《新能源汽车底盘设备故障检修》电子教案.docx
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《新能源汽车底盘设备故障检修》电子教案
《新能源汽车底盘设备故障检修》课程授课教案
课题
新能源汽车概述
课次
1
上课地点
实训室
学时
2
专业班级
班
教学目标
知识目标
能力目标
素质目标
1.熟悉新能源汽车的基本概念
2.了解新能源汽车的不同类型
3.熟悉新能源汽车国内外的发展现状
4.掌握新能源汽车的
国家和行业政策
1.能够分辨新能源汽车与传统汽车的不同
2.能够区分新能源汽车的不同类型
3.能掌握新能源汽车的国内外发展现状
4.能分析新能源汽车的
国家和行业政策
1.培养学生的创新精神与实践能力
2.促进学生个性发展,培养学生分析问题与解决问题的能力
3.培养学生的团队合作精神
4.培养学生的学习能力
重点难点及解决办法
重点:
本课程的课程任务及新能源汽车的基本知识难点:
新能源汽车不同种类的技术特点
解决办法:
多媒体教学、讲授、视频演示
教学条件准备
PPT课件、教案、视频动画、多媒体教室
教学组织模式
班级授课制。
教学过程与时间分配
主要教学内容
教学方法与手段
导入
15min
本课程的课程性质,本课程在本专业的地位;什么是新能源汽车
讲授法
多媒体教学
讲授
50min
一、新能源汽车的概念
随着传统能源的逐渐枯竭,各大汽车公司的研究机构开始研发新能源汽车。
新能源汽车一般来说是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,或是使用常规的车用燃料而采用新型车载动力装置的汽车,电动汽车、氢能源动力汽车、太阳能汽车、替代能源(天然气、乙醇等)汽车等,这些都属于新能源汽车的范畴。
通常可以分为纯电动汽车,混合动力汽车,还有燃料电池汽车。
二、新能源汽车的类型
1.纯电动汽车
纯电动汽车(ElectricVehicle,EV),是完全由可充电电池提供动力源的汽车。
纯电动汽车与内燃机汽车在外表上没有什么区别:
两种汽车的转向装置、悬架装置及制动系统基本上也是相同的,它们
都采用橡胶轮胎,车轮与地面之间相互接触,并产生相互作用,
讲授法
多媒体教学视频演示
进而实现车辆的不同的工况。
因此,电动汽车的操纵稳定性、平顺性及通过性与内燃机汽车完全相同。
电动汽车本身除具有再生制动性能外,与内燃机汽车的制动性能也是相同的。
纯电动汽车与燃油汽车的主要区别在于驱动系统不同。
纯电动汽车用电动机驱动,用蓄电池、燃料电池、超级电容或高速飞轮等作相应的能源。
能量供给和消耗与蓄电池的性能密切相关,直接影响电动汽车的动力性、续驶里程和成本效益。
2.混合动力汽车
混合动力汽车(HybridVehicle)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。
通常所说的混合动力汽车,一般是指油电混合动力汽车
(HybridElectricVehicle,HEV),即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源,也有的发动机经过改造使用其他替代燃料,例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。
混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。
蓄电池使用有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池,以及氢燃料电池。
混合动力汽车的动力总成主要包括发动机、发电机、电动机/发电机、蓄电池(电容)及变速器等。
3.燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车(简称燃料电池汽车,FCHEV)是利用氢气等燃料和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能。
燃料电池电动汽车有其独特的优势,比如能量转化率高、零排放、不污染环境等。
燃料电池电动汽车是以电力驱动为唯一的驱动模式,在结构组成上,燃料电池汽车仍然保留了传统内燃机汽车的车身形式系统,不同之处在于它的动力驱动系统。
燃料电池汽车还包括对氢气存储罐或甲醇改制系统、燃料电池发动机系统、电气控制系统和电动机驱动系统等。
这些核心部件的布置不仅要考虑布置方案的优化及零部件性能实现的便利,还必须考虑氢泄漏等传统汽车所不具备的安全性问题。
三、国内外新能源汽车的发展
新能源汽车是低碳的必然选择,也是汽车产业的发展趋势。
