混合动力电动汽车教案.doc

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广东省粤东高级技工学校教案纸（续页）

第6页

广东省粤东高级技工学校教案纸

章节课题

6.6混合动力电动汽车

审阅者签名

授课日期

2017年4月20日第9周星期（4）第5-6节

授课时数

2

教学目的

学生能说出混合动力汽车的概念

学生能说出混合动力汽车的优点

学生能分辨出混合动力汽车的种类及特点

学生能说出混合动力电动汽车的各工作过程动力传递路线

能提高学生的环保意识

教学方法

讲授法，提问法，任务驱动法，启发引导法，视频教学法，朗读法

教学重点

了解混合动力电动汽车的优点

理解各类型混合动力电动汽车的特点

以普锐斯为例的混联型电动汽车的系统工作过程

教学难点

理解各类型混合动力电动汽车的工作原理

掌握混合动力电动汽车的各工作过程动力传递路线

教具、挂图

多媒体

作业题号

自编题：

写出混合动力汽车的概念和优点；混合动力汽车的分类；混联型电动汽车的系统控制主要有哪几个工作过程？

教学过程

及时间分配

主要教学内容及步骤

组织教学

2min

新课导入

2+2min

讲授新课

4+4min

提问法

课堂礼仪，上课起立，师生致礼，登记考勤

一、新课导入

播放视频《丰田雷凌双擎混合动力汽车广告》

二、讲授新课

【板书】混合动力电动汽车

混合动力电动汽车的概念：

指一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元的电动汽车。

注意：

辅助动力系统是技术成熟的汽油机或柴油机【板书结束】

{互动：

提问}1、纯汽油发动机汽车的优缺点？

2、纯电动汽车的优缺点？

{答}1、技术成熟，速度快，加油容易，尾气排放污染，噪音大

2、续航能力差，跑不快，充电慢，起步力大，静，零排放

混合动力电动汽车的研发，发挥每种动力各自功效的同时，使它们互为补充，取长补短，很好的利用了燃料发动机的速度特性和电动机的高转矩特点。

教学过程

及时间分配

主要教学内容及步骤

8+15min

任务驱动法

23+19min

任务驱动法

讲授法

朗读法

讲授法

朗读法

视频教学法

42+2min

44+1min

1min

1+5min

讲授法

6+22min

启发引导法

视频教学法

28+3min

讲授法

31+5min

归纳法

课后小结

36+5min

作业及答疑

41+4min

【板书】混合动力汽车的优点：

P308【板书结束】

1、发动机工作在经济工况区，排放低，燃油消耗少；

2、发动机不再全负荷和加速工况工作，噪音小；

3、回收制动时的能量和利用已有的燃油设施；

4、大气环境保护和资源利用。

{互动：

提醒学生在书本上划出相应内容}

【板书】6.61混合动力电动汽车的种类：

1、按电池-电机与内燃机的搭配比例不同分：

微混合、轻混合、全混合和可外接电源充电混合动力系统。

【板书结束】

（任务布置和实施：

把全班同学分为四组，通过2分钟的时间看书，在书本上分别找出四种类型的混合动力电动汽车的特点，每组由一个同学负责回答对应的一种类型的特点，作为这组的平时成绩得分，老师负责点评和小结）

（1）微混合系统：

依靠电池-电机的功率比例很小，车辆的驱动功率主要由内燃机提供。

特点：

①、在微混合系统中，电机仅作为内燃机的启动就/发电机使用。

以及在制动时转变为发电机，实现制动能量回收。

②、微混合可实现5%-10%的节油效果。

（2）轻混合系统：

驱动车辆的两种动力源中依靠电池-电机功率的比例增大，内燃机功率的比例相对减小。

电机功率不超过发动机最大功率的10%。

特点：

①、在车辆加速、爬坡等工况下，电机可向内燃机提供辅助的驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶，具有制动能量回收、发动机熄火/重启动等功能。

