中职《新能源汽车概论》教案第12课分析混合动力电动汽车的工作原理.docx

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1、课题分析混合动力电动汽车的工作原理课时2课时(90min)教学目标知识目标：(1)掌握串联式、并联式和混联式混合动力电动汽车的结构与原理(2)熟悉混合动力电动汽车的动力耦合类型(3)掌握混合动力电动汽车的关键技术原理技能目标：(1)能够分析混合动力电动汽车的工作原理和特点(2)能够分析混合动力电动汽车的性能素质目标：(1)弘扬爱岗敬业、甘于奉献的职业精神(2)培育崇尚技艺、求实创新的职业品质(3)坚定投身民族复兴的理想信念教学重难点教学重点：掌握串联式、并联式和混联式混合动力电动汽车的结构与原理教学难点：能够分析混合动力电动汽车的工作原理和特点教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学

2、用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前任务T考勤(2min)任务引入(5min)传授新知(33min)课堂讨论(5min)第2节课：传授新知(35min)课堂讨论(5min)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“任务工单分析混合动力电动汽车的工作原理”,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，收集混合动力电动汽车的工作原理的相关奥料，并进行了解【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

3、欲望考勤(2min)【教师】使用APP迸行签到【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】讲述小军买车”的案例，然后提出以下问题：(1)学生们说一说知道的驱动模式？(2)不同的驱动模式车辆的性能相同吗？【学生】聆听、思考、举手回答通过与本任务相关的创新故事引出任务，激发学生的学习兴趣，让学生带着相关背景去探索新知识【教师】通过大家的发言，引入新知，由解串联式混合动力电动汽车及并联式混合动力电动汽车的工作原理、驱动模式、特点6.2.1串联式混合动力电动汽车【多媒体演示】组织学生扫码观看“串联式、并联式混合动力电动汽车”视频，帮助学生了解串联式、并联

4、式混合动力电动汽车的相关知识1.串联式混合动力电动汽车的工作原理串联式混合动力电动汽车的动力系统主要由发动机、发电机、驱动电机和动力电池等部件组成，如图所示。通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法， 让学生了解串联 式混合动力电动 汽车及并联式混 合动力电动汽车 的工作原理、驱动 模式、特点电气连接机械连接其中，发动机仅用于发电，发电机发出的部分电能向动力电池供电，以延长混合动力电动汽车的续驶里程。另外，动力电池还可以单独向驱动电机供电来驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。串联式混动力电动汽车的动力流程如图所示.发动机直接与发电机连接产生传授新知电能，电能经整流变换器、控制

5、器整流变换后输送至驱动电机，或由整流变换器(33min)整流变换后直接为动力电池充电；驱动电机直接与驱动桥相连，输出车辆行驶所需的动力.当动力电池的SOC降到一个预定值时，发动机即开始对动力电池进行充电，以延长混合动力电动汽车的续驶里程。发动机与驱动系统并没有机械地连接在一起，这样可以很大程度地减少发动机的瞬态响应，从而使发动机进行最优的喷油和点火控制，使其在最佳工况点附近工作。机械能电能【知识链接】拓展知识面【教师】讲述串联式混合动力电动汽车的车基能量源串联式混合动力电动汽车的车载能量源包括燃油的化学能和动力电池的电能，但动力装置单一。【学生】聆听、思考2.串联式混合动力电动汽车的驱动模式串

6、联式混合动力电动汽车的驱动模式主要有纯电驱动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式等。1)纯电驱动模式当车辆负荷较小且动力电池电量充足时，动力电池单独向驱动电机供电以驱动车辆行驶。纯电驱动模式下发动机不启动，可以实现零排放。2)纯发动机驱动模式当车辆负荷较大，但所需的驱动功率不超过发动机的最大功率时，由发动机带动发电机发电，将电能提供给驱动电机，以驱动车辆行驶。3)混合驱动模式当车辆在加速、爬坡、大负荷运行等工况下行驶时，发动机带动发电机产生的电能直接流向驱动电机，同时动力电池也向驱动电机供电，驱动车辆行驶.此模式可以使混合动力电动汽车的动力性能达到最大。【课堂讨论】随机挑选学生回答问题纯电驱动

7、模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式的区别是什么？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答3.串联式混合动力电动汽车的特点1 )优点(1)污染物排放少。串联式混合动力电动汽车采用纯电模式行驶时，会关闭发动机，只用动力电池的电力驱动汽车，可以实现零排放。发动机-发电机组所发出的电能向动力电池充电，发动机独立工作在高效率区域用于补充动力电池的电能或直接为驱动电机供电，可以增加续驶里程，减少有害气体排放。(2)驱动形式多样。串联式混合动力电动:气车可采用驱动电机驱动或轮毂驱动电机驱动。根据布置方式的不同，串联式混合动力电动汽车的驱动形式还有前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动等。(3)布置方便。串

8、联式混合动力电动汽车的驱动系统只有驱动电机的电驱动系统，其特点更趋近于纯电动汽车。由于驱动电机与发动机没有机械连接，因此，机械结构布置起来更方便。2)缺点(1)对驱动电机、发动机-发电机组的要求高.在串联式混合动力电动汽车上，由于驱动电机的功率需要满足车辆在行驶中的最大功率需求，因此需要一个较大功率的发动机-发电机组，外形尺寸和质量都较大。(2)能量转换效率低。串联式混合动力电动汽车驱动系统所需要的能量通过化学能一机械能一电能一机械能转换而来，整个过程的能量损失较大。(3)对动力电池要求高.动力电池的充放电循环决定了其使用寿命.为了保护动力电池，使其获得更好的性能和更长的使用寿命，要根据动力电