国外在新能源汽车产业的研究通常在政府引领下联合大学、研究机构及企业共同展开,主要关注新能源开发技术、产业化、市场化等相关理论的研究,美国、日本等发达国家对新能源汽车的发展高度重视,通过财政支持、税收优惠等手段来支持新能源汽车的开发和发展,并取得了一定成就。
1.美国新能源汽车的发展
美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划主要内容有:
①呼吁联邦政府拨款资助电动汽车电池开发生产和传统汽车厂商的转型,呼吁出台有吸引力的政策措施;
②到2020年全美拥有电动汽车近1400万辆,近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插电式电动汽车提供;
③到2040年,美国将拥有2.5亿辆电动汽车,其中3/4的
轻型车需求由电动汽车提供,届时轻型车燃油耗油量将减少
75%,基本上摆脱进口石油依赖。
2.日本新能源汽车的发展
日本政府在2009年6月启动的新一代汽车计划,实际指的就是环保汽车,包括混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等,开始实施“绿色税制”,购买新能源汽车以及环保汽车可享受免除多种税赋的优惠。
2010年日本经济产业省提出,截至2020年使混合动力汽车和纯电动汽车等新一代汽车占新车销量
达20%~50%,建设普通充电站200万座,快速充电站5000座。
3.我国新能源汽车的发展
我国新能源汽车产业始于21世纪初,启动了“863”计划后形成了“三纵三横”的开发布局。
我国新能源汽车的发展基本上紧随世界发展潮流,新能源汽车产业被定为七大战略性新兴产业之一。
同年提出在“十二五”期间培育发展战略性新兴产业,将新能源汽车列为汽车业发展的重中之重。
明确指出以发展纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略,同时在技术、配套设施、管理制度方面都做出了相应的要求。
四、新能源汽车政策
1.2020年全国实施国六a排放标准
2018年6月27日,国务院正式印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,对积极调整运输结构,发展绿色交通体系等方面做出要求。
其中提出:
“2019年7月1日起,重点区域、珠三角地区、成渝地区提前实施国六排放标准。
推广使用达到国六排放标准的燃气车辆。
”据统计,截至目前全国范围已有15个省、直辖市出台了国六排放标准提前实施的文件。
2.新能源汽车财政支持政策在2020年退出
国家发布的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,这份政策文件规定了补贴退坡的时间,也给出了补贴政策退出的时间。
按照2020年以后补贴退出的制度安排,为了使新能源汽车产业平稳过渡,采取分段释放调整压力的做法,即2019年补贴标准在2018年基础上平均退坡50%,
至2020年底前退坡到位。
3.双积分2020年进行“大考”
根据2017年9月颁布的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》,2019、2020年度的新能源汽车积分比例要求分别为10%、12%;乘用车企业2019年度产生的新能源汽车负积分,可以使用2020年度产生的新能源汽车正积分进行抵偿。
检查评价
20min
师生互动,针对课程教学内容,提出问题,请学生回答。
并对学生回答情况进行评价。
师生共同进行评价
总结
5min
本次课的主要内容
师生共同进行总结
课后反思
《新能源汽车底盘设备故障检修》课程授课教案
课题
汽车底盘的基本知识
课次
2
上课地点
实训室
学时
2
专业班级
班
教学目标
知识目标
能力目标
素质目标
1.掌握汽车底盘的组成及功用
2.掌握汽车底盘的布置形式
3.掌握汽车传动系统
的组成及功用
1.从整体上能认识汽车底盘的结构及组成
2.能分析汽车底盘布置形式的特点
1.培养学生的创新精神与实践能力
2.促进学生个性发展,培养学生分析问题与解决问题的能力
3.培养学生的团队合作精神
4.培养学生的学习能力
重点难点及解决办法
重点:
汽车底盘的结构组成及功用难点:
汽车底盘的动力传递路线
解决办法:
多媒体教学、讲授、视频演示、实物操作
教学条件准备
PPT课件、教案、视频动画、多媒体教室
教学组织模式
班级授课制。
教学过程与时间分配
主要教学内容
教学方法与手段
导入
15min
什么是汽车的底盘?
它有什么样的特点?