②、轻混合系统节油可达10%-15%。

（3）全混合系统：

驱动车辆的两种动力源中依靠电池-电机功率的比例更大，内燃机功率的比例更小。

电机功率为内燃机最大功率的40%左右。

特点：

①、电机和内燃机都可以独一或一起驱动车辆。

起步、低速等情况可以纯电动行驶，急加速时电机和内燃机一起驱动车辆，并由制动能量回收的功能。

②、节油效果达30%-50%。

（4）可外接电源充电混合动力系统：

电机内燃机功率比例与全混合系统基本相同。

电池容量要比全混合系统的大，比纯电动车辆的小。

小结：

该分类方法主要是根据电池-电机和内燃机功率搭配比例，达到的节油效果也不用。

【板书】2、按动力系统的配置不同分：

串联式、并联式和混联式。

【板书结束】

（任务布置和实施：

把全班同学分为四组，通过3分钟的时间看书，在书本上分别找出三种类型的混合动力电动汽车的工作原理，每组由一个同学负责回答对应的一种类型的工作原理，作为这组的平时成绩得分，老师负责点评和小结）

（1）串联式混合动力系统

（投影）该系统结构图：

工作原理：

发动机带动发电机发电，电能一部分给蓄电池充电，一部分通过控制器输给电动机，由电动机产生电磁力矩驱动汽车行驶。

当发电机发出的功率大于电机所需的功率时（如汽车低速滑行、低速行驶或者短时停车等工况），发电机向蓄电池充电；在发电机发出的功率低于电动机所需的功率时（如汽车起步、加速、爬坡、高速行驶等工况），蓄电池向电动机提供额外的电能，补充发电机功率的不足，满足车辆峰值功率要求。

代表车型：

雪佛兰沃蓝达（投影沃蓝达图片）

串联式混合动力电动汽车的特点：

（投影并根据串联式混合动力系统结构图进行分析）

①发动机具有良好的经济性和低的排放性能

②可选择功率较小的发动机

③整车结构布置自由度大。

④电机的功率大，制动能量回收的潜力大，提高能量效率

⑤发动机能量利用率比较低

⑥电机功率大，蓄电池容量大，体积和重量都比较大，使得整车重量较大

⑦更适合市内低速运行的工况，不适合高速公路行驶工况

{互动：

学生观看PPT齐声朗读以上内容，提醒学生在书本上划出相应内容}

（2）并联式混合动力系统

（投影）该系统结构图：

工作原理：

该系统有内燃机和电机两套驱动系统，内燃机和电机分别独立地驱动汽车，而需要大功率时还可由内燃机和电机共同驱动汽车。

当发动机提供的功率大于驱动汽车所需的功率或者制动能量回收时，电动机工作在发电机状态，将多余的能量充入蓄电池。

代表车型：

本田CR-Z、别克君越eAssist（投影相关汽车图片）

并联式混合动力电动汽车的特点：

（投影并根据并联式混合动力系统结构图进行分析）

①发动机输出能量的利用率较高

②电机、发动机的功率可适当减小，电池的容量也可适当减小

③低速行驶时，可关闭发动机，实现纯电动方式运行，实现零排放

④传动机构较复杂

⑤友好和排放指标可能不如串联式混合动力系统

⑥适合汽车在中、高速工况下，稳定行驶

{互动：

学生观看PPT齐声朗读以上内容，提醒学生在书本上划出相应内容}

（3）混联式混合动力系统

（投影）该系统结构图：

工作原理：

根据行驶工况由电脑灵活控制，采取串联式或并联式工作。

代表车型为丰田普锐斯、丰田凯美瑞、丰田凯美瑞尊瑞、雷克萨斯CT200h、比亚迪F3DM。

混联式混合动力汽车的特点：

①充分发挥了串联式和并联式的有点

②更复杂的工况下使系统工作在最优状态

③更容易实现排放和油耗的控制目标

④对动力复合装置的要求更高

⑤一般以行星齿轮机构作为动力复合装置

小结：

该分类是按动力系统的配置方式来分，所形成的特点也很鲜明，串联式的混动电动汽车更适合于市内低速交通，而并联式的混动电动汽车更适合于中高速，整体性能比串联式更出色，混联式则是最先进最常用的成熟混动模式。

