电动汽车概论

一、课程介绍

节能是汽车性能的主要内容之一，是汽车设计与开发中关键的技术之一。电动汽车是新型节能汽车当中的主力军，也是当今世界汽车发展的一热门方向。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车，其中混合动力汽车是电动汽车领域最有竞争力和市场化前景的汽车。混合动力技术在当前汽车工业中是发展速度最快，并集成机、电一体化集成度很高、且当今很热点的一项综合的汽车节能技术。本科学生通过对混合动力汽车技术课程的学习，可比较系统掌握现代电动汽车节能新技术发展方向。特开设本门《电动汽车概论》选修课，使得车辆工程专业的学生能够及时了解和掌握电动汽车，特别是混合动力汽车的有关知识和最新发展动态，以适应汽车行业的发展需要。通过本课程第一章的学习，掌握电动汽车的基本概念，分类，并对纯电动汽车、燃料电池汽车的基本结构与原理进行介绍。混合动力汽车设计是三大电动汽车当中最难的技术，混合动力汽车的结构与原理，特别是其中的电机、电池技术又是电动汽车的共性问题，而混合动力系统的设计方法同样可应用于纯电动汽车与燃料电池汽车。通过本课程第二章的学习，掌握各种常见混合动力汽车的构型方案，以及各方案的特点。通过本课程第三章的学习，掌握电动汽车用动力驱动电机的基本类型与结构，掌握驱动电机的工作特性和电机的调节特性。通过本课程第四章的学习，掌握电动汽车用动力电池的基本类型与结构，掌握车用动力电池的基本性能要求和电池能量管理系统的功能及构成。通过本课程第五章的学习，掌握混合动力汽车设计方法以及总成参数的优化匹配。通过本课程第六章的学习，掌握混合动力汽车控制策略，控制系统软、硬件系统。通过本课程第七章的学习，掌握电动汽车基本测试方法和测试技术。综上所述：通过本课题的设立，上述课程的讲解与学生的学习，使学生能系统及全面掌握新型电动汽车的发展趋势、构型原理与设计技术，适应汽车行业的发展需要。

Introduction

Energy saving has been one of the main vehicle properties and the critical techniques of vehicle design and development. Electric vehicle is the main force in the field of energy-saving vehicle and one of the popular directions of vehicle development. Electric vehicle (EV) includes pure electric vehicle (PEV) , hybrid electric vehicle (HEV) and fuel cell vehicle (FCV) , among which HEV is the most competitive and market-promising. Hybrid technique is a fast developing integrated energy-saving technique applied in the vehicles which highly integrates the engine and the motor. By study hybrid electric vehicle techniques, the undergraduates can systematically grasp the development direction of energy saving techniques of modern electric vehicle. This optional course 《Introduction of Electric Vehicle》 aims at getting the students of vehicle engineering to know the relative knowledge and the latest development trend of electric vehicle, especially hybrid electric vehicle, to meet the need of Electrical Vehicle as a popular trend in the world.

By studying Chapter 1, students need to grasp the basic concepts and classification of electric vehicle and the basic structure and principles of pure electric vehicle, hybrid electric vehicle and fuel cell vehicle. Hybrid electric vehicle design is the most difficult technique among the three kinds of electric vehicle. The structure and principles of hybrid electric vehicle, especially the motor and battery techniques, are the common problems in electric vehicle. Also, the design method for hybrid electric system can be applied to pure electric vehicle and fuel cell vehicle.

By studying Chapter 2, students need to grasp the configuration of certain popular hybrid electric vehicles and the characteristics of each configuration.

By studying Chapter 3, students need to grasp the motor types and structures, and the operating and modulation characteristics of the motor.

By studying Chapter 4, students need to grasp the types and structures of the power battery, the basic property demand of the battery and function and make-up of the battery energy management system.

By studying Chapter 5, students need to grasp the design method of hybrid electric vehicle and the assembly parameter optimal matching.

By studying Chapter 6, students need to grasp the control strategy of hybrid electric vehicle and the control system and hardware system.