讲授法
多媒体教学
讲授
50min
一、汽车的定义
汽车是借助于自身的动力装置驱动,且具有4个(或4个以上)车轮的非轨道无架线车辆。
二、汽车在现代社会的作用
1、汽车是最重要的现代化交通工具
2、社会对汽车不断增长的要求,促使汽车工业日益繁荣
3、汽车是科学技术发展的标志
4、汽车给社会带来了一些不易解决的难题:
行车安全、节约能源和环境保护
三、汽车发展简史
1765年,英国的詹姆斯*瓦特发明的蒸汽机迅速推广,揭开了工业革命的篇章;
1801年,法国化学家菲利普*勒本提出以煤气为燃料的内燃机的工作循环原理;
1860年,法国技师埃蒂内*列诺尔制成了煤气机;
1866年,德国工程师尼古拉斯*奥托制造出往复活塞四冲程内燃机;
直观演示法
现场教学教师边讲解边操作演示
1885年,德国工程师卡尔*奔驰设计制造了单缸四冲程内燃机和一辆三轮汽车;
1886年,德国工程师哥特里布*詹姆勒也制成了汽车;
1892年,德国工程师鲁道夫*迪塞尔获得了柴油机发明专利;
在1900年前后,装备汽车的动力机械主要有三种:
蒸汽机、电动机和汽油内燃机。
四、汽车的类型
1、按用途分类
1)普通运输汽车轿车、客车、货车2)专用汽车
运输型专用汽车、作业型专用汽车、特殊用途汽车
2、按动力装置类型分类
1)内燃机汽车2)电动汽车3)喷气式汽车
3、按行驶道路条件分类
1)道路用车2)非道路用车
4、按行驶机构的特征分类
1)轮式汽车2)其他类型行驶机构的车辆五、汽车底盘的组成和功用
汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系等四大系统组成,其功用是接收发动机的动力,使汽车运动并保证汽车能够按照驾驶员的操纵正常行驶。
行驶系
转向系
传动系
制动系
1.传动系
汽车传动系是从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称。
不同配置的汽车,传动系的组成不同。
如载货汽车及部分轿车,其传动系由离合器、手动变速器、万向传动装置(万向节和传动轴)、驱动桥(主减速器、差速器、半轴、桥壳)等组成;轿车中采用自动变速器的越来越多,其传动系包括自动变速器、万向传动装置、驱动桥等,即用自动变速器取代离合器和手动变速器。
传动系的功用是将发动机的动力传给驱动车轮。
2.行驶系
汽车行驶系一般由车架、悬架、车桥和车轮等组成。
车轮通过轴承安装在车桥两边,车桥通过悬架与车架(或车身)连接,车架(或车身)是整车的装配基体。
3.转向系
汽车转向系主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构
组成。
现在的汽车普遍还带有动力转向装置。
转向系的功用是保证汽车能够按照驾驶员选定的方向行驶。
4.制动系
汽车制动系一般包括行车制动系和驻车制动系等两套相互独立的制动系统,每套制动系统都包括制动器和制动传动机构。
现在汽车的行车制动系一般都装配有制动防抱死系统(ABS)。
制动系的功用是使汽车减速、停车并能保证可靠驻停。
六、汽车底盘的布置形式
发动机前置后轮驱动、发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动、发动机前置全轮驱动
(1)发动机前置后轮驱动(FR),传统的布置形式,适用于大多数货车,多数轿车,部分客车。
(2)发动机前置前轮驱动(FF),结构简单紧凑,整车质量小,高速时稳定性好,大多数轿车采用这种布置形式。
爬坡能力差,豪华轿车一般不采用。
(3)发动机后置后轮驱动(RR),便于车身内部布置,减小室内发动机的噪声,一般用于大型客车。
(4)发动机前置全轮驱动(XWD),所有车轮都是驱动车轮,常用于越野车。
七、汽车底盘传动系的组成及功用
1、汽车传动系的组成
汽车传动系由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器及半轴组成。
2、汽车传动系的作用
将发动机发出的动力按需要传送到驱动车轮,是驱动轮得到合适的转速和转矩,并且与发动机配合,保证汽车在不同条件下能正常行驶。
3、汽车传动系各部分功用
(1)离合器:
平顺接合传递动力;必要时暂时切断传动。
(2)变速器:
实现变速、变扭和变向。
(3)万向传动装置:
将变速器传出的动力传给主减速器。
(4)主减速器:
减速,增矩。
(5)差速器:
将主减速器传来的动力分配给左、右半轴。
(6)半轴:
将动力由差速器传给驱动轮。
检查评价
20min
师生互动,针对课程教学内容,提出问题,请学生回答。
并对学生回答情况进行评价。
师生共同进行评价
总结
5min
本次课的主要内容
师生共同进行总结
课后反思
《新能源汽车底盘设备故障检修》课程授课教案
课题
新能源汽车底盘概述
课次
3
上课地点
实训室
学时
2
专业班级
班
教学目标
知识目标
能力目标
素质目标
1.熟悉新能源汽车底盘的设计特点
2.掌握新能源汽车底盘的发展趋势
1.能够分析新能源汽车底盘的结构特点
2.能描述新能源汽车底盘的发展趋势
3.能分辨新能源汽车底
盘与传统汽车的不同
1.培养学生的创新精神与实践能力
2.促进学生个性发展,培养学生分析问题与解决问题的能力
3.培养学生的团队合作精神
4.培养学生的学习能力
重点难点及解决办法
重点:
本课程的课程任务及新能源汽车的基本知识难点:
新能源汽车不同种类的技术特点
解决办法:
多媒体教学、讲授、视频演示、实物操作
教学条件准备
PPT课件、教案、视频动画、多媒体教室
教学组织模式
班级授课制。
教学过程与时间分配
主要教学内容
教学方法与手段
导入
15min
什么是新能源汽车的底盘?
