课程思政纯电动汽车结构原理与故障诊断Word文档格式.docx

1、和谐家庭、家庭美德、团队合作、沟通协作、集体主义、企业文化、行业发展、安全意识治国国家、社会、民族、文化文化传承、民族瑰宝、民族精神、民族自豪感、时代精神、国之重器、现代化、工业化、基本国情、中国梦、传统文化、改革开放、大国复兴、产业报国、经济发展、大国风范、国家安全平天下世界、国际、视野人类命运共同体、世界文化、全球议题、他山之石、国家竞争、中西结合、洋为中用、环保意识、能源意识、可持续发展“课程思政”教材的思政元素基本包括以上八个分类，自成体系，构成一个有机的整体，以全方位引导、培养学生全面发展。每个思政元素的教学活动过程都包括：内容导引、思考问题、展开研讨、总结分析等。这是一个完整的课程

2、思政教学过程，老师和学生都参与其中，是针对课堂教学而专门设计的。四、纯电动汽车结构原理与故障诊断课程思政元素汇总分类页码内容导引思考问题展开研讨（思政内涵与升华）思政落脚点2纯电动汽车的定义1.什么是新能源汽车？2.什么是纯电动汽车？19世纪中期，1881年，第一辆使用铅酸电池的电动汽车出现，早于燃油汽车。1900年，欧美出售的4200辆汽车中，40%是蒸汽机车，38%是电动汽车，剩下的22%才是燃油汽车。20世纪初期，随着发动机技术的发展，启动机的发明以及生产技术的提高，燃油汽车在这一阶段形成了绝对的优势。再对比电动汽车的充电的不便性，这一阶段纯电动汽车退出了汽车市场。21世纪初期，电池技术

3、有所突破，各国开始大规模应用电动汽车。随着电池密度和电机动力的提升，以及燃油汽车带来的能源短缺、环境污染和气温上升的影响，新能源汽车成为目前汽车重要的发展方向，我国更是大力推进新能源汽车的技术发展和产品落地，目前我国已经成为全球新能源汽车保有量、产量最高的国家。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生树立能源意识和环保意识，培养科技创新意识，实现可持续发展。能源意识环保意识创新意识可持续发展3纯电动汽车的特点1.纯电动汽车有什么特点？2.给动力蓄电池充电的电力来源有哪些？ 纯电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向动力蓄电池充电的电力可以由煤炭

4、、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化而来。全球能源发展经历了从薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代、电气时代的演变过程。在几十万年的演变过程中，薪柴和木炭一直是人类用来做饭取暖的主要能源。从18世纪初开始，煤炭在西方国家逐渐代替木柴。英国工程师托马斯纽科门在1712年发明的燃煤蒸汽机开始了以蒸汽动力来代替古老的人工体力、风力和水力的新时代，为人类的工业文明掀开了序幕；1781年英国发明家瓦特发明的改良蒸汽机更使得煤炭得以大规模地使用，使得第一次工业革命得以大规模展开；然而，随着1859年美国的埃德温德雷克在宾夕法尼亚州打出第一口油井以后，石油的大规模生产和使用不仅使得工业革命以更大规

5、模地在全球推广，新的技术、新的发明创造也接踵而来：内燃机、汽车、飞机石油和这些发明一起，改变了世界的生产模式、交通模式；而最具革命性的还是电力的发明，法拉第发明的电力更使人类在能源使用上开始了一场大革命，所有的能源都可以转化为电力，电力使工厂实现自动化，更为当代电子、通信、计算机、互联网等技术提供了动力基础；能源改变了人类的命运，能源开发与利用成为全球关注的议题，能源也成为国家之间竞争的最重要资源。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生树立不断探索的科学精神，提高科学素养；关注全球议题，提高国家竞争力科学精神科学素养全球议题国家竞争4纯电动汽车的组成与工作原理1.纯电动汽车结构的