By studying Chapter 7, students need to grasp the basic testing method and techniques of electric vehicle.

In conclusion, by setting up this course, the students can systematically and comprehensively grasp the developing trend, configuration principles and design techniques of electric vehicle and adapt to the development needs of the automobile industry

课程基本信息

二、教学大纲

1. 教学目标

1. 教学目标

   围绕电动汽车的基础理论和实际应用，涉及发动机、车用动力电机、电池和新型传动等系统。采取教师主题引导与讲授的方式，着重培养学生掌握解决车辆工程领域复杂工程问题的电动汽车理论知识，熟悉和掌握最新电动汽车理论知识体系，为将来实际应用提供知识保障，培养学生能够合理分析和评价电动汽车这门机、电耦合的复杂工程问题的解决方案对社会技术进步、人民健康、社会安全及电动汽车文化影响以及了解电动汽车与环保节能的关系。本课程达成如下业务能力培养要求：

2. 培养学生能够合理分析与评价车辆工程专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。掌握电动汽车的基础知识、历史发展和趋势动态，了解电动汽车构型、设计与控制技术特点，掌握电动汽车系统知识，能够合理分析电动汽车这门机电耦合复杂工程问题解决方案对社会技术进步、人民健康、社会安全及电动汽车文化影响。

3. 使学生了解电动汽车研究与汽车发展趋势的关系，能够理解和评价电动汽车车辆工程实践与环境保护的关系。了解电动汽车在解决传统汽车能耗大，排放问题的显著优势，掌握电动汽车实现原理和测试技术，使得学生能够理解和评价车辆工程实践与环境保护的关系。

    

1. 教学目标与毕业要求指标点对应关系

   表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

教师要积极备课，认真准备实验；在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力；对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。注重知识的拓展和更新，并在课堂上加强思想政治教育，鼓励学生对最新电动汽车动态和技术发展趋势关注，培养学生对新技术的喜爱。通过理论知识教学，结合典型实例分析，充分利用多媒体动画教学使学生掌握理论知识，具备分析问题解决问题的能力。通过实验教学培养学生动手操作能力，了解实验过程，具备工程实践基础。成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，提高学生学习的积极性。

3、预备知识或先修课程要求

无
4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、实验环境和设备

宽敞明亮的实验场地。汽车系实验室进行，包括：混合动力系统试验台架、纯电动汽车整车结构教学仪器、混合动力汽车整车结构教学仪器、行星混合动力系统（丰田混合动力系统THS第一代和第三代）教学仪器。

6、课程教学内容及学时分配

通过自己对本课程知识体系和当前电动汽车的动态与发展、主要技术现状，向学生解读本门课程的设立目标，帮助学生理解本门课程如何达成的主要途径（课堂授课、课程认识实验、课后作业），帮助学生掌握本门课程知识和各项能力达成关系。

1）介绍课程（电动汽车概论）在车辆工程专业人才培养中的地位，使学生掌握课程目标，理解课程目标对毕业要求的支撑关系；

2）使学生了解课程考核方式，理解课程考核与毕业要求达成度的关系；

3）组织学生学习课程教学大纲，掌握课程基本内容、特色与学习方法；

4）引导学生在课程学习中自觉学习行为，调整学习方法并达成学习效果。

第1章 电动汽车概述（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握电动汽车的基本概念，分类，并对纯电动汽车、燃料电池汽车的基本结构与原理进行介绍。

教学内容

1.1 电动汽车基本类型

1.1.1 电动车概念

1.1.2 电动车基本类型及发展趋势

1.2 纯电动汽车

1.2.1 基本结构与原理

1.2.2 基本参数

1.2.3 电动车性能评价

1.3 燃料电池汽车

1.3.1 基本结构与发电原理

1.3.2质子交换膜燃料电池（PEMFC）

1.3.3性能特点

1.4 混合动力汽车

1.4.1 混合动力汽车－解决汽车工业可持续发展的有效途径

1.4.2 混合动力汽车的节能机理

1.5 电动汽车国内外发展概况

1.5.1 电动车的历史与家族

1.5.2 电动车的现状与发展

1.5.3电动汽车的方针、政策和法律、法规

混合动力汽车设计是三大电动汽车当中最难的技术，混合动力汽车的结构与原理，特别是其中的电机、电池技术又是电动汽车的共性问题，而混合动力系统的设计方法同样可应用于纯电动汽车与燃料电池汽车。