它与传统汽车的底盘又有什么不同?
讲授法
多媒体教学
讲授
50min
一、新能源汽车底盘的设计特点
底盘系统包含了悬架、制动、转向等子系统,在传统意义上它影响着整车的舒适性、安全性与操控性,而对于新能源汽车而言,它的影响更加深远。
新能源汽车的底盘系统需要适应于车载能源的多样性、适用于高度集成的系统模块,同时不限制汽车内部空间与外部造型的设计。
新能源车的底盘设计跟传统燃油车有很大区别:
首先车身设计自由度更大,现在的底盘越来越趋于平面化,为了空气流动性好,下面一般都是平的。
车身与它分离,所以车身的设计自由度变大。
第二,内部空间增加。
现在利用整体化设计概念,包括电气化设计ESP,电气化设计越来越高,可以减少一部分的零部件,进而可以减少底盘的空间,以便于把内部空间释放出来。
第三,由于系统化设计程度越来越高,产品越来越少,制
作、维护也是大大简化。
第四,电池包现在固定在底盘下部,
重量、轴心都很低,这也增加了整车的操作性。
直观演示法
现场教学教师边讲解边操作演示视频、动画演示
(1)新能源汽车保持承载式车身
新能源汽车保持承载式车身,在于很多汽车都会采用这种设计。
由于副车架并不能够承担车身质量的相关功能,因此,在动力总成部件的设计上,需要将悬置点确定下来。
车身的悬置设计中,要对车身进行量化分析,可以采用CAE分析方法,可以在一定程度上避免由于悬置设计空间不规范而导致的总体布设困难。
由于底盘可形成比较大的框架而使得底盘的承载力增强,其中可以布设全部的动力系统。
所以,在新能源汽车设计的初期,就要规划好进行部件,不仅可以提高总体布置的简易程度,而且随着车身重心的降低而使得车身的整体质量有所减轻。
(2)电控制动
汽车制动系统是对汽车的某一部分,主要是车轮,施加一定的压力,从而对其强制制动的一系列专门装置。
主要是为了保证安全和改变汽车的速度。
与传统的汽车制动系统不同,电动汽车并不能把电机作为真空源,所以制动的助力自然而然是一个难点。
如今较广泛的解决方案是采用真空助力器作为助力执行机构,另外用电动真空泵作为真空的动力来源,但是这也有一些缺陷。
于是,一种新的助力来源——电,开始被人们采用。
有名的汽车零部件供应商Bosch,这家公司推出一款电动机械助力器——iBooster。
这个汽车零部件的发明,带来了许许多多的能够智能化的新功能。
它利用电子技术,通过电控方式实现制动。
它的反应时间也是要比传统的汽车制动系统快三倍。
(3)转向模式选择
传统燃油车的转向系统需要发动机的带动,从而提供液压助力。
不过现在燃油车也已经都是电动助力转向,也就是EPS,EPS对于电动汽车是非常的重要。
采用具有ECU控制器的EPS,可以实现主动的控制,就是不用驾驶者控制方向盘,让汽车自动转向。
可以实现自动停车等功能,这些功能是创新。
方向盘是驾驶者驾驶汽车的重要部件,是驾驶者驾驶车辆时感知车辆行驶路况的重要工具。
不同的驾驶者可能对于方向盘的要求不同,但是大体上都是希望轻便而又不轻便,就是可以传知一些路感。
这项功能真正的增加了汽车的个性化选择。
(4)高度可控悬挂
当遇到凹凸不平的路面时,驾驶者可能有过这种希望,就是汽车的底盘可以根据路面的高低而调整高低。
对于电动汽车来说,电机的涉水性会相对传统的发动机好一点。
在改装市场上,早就已经有可以实现主动控制升降的气动悬挂了。
它主要是通过电控气泵给气囊避震充气或放气,来实现悬挂高度的升与降。
