新能源汽车概论课程标准.docx

1、新能源汽车概论课程标准新能源汽车概论课程标准 一、概述（一）课程性质本课程是三年制大专和五年高职新能源汽车运用与维修专业及相关汽车专业的专业基础课之一。（二）课程基本理念 以完成工作任务为目标，采用理论与实践相结合的教学方式，分项目按工作任务来实施。（三）课程设计思路本课程标准以中华人民共和国高等教育法和中华人民共和国职业教育法专科教育应当使学生掌握本专业必备的基础理论、专门知识，具有从事本专业实际工作的基本技能和初步能力、教高20002号关于加强高职高专教育人才培养工作的意见精神为指导，依据汽车电子技术专业人才培养方案对课程的教学要求而制订。本课程建议课时为52课时，其中理论课时为32课时，

2、实践课时为20课时。本课程的总学分为3学分。二、课程目标通过本课程的学习，使学生了解新能源汽车的类型、发展新能源汽车的必要性，以及新能源汽车发展现状和趋势，掌握纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车和太阳能汽车的基础知识，对电动汽车储能装置、电动汽车电机驱动系统、电动汽车能源管理和回收系统、电动汽车充电技术，以及新材料和新技术在汽车上的应用有整体的了解。三、内容标准第一章 绪论1.教学基本要求让学生了解新能源汽车的定义和分类、发展新能源汽车的必要性、新能源汽车发展现状及趋势。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解新能源汽车的

3、定义和分类、发展新能源汽车的必要性、新能源汽车国内外发展现状、新能源汽车发展战略和发展趋势。3.教学重点和难点教学重点是新能源汽车的定义和分类、发展新能源汽车的必要性。4.教学内容第一节 新能源汽车的定义和分类1.新能源汽车的定义2.新能源汽车的分类第二节 发展新能源汽车的必要性1.石油短缺2.环境污染3.气候变暖第三节 新能源汽车发展现状及趋势1.国外新能源汽车发展现状2.国内新能源汽车发展现状3.新能源汽车发展战略和发展趋势第二章 新能源汽车类型1.教学基本要求让学生了解新能源汽车类型。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解纯电动汽车的类型、纯电动汽车的结构原理、纯电

4、动汽车驱动系统布置形式、纯电动汽车的特点、电动汽车的关键技术、纯电动汽车车型实例；混合动力电动汽车的定义与分类、混合动力电动汽车的结构原理、混合动力电动汽车的特点、混合动力电动汽车车型实例；燃料电池电动汽车的类型、燃料电池电动汽车的结构原理、燃料电池电动汽车的特点、燃料电池电动汽车车型实例；气体燃料汽车；生物燃料汽车；氢燃料汽车；太阳能汽车。3.教学重点和难点教学重点是纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车。教学难点是混合动力电动汽车。4.教学内容第一节 纯电动汽车1.纯电动汽车的类型2.纯电动汽车的结构原理3.纯电动汽车驱动系统布置形式4.纯电动汽车的特点5.电动汽车的关键技术6.纯

5、电动汽车车型实例第二节 混合动力电动汽车1.混合动力电动汽车的定义与分类2.混合动力电动汽车的结构原理3.混合动力电动汽车的特点4.混合动力电动汽车车型实例第三节 燃料电池电动汽车1.燃料电池电动汽车的类型2.燃料电池电动汽车的结构原理3.燃料电池电动汽车的特点4.燃料电池电动汽车车型实例第四节 气体燃料汽车1.天然气汽车2.液化石油气汽车第五节 生物燃料汽车1.甲醇燃料汽车2.乙醇燃料汽车3.二甲醚燃料汽车第六节 氢燃料汽车第七节 太阳能汽车第三章 电动汽车储能装置1.教学基本要求让学生了解电动汽车储能装置。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解电池的类型、电池的性能指

6、标、电动汽车对动力电池的要求；蓄电池、燃料电池、超级电容器、飞轮电池。3.教学重点和难点教学重点是电池的性能指标、电动汽车对动力电池的要求、蓄电池。教学难点是燃料电池。4.教学内容第一节 概述1.电池的类型2.电池的性能指标3.电动汽车对动力电池的要求第二节 蓄电池1.铅酸蓄电池2.镍氢电池3.镍镉电池4.锂离子电池5.锌镍电池6.空气电池7.蓄电池的充电方法8.蓄电池的性能测试第三节 燃料电池1.燃料电池的分类2.燃料电池电动汽车对燃料电池的要求3.燃料电池的特点4.燃料电池系统5.质子交换膜燃料电池6.碱性燃料电池7.磷酸燃料电池8.熔融碳酸盐燃料电池9.固体氧化物燃料电池10.直接甲醇燃