第2章 混合动力汽车的基本结构与原理（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握各种常见混合动力汽车的构型方案，以及各方案的特点。

教学内容

2.1 串联型混合动力汽车

2.2 并联型混合动力汽车

2.3 混联型混合动力汽车

2.4 其它构型方案简介

第3章 车用驱动电机及其控制（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握电动汽车用动力驱动电机的基本类型与结构，掌握驱动电机的工作特性和电机的调节特性。

教学内容

3.1 常用电机类型及结构特点

3.2 电机的工作特性与效率

3.3 电机输出特性的调节与控制

第4章 车用动力电池及其能量管理（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握电动汽车用动力电池的基本类型与结构，掌握车用动力电池的基本性能要求和电池能量管理系统的功能及构成。

教学内容

4.1 车用动力电池的一般要求

4.2 常用动力电池及其性能的比较

4.3电池内阻模型与基本概念

4.4 电池能量管理系统的功能及构成

第5章  混合动力汽车设计基础（4学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握混合动力汽车设计方法以及总成参数的优化匹配。

教学内容

5.1 混合动力汽车构型方案选择

5.2 混合动力汽车多能源动力总成参数匹配与优化

第6章  混合动力汽车的系统控制（2学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握混合动力汽车控制策略，控制系统软、硬件系统。

教学内容

6.1控制系统的主要功能

6.2控制系统的体系结构

6.3混合动力总成的控制策略

6.4动态协调控制

第7章 电动汽车的测试技术（2学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，掌握电动汽车基本测试方法和测试技术。

教学内容

7.1 发动机测试技术

7.2 电机测试技术

7.3 电池测试技术

7.4 多能源动力总成集成测试技术

7.5 整车测试技术

第8章 实验项目内容、学时分配 （4学时）    

试验学时：4学时  

实验目的与任务

1. 掌握电动汽车概论的基本知识和基本设计、控制方法；

2. 能够分析电动汽车的不同方案，并加以分析与选择；正确地选取设计参数；

3. 通过若干次分组实验课，结合课堂讲授，介绍电动汽车整车及主要总成实验测试系统的组成、仪器设备的使用方法和常见实验的操作规程，掌握实验技能。

1. 实验教学基本要求

   1. 使学生能够掌握电动汽车整车基本试验设计、国标实验方法和操作技能。。

   2. 使学生能够掌握电动汽车关键零部件——电机、电池的基本试验设计、国标实验方法和操作技能。

   3. 使学生能够掌握纯电动汽车、混合动力典型驱动型式的直观认识，加深掌握在课堂上学习的知识点。

2. 实验教材或指导书

   《高义民.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车:基本原理、理论和设计，北京：机械工业出版社，2008》

3. 实验项目安排

                        表3 实验项目一览表

其中教学内容与教学目标的对应关系如下表所示。

表4 教学内容与教学目标对应关系

9、考核要求、考核方式及成绩评定标准

9.1考核方法

表4 考核方法表

9.2考核标准

表5 考核标准

9.3成绩评定

（1）课程作业

采用百分制。由教师留定作业，根据学生实际完成情况，给出成绩。

作业在最后一次课堂留定，并进行开卷形式，由学生自己根据平时听课及记录独立完成，留定十余道大题，总分100 分，重点考核学生对电动汽车概念、设计与控制基本知识的掌握；

（2）课程实验

打分采用百分制。课程实验成绩包括：现场操作成绩（40分）、实验报告成绩（60分）最终实验成绩按照五分制给定。优≥90、90>良≥80、80>中≥70、70>及格≥60、不及格＜60

表6 《电动汽车概论》课程实验评分标准

（3）成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑作业、实践实验的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=课程作业（60%）+ 实践实验（40%）。

无实验成绩，总成绩为不及格。