6、组成是怎样的？2.纯电动汽车的工作原理是怎样的？我国新能源汽车的发展，2008年以前，新能源汽车处于研发即小规模示范阶段；2009年，新能源汽车开始规模化进入公共领域；2013年，新能源汽车开始规模化进入私人领域；2016年，新能源汽车保有量达到100万辆；2018年，新能源汽车产销进入百万辆时代；2019年，部分一线城市已全面使用公共新能源交通工具；2021年，新能源汽车产销接近300万辆。由于我国坚持的纯电驱动战略取向，纯电动汽车在保有量当中占有较大比重。截至2020年底，全国新能源汽车保有量达492万辆，其中，纯电动汽车保有量400万辆，占新能源汽车总量的81.32%。2035年，纯电动

7、汽车将成为销售汽车的主流。要实现这个目标，还必须加大技术研发，提高专业水准，突破关键技术。总之，发展纯电动汽车，符合中国国情。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生努力学习，提高专业能力和专业水准，促进科技发展。专业水准专业能力科技发展基本国情15纯电动汽车的高压系统1.纯电动汽车的电压等级是如何划分的？2.纯电动汽车的高压系统主要包括哪些系统或部件？我们都知道，电就像老虎的屁股，摸不得。运气不好触摸到带强电的东西，轻则发麻电伤，重则丧失生命。人触电，到底电是怎么样给人体造成伤害的呢？是电压造成还是电流造成的伤害呢？我们平时听到都是说电压有多高，有多吓人，看起来好像是电压伤人似的

8、。其实不然，电到人的，看起来是电压，实际不是，本质还是通过人体的电流造成。如果把电压看成水的深度，电流则是喷射出来的水。电压再高，如果不流通，还是不会对人造成伤害的，就像你泡在海里一样。但是一旦泄洪，水就会喷射而出，杀伤力由此形成。当然，不是说电压高没有意义，它是和电流相辅相成的。水库的水位越高，它产生的压强越大，堤坝压力就越大，越容易坍塌。一旦坍塌，水流的冲击力和水的高度成正比，也就是说水位越高，喷射出水流的速度越快，越有杀伤力。电也一样，电压越高，它的击穿能力就越强。超高压电，可以把空气击穿，形成通路，比如闪电。一般情况下，当人体流过1822mA电流时，就会引起呼吸肌不能随意收缩，长时间会

9、致使呼吸停止，产生严重窒息。如电流量超过22mA以上，可使心室发生纤颤，造成心泵排血困难，几分钟内即可停止心脏跳动，心室纤维性颤动是触电死亡的主要原因。如一次超过10A的电流量就会把皮肉击穿。脑子和其它神经组织通过大量电流时，都会失去所有的正常兴奋性，而使伤者很快进入触电后昏迷状态。电动汽车高压系统主要包括动力蓄电池系统、电驱动系统、高压电控系统、充电接口和电动空调等，电压一般在400V800V之间，输出电流可达300A左右，因此，操作高压系统必须进行安全防护，以免造成伤害。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生理解遵纪守法和按规操作的重要性；培养学生树立正确的安全意识和法律意识

10、。规范与道德纪律法律意识安全意识35动力蓄电池的作用1.动力蓄电池在纯电动汽车中有什么作用？2.铅酸蓄电池在纯电动汽车中有什么作用？铅酸蓄电池是由法国著名物理学家普兰特（全民雷蒙德路易斯加斯顿普兰特）于1859年发明的。在经历了160余年的发展历程中，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。铅酸蓄电池价格较低，具有技术成熟、高低温性能优异、稳定可靠、安全性高、资源再利用性好等比较优势，市场竞争优势明显。铅酸蓄电池不足之处在于能量密度偏低，循环寿命偏短，主要

11、原材料铅是一类有毒物质，电池生产和再生铅加工过程中存在铅污染风险，管理不善可能会对环境和人体健康造成危害。随着新技术的突破和新结构的应用，铅碳电池、双极性电池、非铅板栅电池等先进铅酸蓄电池的不断问世，改变了质量能量比偏低、循环寿命较短等不足，并且随着法规制度的逐步健全和管理水平的提升，铅污染的风险也可防可控，为铅酸蓄电池产业的持续发展注入了新的活力。虽然铅酸蓄电池已不再适合电动汽车的动力电池，但仍可作为启动蓄电池和储能蓄电池。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生学以致用，关注科技发展，最终将知识转化为生产力并服务于社会；树立环保意识；理解适者生存的自然法则。专业与社会适者生存3