7、料电池11.微生物燃料电池12.再生型燃料电池第四节 超级电容器第五节 飞轮电池第四章 电动汽车电机驱动系统1.教学基本要求让学生了解电动汽车电机驱动系统。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解电动汽车电机驱动系统的组成与类型、电动机的额定指标、电动汽车对电动机的要求、电动汽车电机驱动系统的发展趋势；直流电动机的分类、直流电动机的结构与特点、直流电动机的工作原理、直流电动机的转速控制；无刷直流电动机的分类、无刷直流电动机结构与特点、无刷直流电动机的工作原理、无刷直流电动机的控制；永磁同步电动机的结构与特点、永磁同步电动机的工作原理与运行特性、永磁同步电动机的控制。3.教学

8、重点和难点教学重点是直流电动机、无刷直流电动机、永磁同步电动机。教学难点是轮毂电机。4.教学内容第一节 概述1.电动汽车电机驱动系统的组成与类型2.电动机的额定指标3.电动汽车对电动机的要求4.电动汽车电机驱动系统的发展趋势第二节 直流电动机1.直流电动机的分类2.直流电动机的结构与特点3.直流电动机的工作原理4.直流电动机的转速控制第三节 无刷直流电动机1.无刷直流电动机的分类2.无刷直流电动机结构与特点3.无刷直流电动机的工作原理4.无刷直流电动机的控制第四节 异步电动机1.异步电动机的结构与特点2.异步电动机的工作原理与运行特性3.异步电动机的控制第五节 永磁同步电动机1.永磁同步电动机

9、的结构与特点2.永磁同步电动机的工作原理与运行特性3.永磁同步电动机的控制第六节 开关磁阻电动机1.开关磁阻电动机的结构与特点2.开关磁阻电动机的工作原理与运行特性3.开关磁阻电动机的控制第七节 轮毂电机1.轮毂电机结构形式2.轮毂电机应用类型3.轮毂电机驱动方式4.轮毂电机驱动系统的特点5.轮毂电机驱动系统的关键技术第五章 电动汽车能量管理与回收系统1.教学基本要求让学生了解电动汽车能量管理与回收系统。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解电动汽车能量管理系统中电池管理系统的功能、纯电动汽车能量管理系统、混合动力电动汽车能量管理系统；电动汽车再生制动能量回收系统中再生制

10、动能量回收的方法和类型、电动汽车的再生制动能量回收系统。3.教学重点和难点教学重点是电动汽车能量管理系统、电动汽车再生制动能量回收系统。教学难点是电动汽车再生制动能量回收系统。4.教学内容第一节 电动汽车能量管理系统 1.电池管理系统的功能 2.纯电动汽车能量管理系统 3.混合动力电动汽车能量管理系统 第二节 电动汽车再生制动能量回收系统 1.再生制动能量回收的方法和类型 2.电动汽车的再生制动能量回收系统 第六章 电动汽车充电技术1.教学基本要求让学生了解电动汽车充电技术。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解电动汽车充电装置、电动汽车充电方法、电动汽车充电方式、电动汽

11、车充电机、电动汽车充电机的电气参数和技术指标、电动汽车充电机的技术要求。3.教学重点和难点教学重点是电动汽车充电装置。教学难点是电动汽车充电机的电气参数和技术指标。4.教学内容第一节 电动汽车充电装置1.电动汽车对充电装置的要求2.电动汽车充电装置的类型 3.电动汽车充电方法 4.电动汽车充电方式 第二节 电动汽车充电机1.电动汽车充电机类型 2.电动汽车充电机的电气参数和技术指标 3.电动汽车充电机的技术要求 4.电动汽车充电机实例 第七章 新材料和新技术应用 1.教学基本要求让学生了解新能源汽车新材料和新技术应用。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解汽车镁合金、碳纤

12、维、表面装饰技术、现代控制技术、仿真技术、车载网络技术。3.教学重点和难点教学重点是汽车表面装饰技术、现代控制技术、仿真技术、车载网络技术。教学难点是汽车现代控制技术。4.教学内容第一节 镁合金 1.镁合金的类型和特性 2.镁合金的主要成型工艺 3.镁合金材料在汽车上的应用 第二节 碳纤维1.碳纤维的定义和分类 2.碳纤维的特性3.碳纤维在汽车上的应用 第三节 表面装饰技术1.表面装饰技术的定义与分类 2.表面装饰技术的工艺与特点 3.表面装饰技术在汽车上的应用 第四节 现代控制技术1.控制技术的分类2.汽车控制系统的分类 第五节 仿真技术 1.仿真技术的作用 2.ADVISOR高级车辆仿真器