9、池荷电状态的变化自动启动或关闭发动机-发电机组，以避免动力电池过度充放电，因此串联式混合动力电动汽车对动力电池的质量及发动机-发电机组与动力电池之间的搭配要求较高。622并联式混合动力电动汽车1,并联式混合动力电动汽车的工作原理并联式混合动力电动汽车的动力系统主要由发动机、驱动电机、动力电池和变速器等部件组成，如图所示。电气连接机械连接并联式混合动力电动汽车有多种结构形式，可以根据需要进行选择。并联式混合动力电动汽车有发动机和驱动电机两套独立的驱动系统,它们可以分开工作，也可以一起协调工作。因此，并联式混合动力电动汽车可以在工况比较复杂的情况下使用，应用范围较广。并联式混合动力电动汽车的动力流

10、程如图所示。机械能一电能发动机和驱动电机通过变速器同时与驱动桥相连接，输出车辆行驶时所需的动力。发动机可以用驱动电机来平衡其所受的载荷，使其能在高效率区域工作，因为发动机通常工作在满负荷（中等转速）下的燃油经济性最好。当车辆在较小载荷下工作时，并联式混合动力电动汽车可以关闭发动机而只用驱动电机来驱动汽车，或者增加发动机的负荷使驱动电机作为发电机，给动力电池充电以备后用（即一边驱动汽车，一边充电）。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述并联式混合驱动系统两条能量传输路线并联式混合驱动系统有两条能量传输路线,可以同时使用驱动电机和发动机作为动力源来驱动汽车，这种设计方式可以使其以纯电动或低排放的状态行

11、驶，但是此时不能提供全部的输出动力。【学生】聆听、思考2.并联式混合动力电动汽车的驱动模式并联式混合动力电动汽车的驱动模式主要有纯电驱动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式等。1）纯电驱动模式当车辆在起步、低速运行等工况下，且动力电池电量充足时，发动机关闭，由动力电池提供能量，并以驱动电机驱动车辆行驶。此模式可以使发动机避刑氐效、高排放量的工作区。2）纯发动机驱动模式当车辆高速平稳运行，或者行驶在郊区等对排放要求不高的地方时，可由发动机单独工作驱动车辆行驶。此模式可以使发动机工作在高效率区域，燃油经济性好、传动效率高。3)混合驱动模式当车辆急加速或者爬坡时，发动机和驱动电机均处于工作状态，动力

12、电池向驱动电机提供能量，驱动电机作为辅助动力源协助发动机，提供车辆急加速或者爬坡时所需的功率。此模式可以使混合动力电动汽车的动力性能处于最佳状态。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述并联式混合动力电动汽车从概念上讲，并联式混合动力电动汽车属于电力辅助型燃油汽车，其目的是为了降低排放和燃油消耗。当发动机提供的功率大于驱动车辆所需的功率时，驱动电机工作在发电机状态，将多余的能量充入动力电池.与串联式混合动力电动汽车比较，并联式混合动力电动汽车的发动机和驱动电机的体积要小。【学生】聆听、思考3.并联式混合动力电动汽车的特点1 )优点(1)燃油经济性好。并联式混合动力电动汽车有两套动力系统，可根据实际工

13、况选择不同的动力输出方式，避免能量在多次转换中的浪费，提高燃油经济性。(2)动力性好。当车辆高负荷运行时，发动槌口驱动电机通过动力耦合，同时驱动车辆，使车辆具有良好的动力性.(3)系统稳定性较高。当一套动力系统出现故障时，可以启用另一套动力系统，从而保证车辆的正常运行。(4)驱动电机功率较小。由于发动机可以单独斯口驱动电机共同驱动车辆，因此可以选择功率较小的驱动电机。(5)动力电池容量较小.驱动电机作为辅助动力，所需动力电池容量较小。2)缺点(1)排放性相对较差。由于不同驱动模式之间的切换，使发动机频繁出现点火、启动、熄火等情况，发动机不能稳定在高效区域工作，致使排放性较差。(2)整车布置较复

14、杂。发动机和驱动桥之间存在机械连接，考虑到两种动力的耦合，整车布置较复杂。(3)控制策略较复杂。并联式混合动力电动汽车具有多种驱动模式，需要实现多种驱动模式之间的切换及两种动力之间的耦合，控制比较复杂。(4)纯电驱动模式下续驶里程较短。【课堂讨论】随机挑选学生回答问题并联式混合动力电动汽车主要由哪些部件组成？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答【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：如何画出串联式混合动力电动汽车的动力流程图？ 【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，

15、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【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解混联式混合动力电动汽车的工作原理、驱动模式、特点6.2.3混联式混合动力电动汽车1 .混联式混合动力电动汽车的工作原理传授新知(35 min)电气连接机械连接通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法， 让学生了解混联 式混合动力电动 5气车的工作原理、 驱动模式、特点和 混合动力电动汽 车的关键技术混联式混合动力电动汽车的动力系统主要由发动机、发电机、驱动电机、行星齿轮机构、动力耦合器和动力电池等部件组成，如图所示.发动机发出的功率一部分通过行星齿轮机构输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能输送给驱动电机或动力电池，驱动电机产生的驱动力矩通过动力耦合器传送给驱动桥。混联式混合动力电动汽车的控制策略是：当车辆低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作；当车辆高速稳定行驶时，驱动系统主要以并联方式工作。目前，混联