12、6动力蓄电池的要求1.电动汽车对动力电池有哪些要求？2.选择电动汽车动力电池优先考虑哪些因素？动力电池是电动汽车的核心技术之一，也是影响续航里程和使用体验的主要因素。目前，我国电池单体能量密度已经达到300Wh/kg，在国际上处于领先水平力争经过15年持续努力，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平。在动力电池的新体系、新材料、新工艺、新结构方面进行取得突破，进一步推动动力电池向高比能、高安全的方向发展。动力电池的选择要综合考虑电动汽车的动力性、经济性、环保性和安全性。安全性是当前电动汽车的短板。2020年全球动力电池装机量约136.30GWh，其中同比增长18%。在2020年全球动力电池装机

13、前10企业中，中国电池企业占据6席，宁德时代稳居第一。2020年，国内电动汽车动力电池装机量达61.8GWh，排名前十的企业依次为宁德时代、比亚迪、LG化学、中航锂电、国轩高科、松下、亿纬锂能、力神、瑞浦能源、孚能科技，其中宁德时代占比为48.4%，前五占比为80.1%，前十占比为89.2%。从电池技术路线来看，2020年国内三元锂电池共计装机38.6GWh，占比62.5%；磷酸铁锂电池共计装机21.7GWh，占比35.1%，锰酸锂及其他电池装机1.5GWh，占比2.4%。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生提高专业能力和安全意识，促进科技进步和行业发展。行业发展46锂离子蓄电

14、池1.锂离子蓄电池有什么特点？2.为什么目前电动汽车主要采样锂离子蓄电池作为动力电池？约翰古迪纳夫1922年7月25日在美国出生，是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料的发明人，是锂离子蓄电池的奠基人之一，被称为“锂电池之父”，于2019年（97岁）获得诺贝尔化学奖，是目前诺贝尔奖得主年龄最高的人。97岁高龄的他获得诺贝尔奖可以说是众望所归，不过在他看来，还需要最后一个重大发明才能无愧于自己，那就是制造出可以使电动汽车代替燃油汽车的高容量电池。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，激发学生终身学习、奉献社会的科学精神；把所学专业服务于社会，促进科技不断发展。终身学习53蓄电池管理系统1.什么

15、是蓄电池管理系统？2.蓄电池管理系统主要有哪些功能？蓄电池管理系统是连接动力电池和整车控制器的重要纽带，其精准的控制和管理为动力电池的完美应用保驾护航。电池管理系统的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。特斯拉电动汽车电池管理系统采用主从架构设计，主控制器负责高压、绝缘检测、高压互锁、接触器控制、对外部通信等功能；从控制器负责单体电压、温度检测，并上报主控制器。特斯拉通过其强大的电池管理系统，可以有效实现超过7000节18650号电池的一致性管理，达到高安全性和可靠性目标。在电池冷却、安全、电荷平衡等与电池管理系统相关的领域，特斯拉申请的核心专利超过

16、140项，由此也造就了特斯拉超强的核心竞争力。电动汽车众多的单体电池，通过电池管理系统进行管理，各单体电池之间沟通协作，发挥团队合作精神，才能使动力电池发挥最大作用。电池管理系统技术关系到新能源汽车行业能否顺利发展。电池管理系统具有非常高的技术门槛，只有经过长时间研发和经验积累，才能生产出真正高品质的电池管理系统产品。国内电动汽车使用的动力电池与特斯拉电动汽车使用的动力电池，结构上完全不一样。国内电动汽车企业应根据实际情况，提升电池管理系统技术水平，特别是在数据的可靠性、SOC的估算精度和安全管理等方面。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生理解团队合作、集体主义的重要性；提高专

17、业水准，懂得实战能力在产品开发中的重要作用。团队合作集体主义实战能力61动力蓄电池系统的故障诊断1.动力蓄电池系统故障如何分级？2.动力蓄电池系统常见故障有哪 些？电动汽车发生故障，如果查不出故障原因和故障部位，就无法修理。就好像医生给病人看病一样，如果诊断不出病因，乱开药，就很难将病人的病治好。如果诊断病因准确，对症下药，就可以药到病除。医生给患者看病的基本流程大致分为：第一，详细询问病人的病史，同病人沟通，这也是最重要的一步；第二，物理诊断，具体分为“望”看看病人有没有黄疸贫血等，“触”触摸病人的胸腹部，“叩”叩叩他的肺部和心脏部位，“听”就是使用听诊器；第三，用技术检查和诊断疾病，比如做