13、 第六节 车载网络技术 1. CAN总线2.LIN总线 3.FlexRay总线 4.MOST总线 5.电动汽车网络信号6.电动汽车网络结构 第七节 汽车线控转向系统1.汽车线控转向系统的结构2.汽车线控转向系统的工作原理 3.汽车线控转向系统的特点4.汽车线控转向系统的硬件要求和所需模块 第八节 汽车线控制动系统1.汽车线控制动系统的结构2.汽车线控制动系统的特点四、学时分配章 序内容课时备注一绪论4二新能源汽车5三电动汽车储能装置8四电动汽车电机驱动系统14五电动汽车能量管理与回收系统8六电动汽车充电技术4七新材料和新技术应用12合计56五、教材及参考书教材：新能源汽车概论主编：崔胜民 韩家

14、军 出版社：北京大学出版社 出版时间：2011年。参考书：1. 新能源汽车技术主编：崔胜民 出版社：机械工业出版社 出版时间：2009年。2. 新能源汽车技术主编：张金柱 出版社：机械工业出版社 出版时间：2012年。3. 新能源汽车技术及其未来主编：石川宪二 出版社：科学出版社 出版时间：2012年。六、实施建议（一）教学建议：1、采用项目导向、任务驱动的方法：对每个知识模块均以一个实际设备设计任务贯穿始终，以设备功能的最终实现为目标带动教学，以设备功能的实现过程为脉络分层次教学。在课程学习和项目训练过程中，产品开发的核心任务将逐步得以解决，学生可将所学知识加以综合应用，设计、制作、调试出具

15、有实际意义的设备模型。2、采用边学边做、层层递进的方法：讲解与演示相结合、“我教”与“你做”相结合，在讲解了某一模块的基础知识与基本方法后，让同学举一反三，自己完成更进一步的过程，教师再予以总结提炼。如此不断反复循环、层层递进，充分调动学生的自主学习的积极性。3、教学中要注重创设教育情境，争取理论实践一体化教学模式，要充分利用挂图、投影、多媒体、防真、实物等教学手段。（二）评价建议：采取阶段评价和目标评价相结合，理论考核与实践考核相结合，作品的评价与知识点考核相结合，个人素质与专业素质相结合。 （三）课程资源的开发与利用建议：开发相关的学习辅导书、使用说明书、网络资源、开发实验台架，开发仿真软

16、件和诊断系统。编写：王洪波 审定： 2016-7-13新能源发展简介摘要：能源是人类生存和发展必不可少的重要物质条件，人类文明进步和经济社会发展离不开能源的消耗。随着煤炭、石油、天然气等常规能源的消耗，寻找新能源便成为当前最紧迫的任务。其中涌现出一批有开发前景的新能源代表，如风能、核能、太阳能之列，但是目前的技术都存在或多或少的欠缺。开发利用新能源有利于优化能源消费结构、保护生态环境、保障能源安全。同时也是拉动内需、培育新的经济增长点、增加就业机会、促进经济和社会可持续发展的战略选择。下面着重介绍一些新能源的发展现状及其应用前景，帮助人们更好的了解新能源对现实的重要性。关键字：新能源 发展前景

17、 现实意义正文：新能源的定义及特征：新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源的特征：尚未大规模开发利用，资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别；开发利用技术复杂，成本较高；清洁环保，可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放，资源量大、分布广泛，但大多具有能量密度低的缺点。发展新能源的意义：中国能源需求的急剧增长打破了中国长期以来自给自足的能源供应格局，自1993年起中国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得中国接入世界能源市场的竞争。由于中国化石能源尤其是石油和天然气

18、生产量的相对不足，未来中国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响中国的石油供给，对经济社会造成难以估量的负面影响。大力发展可再生能源可相对减少中国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高中国能源、经济安全。此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。研究表明，新能源没有对物质的燃烧，简单来说就是不直接使用热能来发电，而是将其他形式的能量转换成电能，例如光能、动能、核能等，这就直接确定了新能源是洁净能