其代表车型为沃蓝达、CR-Z、普锐斯、雷凌双擎等。

丰田的市场占有率为80%。

（投影相关汽车图片）

（播放混合动力双擎系统视频）

第一节课小结：

1、混合动力电动汽车的概念；

2、混合动力电动汽车的分类和特点；

3、混合动力电动汽车的优点。

第一节课结束

第二节课开始

师生致礼，登记考勤

播放视频《宝马BMWi8混合动力电动轿跑》

【板书】6.62混合动力电动汽车的工作过程：

可分为起步或低负荷行驶、匀速行驶、加速行驶、停车或滑行、制动和减速时系统的工作过程（以丰田混动系统双擎为例）。

【板书结束】

（投影）普锐斯的驱动系统图：

【板书】

（1）起步与小负荷时【板书结束】

车辆起步、极低速运行或在下陡坡时，发动机停止工作，利用电动机向车辆传输动力。

【板书】电动机驱动车辆的路径：

电池→AC/DC转换器→电机→动力复合装置→后桥→车轮

（2）正常行驶时【板书结束】

两套动力系统在计算机的控制下，协调工作，使整个系统达到最优效率。

【板书】动力分配及输出路径为：

发动机→动力分配装置→动力复合装置→后桥→车轮

发动机→动力分配装置→发电机→AC/DC转换器→电动机→动力复合装置→后桥→车轮【板书结束】

利用电机的工作，增加车轮的驱动力，发动机多余的功率通过发电机向电池充电

【板书】（3）全负荷加速时【板书结束】

全负荷加速时，除了上述正常行驶工况中所需的动力外，还要从电池中输出电流，增加车轮的驱动力。

【板书】动力分配及输出路径为：

发动机→动力分配装置→动力复合装置→后桥→车轮

发动机→动力分配装置→发电机→AC/DC转换器→电动机→动力复合装置→后桥→车轮

电池→AC/DC转换器→电动机→动力复合装置→后桥→车轮

（4）在减速与制动时【板书结束】

在减速与制动时，车轮驱动电动机，这时电动机变成发电机（结构上是一样的），利用减速或制动的能量进行再生发电，存储在电池中。

{互动}请同学们试着说出【板书】动力传递路线：

车轮→驱动桥→动力复合装置→电机→AC/DC转换器→电池

（5）蓄电池充电时【板书结束】

发动机驱动发动机进行充电，使之一直达到规定的充电状态

{互动}请同学到黑板上写出【板书】动力传递路线：

发动机→动力分配装置→发电机→AC/DC转换器→电池

（6）停车时【板书结束】

车辆停止，发动机也停止，或当电池没有达到规定的充电状态时，发动机继续驱动发电机，给电池充电，直到电池达到充电状态。

当截图点火电影，汽车未起步时，发动机达到规定的热状态后会自动停止运转。

如果空调开关联动的话，停车后发动机也可能会运转，为空调压缩机提供动力。

小结：

播放视频《丰田雷凌双擎混合动力电动汽车工作过程》

【板书】6.63混合动力电动汽车的排放问题【板书结束】

通过混合动力电动汽车的系统工作过程的学习，我们可以得知【板书】混合动力电动汽车在排放控制方面有以下主要途径：

（1）纯电动模式运行【板书结束】

起步、低速、减速、停车等，关闭发动机，达到“零排放”。

【板书】

（2）降低发动机排放【板书结束】

通过电脑系统控制电机参与工作，使发动机工作在远离排放差的区域

采用功率小的发动机，与传统汽车相比，工作效率更高