18、心电图、拍胸片、做CT等，这些技术通常经过多年临床运用，对诊断有价值；第四，医生根据上述检查，对病人的病状得出结论，并开具治疗方案。如果治疗准确，病人很快就会好起来。汽车维修人员就和医生一样，是给汽车看病治病的。汽车维修人员也要根据汽车诊断流程，对汽车故障进行诊断和排出。如果动力蓄电池系统出现故障，要先确定故障等级；判断是单体蓄电池故障、蓄电池管理系统故障还是线路或连接件故障；根据经验和仪器辅助检查判断故障原因，给出维修方案并进行维修。在维修动力电池系统时，需要了解动力电池的信号及其品牌，再根据这些信息，进而选择合理的维修方式。能否准确判断故障原因，与维修人员的经验和水平密切相关。查找与思政落

19、脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生提高专业能力和专业水准；培养爱岗敬业和工匠精神。爱岗敬业工匠精神70驱动电机的类型1.驱动电机有哪些类型？2.为什么直流电机一般不作为电动汽车驱动电机？驱动电机类型主要有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。直流电机是最早发明的电机。在电动汽车发展的早期，大部分的电动汽车都采用直流电机作为驱动电机，这类电机技术成熟，控制容易，调速优良，曾经在调速电机领域内有着最为广泛的应用。但是由于直流电机有着复杂的机械结构，例如电刷和机械换向器等导致它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高受到限制，而且在长时间工作的情况下，电机的机械结构会产生损耗，提高了维护

20、成本。此外，电机运转时电刷冒出的火花使转子发热，浪费能量，散热困难，也会造成高频电磁干扰，影响整车性能。由于直流电机具有以上缺点，目前的电动汽车驱动电机已经将直流电机淘汰。但电机工业是国家实现工业化和现代化的重要驱动力，是国民经济战略性基础产业。在全世界减少耗能的情况下，高效率环保节能电机变成全世界电机产业发展规划的共识，除开高效率环保节能电机外，电机轻量化、微型化、集成化将来发展趋向，伴随着电力电子技术、电子器件传感器技术及其电子器件信息科技的飞速发展，电机领域的将来必定要开拓创新。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生提高专业水准，理解适者生存的自然法则；懂得中国仍然处于工业

21、化、现代化的关键时期。工业化现代化71驱动电机的要求1.电动汽车对电机有哪些要求？2.选择电动汽车电机优先考虑哪些因素？1870年，比利时人齐纳布格拉姆研制出了性能优良的环状电枢自激直流发电机，但由于出身工匠，所以他的发明并没有引起人们的注意。1873年5月1日，他参加了维也纳世博会，但是格拉姆一时疏忽，在操作中发生了重大失误，他把别的发电机的输出线接在了自己发电机的输出线上边。无意间，他给自己的发电机线圈提供了一个电流，只一瞬间，他的发电机变成了电机，在没有其他任何动力机械的情况下，他的发电机就高速地转动起来了!闻讯而来的工程师和发明家们欣喜若狂：原来电能可以这么简单地转化为机械能!1873

22、年维也纳世博会后不久，实用电机问世，电能转化为机械能的众多技术和产品很快投入市场，人类拉开了由蒸汽时代进入电气时代的序幕。一次不经意间的失误，成就了人类科学史上的一项伟大发明，而齐纳布格拉姆也被人们誉为“电机之父”。电机作为机电能量转换的重要装置，是电气传动的基础部件，应用领域广泛、产品品种众多、规格繁杂。电机产品广泛应用于国民经济的各个领域。电机主要分为直流电机、异步交流电机、永磁同步电机和开关磁阻电机，目前适合做电动汽车驱动电机的是永磁同步电机和异步交流电机，国内以永磁同步电机为主，开关磁阻电机还有待技术突破。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，引导学生努力学习专业知识，提高专业能