19、源的特性，使用新能源时不会排放对环境有害的物质，这也算环保的一种有效形式。新能源的种类与特点：新能源领军者太阳能太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大电磁辐射而产生的能量，自太阳向周围辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来的过程就是利用了太阳辐射出来的电磁能量光能。一般的太阳能发电有两大类型：一类是太阳光发电，另一类是太阳热发电。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化

20、电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳辐射产生的热量。显然太阳能发电具有明显的有点，如：无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净，使用者从感情上容易接受；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；建设周期短，获取能源花费的时间短。但也有明

21、显的缺点如：照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。从太阳能光伏发电的起源及发展的历史中可以发现，其实太阳能发电并不一定是严格意义上的环保，生产太阳能板就是一种高污染的工作，如果管理不善甚至会造成跟严重的污染。此外太阳能发电太过于依赖天气因素，使得太阳能发电难于并网，因此太阳能发电还处于研究的阶段。新能源新秀风能风能地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可

22、获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。 存在地球表面一定范围内。经过长期测量，调查与统计得出的平均风能密度的概况称该范围内能利用的依据，通常以能密度线标示在地图上。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成

23、的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节

24、相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。风能为洁净的能量来源，具有显著地优点。当今风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保。同时如同太阳能发电一样，风能发电同样有相似的缺点。风力发电在生态上的问题是可能干扰风机建设地的生物，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地

25、区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。限制及弊端：风能利用存在一些限制及弊端，风速不稳定，产生的能量大小不稳定；风能利用受地理位置限制严重；风能的转换效率低；风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟。新能源的新探索海洋能海洋发电即为利用海洋所蕴藏的能量发电。其中海洋的能量包括海水动能（包括海流能、波浪能等）、表层海水与深层海水之间的温差能

26、、潮汐的能量等。海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋热能发电有两种方式：第一种是将低沸点工质加热成蒸汽。第二种是将温水直接送入真空室使之沸腾变成蒸汽。蒸汽用来推动汽轮发电机发电，最后从6001000米深处抽冷水使蒸汽冷凝。海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。新能源最后的救星核能核能是人类最具希望的未来能源之一。人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻

27、元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研究之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。铀是目前最重要的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤。然而陆地上铀的储藏量并不丰富，且分布极不均匀。只有少数国家拥有有限的铀矿，全世界较适于开采的只有100万吨左右，即使加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨，按消耗量，只够开采几十年。氘和氚都是氢的同位素。它们的原子核可以在一定的条件下，互相碰撞聚合成较重的原子核 -氦核，同时释放巨大的核能。一个碳原子完全燃烧生成二氧化碳时，只放出4电子伏特

28、的能量，而氘-氚反应时能放出1780万电子伏特的能量。据计算，1 公斤氢燃料，至少可以抵得上4公斤铀燃料或1万吨优质煤燃料。目前的核电站采用的都是裂变发电，且技术趋于成熟。其中反应堆是核电站的核心。反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷却剂带出，用以产生蒸汽。因此，整个一回路系统被称为“核供汽系统”，它相当于火电厂的锅炉系统。为了确保安全，整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内，这样，无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。 轻水堆压水堆电站 自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆

29、、重水堆和石墨汽冷堆。它们相应地被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。此外，人们还构象利用核聚变发电。氘 -氚的核聚变反应，需要在上千万度乃至上亿度的高温条件下进行。这样的反应，已经在氢弹上得以实现。用于生产目的的受控热核聚变在技术上还有许多难题。但是，随着科学技术的进步，这些难题正在逐步解决的。如果这项技术能实现，可以设想，核聚变堆的运行也是十分安全的，原材料好获取（从海水中提取氚等氢的同位素，储量巨大，月球上还有大量He3储藏），反应放能效率极高（世界上只有正反物质湮灭的放能效率超过它），产物无污染、不具放射性。因此，以海水中的氘、氚的核聚变能解决人类未来的能源需要，这将展示出最好的前景。总结：无论目前新能源及其相应的技术发展到何种程度，我们目前还无法找到可以完全代替常规能源的替代品，在今后很长一段时间里，人类依然需要依靠常规能源。新能源的发展给了人们新的希望，它展现出的美好前景是每一个人都向往的，当我们进入一个能源不在成为问题的时代，将会减少多少的战争与掠夺。但是想要看到这幅景象还需要我们共同的努力，在能源依然短缺的今天，我们更应该节约能源，从身边做起，实行可持续发展战略，才能保证我们在没有解决能源危机前而陷入万劫不复的境地。