚动阻力）处于平衡状态，反映在平衡图上，驱动力与行驶阻力两条曲线的交点A处对应的车速即最高车速，约为IlOkmh.由于驱动电机会受其最高转速的限制，因此在通过上述方法得出最高车速后，还需进行校验，以保证最高车速对应的驱动电机转速不超过驱动电机的最高转速，否则，应以驱动电机的最高转速所对应的车速作为车辆的最高车速。【课堂讨论】随机挑选学生回答问题上述车辆的最高车速比传统燃油汽车的最高车速明显要低,这可能和该车的使用场合有关，若仅用于城区通行或城郊短距离通行，11OknVh的最高车速完全可以满足要求。除此之外，关于该车最高车速的设计，你还能想到哪些原因？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答2）加速性能某使用二挡减速器的纯电动汽车的车速与时间关系曲线如图所示。车速与时间的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答由图可知，该车从静止状态（V=Okm/h）全力加速至50km/h所用的加速时间约为7.5s,满足相关标准规定的不超过10S的要求；从50km/h全力加速至80km/h所用的加速时间约为6.5s,满足相关标准规定的不超过15S的要求.3）爬坡性能纯电动汽车的爬坡性能主要取决于驱动电机的机械性能，坡度越大，驱动电机需要输出的转矩就越大，转速就越低。该车的爬坡度与车速关系曲线如图所示。25%24%20%S15%§12%W10%5%4%一一V'i尸挡0203640607580100120140车速W（km/）【课堂讨论】随机挑选学生回答问题车速与爬坡度的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答由图可知，该车通过4%坡度的爬坡速度约为75km/h（二挡），满足相关标准规定的不低于60km/h的要求；通过12%坡度的爬坡速度约为36km/h（一挡），满足相关标准规定的不低于30km/h的要求；车辆最大爬坡度为24%,满足相关标准规定的不低于20%的要求。1.2.3纯电动汽车的经济性1.试验循环行驶工况纯电动汽车在试验时须按照试验循环行驶工况中规定的车速和时间程序行驶。根据中国汽车行驶工况第1部分：轻型汽车（GBZT38146.12019）,中国汽车行驶工况是指在中国交通环境下，描述特定车辆（如乘用车、商用车、城市客车等）行驶特征的时间-速度曲线。其中，中国轻型汽车行驶工况（CLTC）是指Ml类、NI类和最大设计总质量不超过3500kg的M2类车辆使用的中国汽车行驶工况总称，包括中国乘用车行驶工况（CLTC-P）和中国轻型商用车行驶工况（CLTC-C）两部分。以CLTC-P为例，其包括低速（1部）、中速（2部）和高速（3部）3个速度区间，工况时长共计1800s,CLTcP工况曲线如图所示。mI颐6120-100-80'160-囱40-20-1SP（674s）2部（693S）3部（433S）KJ020046008001000】2001400161800时间S2.纯电动汽车的经济性指标纯电动汽车的经济性指标主要有续驶里程和能量消耗率两个。续驶里程包括等速续驶里程和工况法续驶里程，主要用于纯电动:气车动力电池、驱动电机及传动效率、车辆的实用性等方面的综合评价。续驶里程与车辆的整备质量、动力电池的装车容量及技术水平有关，因此，对于不同整备质量、不同动力电池装车容量的车型，其续驶里程不具有可比性。即使相同整备质量、相同动力电池装车容量的车型，其续驶里程也会受到动力电池状态以及风力、温度、湿度等环境因素的影响。在不同的行驶工况下，车辆的续驶里程也有很大的差异。对此，可使用能量消耗率作为评价指标。能量消耗率是指车辆经过规定的试验循环后，对动力电池重新充电至试验前的容量，将从电网上得到的电能(能量消耗量)除以试验行驶里程所得的值，单位为Whkm.电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第I部分：轻型汽车(GB/T18386.12021)规定了轻型汽车能量消耗量和续驶里程的试验方法及计算方法，由此可测算出纯电动汽车的能量消耗率。【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论(5min) 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：车速与哪些因素有关系？ 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，激发学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的理解课堂小结(3min)【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了纯电动汽车的技术条件，动力性及经济性；希望大家课下能多练习，对纯电动汽车的技术条件，动力性及经济性有一定认识，并能正确、熟练的分析纯电动汽车的动力性【学生】总结回顾知识点总结知识点,巩固印象作业布置(2min)【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务复习巩固学到的知识，并能学以致用教学反思本节课效果不错，不同水平的学生都成功的掌握了知识点。小组内的互助，满足了学生多样化的需要，促进了学生的个性发展，为形成一种宽容的文化创造了条件。学生在迈向社会前，尽早地学会认识自己、尊重自己和对自己的选择负责.给学生选择的自由也就是承认了学生的差异，并宽容于学生之间的差异。