23、力，服务社会，建设国家。努力学习专业与国家73异步电机1.异步电机的结构是怎样的？2.异步电机的工作原理是怎样的？异步电机在1885年由意大利物理学家和电气工程师费拉里斯发明。1888年，提出实验报告，对旋转磁场作了严格的科学描述，为以后开发异步电机、自起动电机奠定了基础。费拉里斯相信他所提出的旋转磁场理论以及他所开发的新产品在科学上的价值远远超过物质上的价值，因此他有意不为自己的发明申请专利，而是在实验室向公众演示这些最新成果。他还倡导使用交流电系统。同年，美国的尼古拉特斯拉在美国取得了感应电机的专利。尼古拉特斯拉当年为了和爱迪生的直流电系统对抗，发明了三相交流电，还发明了交流电的三相交流异

24、步电机，也是特斯拉汽车的动力心脏的鼻祖。另外，其发明贡献还有特斯拉线圈、特斯拉效应、特斯拉变压器、特斯拉无线远程控制系统以及著名的尼亚加拉水电站等都是出自他的研究。一生获得了大约1000项发明，为世界工业的发展做出了巨大贡献。同时，也决定了特斯拉汽车肯定会在这种电机道路上坚持走下去并发扬光大。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，培养学生严谨的科学精神和职业精神，培养学生的创新能力和爱岗敬业意识，为社会做贡献。职业精神创新能力78永磁同步电机1.永磁同步电机的工作原理是怎样的？2.为什么我国电动汽车驱动电机是以永磁同步电机为主？永磁同步电机的发展同永磁材料的发展密切相关。我国是世界上最早

25、发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之一。19世纪20年代出现的世界上第一台电机就是由永磁体产生励磁磁场的永磁同步电机，但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石，磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。目前永磁同步电机所用的永磁材料主要是稀土永磁材料。稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。我国研制生成的各种稀土永磁材料的性能已经达到国际先进水平。我国稀土一共占据着4个全球第一

26、，分别是储存量全球第一、产量全球第一、出口量全球第一、消费量全球第一。据相关数据显示，全球稀土总储存量大约是1.4亿吨，而我国的储存量就达到了4400万吨，占据全球储存量的39%。美国曾经发布了一份报告，其中提到了，“如果中国禁运稀土材料，那中国之外基本上所有的汽车、计算机、智能手机、飞机装配线都有可能关闭，依赖稀土的美国也将如此”。从某种程度上来说，稀土之于中国，稀土是我国的一张“王炸”。但我们也要保护好稀土资源，不能过度开采，要提升开发利用整体水平。由于我国稀土资源丰富，所以我国电动汽车驱动电机使用的基本是依赖稀土的永磁同步电机。查找与思政落脚点相关的案例，通过讲解与研讨，增强学生的民族自

27、豪感，热爱祖国，同时要了解我们的基本国情，实现产业报国的理想。民族自豪感热爱祖国产业报国88电机控制器1.电机控制器有哪些功能？2.电机控制器由哪几部分组成？电机控制器作为电动汽车中连接动力蓄电池与驱动电机的电能转换单元，是电机驱动及控制系统的核心，主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。电机驱动控制系统（包括驱动电机和电机控制器）是电动汽车车辆行驶中的主要执行结构，控制和驱动特性决定了电动汽车行驶的主要性能指标。电机控制器的最核心器件是IGBT。IGBT作为功率半导体的关键性产品类型之一，具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点，是自动控制和功率变换的关键核心部件，是必不可少的功率“核心”，有着“绿色心脏”之称。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和用电质量，节能30%40%。1980年前后，美国学者巴利伽发明了IGBT，经过几十年的持续应用和不断改进，IGBT现在已成为电子电力领域中最重要的功率开关器件之一。至今，IGBT经历了六代技术的发展演变，已进入第7代，面对的是大量的结构设计调整和工艺上的难题。回顾IGBT的发展历程，其主要从三方面发展演变：器件纵向结构，栅极结构以及硅片的加工工艺。新的器件虽然已经取得了研究进展，但实现其广泛的商业应用还有许多问题亟待解决。特别是需要在材料、制造