不过这种方法会破坏原车的内饰造型和内饰件。
在智能大屏的基础上,再配置一套电控气动悬挂,其实就可以实现悬挂高度的调节。
二、新能源汽车底盘的发展趋势
(1)轻量化和新材料
汽车底盘在未来的发展方向之一便是汽车轻量化,对于轻质合金材料和高强度钢的需求量在未来将会大大增加;底盘上
对于铝合金的运用也会越来越多;镁合金的需求量也呈增长的态势。
但是,也要不断研究一些新型设计来满足汽车零部件重量轻的需求。
(2)稳定性
底盘零件的稳定性就是汽车的安全基础,要做到强度、柔韧性、抗疲劳、抗损坏等性能,汽车车架和车桥对于管材液压成形技术的运用也会越来越频繁,压力加工技术向着高效、自动减轻汽车重量、降低成本等方向发展。
(3)铸件
底盘铸件正在向高性能、薄壁、轻质、精(确)尺寸、优良切削性能方向发展;铸造生产过程向清洁、废物再生、高效、节能、节材、环保的绿色铸造方向发展。
(4)机械加工
底盘零部件的机械切削加工技术已经抛弃了传统模式,而发展为柔性技术为特点的生产线生产的生存模式。
高效、精密、柔性化、自动化是切削加工技术变化的主要趋势。
高速加工技术、敏捷制造技术、智能化加工技术、绿色加工技术等都将得到快速发展。
(5)表面处理
汽车零件的防护性电镀由原来单一的镀锌钝化工艺,向耐蚀性能更好且具有耐热、低氢脆性、良好加工性能及环保性能的锌合金镀层及无铬达克罗工艺发展。
在镀层的耐腐蚀性能获得很大提高的同时,正向镀层耐热性能好、低摩擦系数方向发展。
(6)环保要求
在底盘领域,随着对环保要求的不断提高,目前,世界各大汽车公司正在集中开发环境友好的零件,如低滚动阻力轮胎、绿色轮胎、不含铅的车轮平衡块、不含六阶铬的新零件涂层技术、电动转向系统等,相信不久的将来,底盘技术一定会朝着保护环境的方向越走越广阔。
(7)现代汽车底盘电子化
随着各种汽车电子辅助功能在底盘上的应用,明显提高了汽车的主动安全性和驾驶舒适性,这些系统包括ABS/ASR/ESP集成控制系统、自适应巡航控制系统(ACC)、泊车辅助系统
(PLA)、车道偏离和驾驶员警示系统、胎压监测系统(TPMS)、可调阻尼控制系统(ADC)等。
随着底盘电子控制系统越来越
向电子化、智能化、网络化方向发展。
检查评价
20min
师生互动,针对课程教学内容,提出问题,请学生回答。
并对学生回答情况进行评价。
师生共同进行评价
总结
5min
本次课的主要内容
师生共同进行总结
课后反思
《新能源汽车底盘设备故障检修》课程授课教案
课题
纯电动汽车驱动系统的基本知识
课次
4
上课地点
实训室
学时
2
专业班级
班
教学目标
知识目标
能力目标
素质目标
1.认识纯电动汽车驱动系统的类型
2.熟悉纯电动汽车驱动系统的组成
3.认识主流纯电动汽车驱动系统的工作原
理
1.能分析纯电动汽车驱动系统的不同类型
2.能识别纯电动汽车驱动系统的各个组成部分3.能描述主流纯电动汽车驱动系统的工作原理
1.培养学生的创新精神与实践能力
2.促进学生个性发展,培养学生分析问题与解决问题的能力
3.培养学生的团队合作精神
4.培养学生的学习能力
重点难点及解决办法
重点:
纯电动汽车驱动系统的结构组成难点:
纯电动汽车驱动系统的工作原理
解决办法:
多媒体教学、讲授、视频演示、实物操作
教学条件准备
PPT课件、教案、视频动画、多媒体教室
教学组织模式
班级授课制。
教学过程与时间分配
主要教学内容
教学方法与手段
导入
15min
什么是纯电动汽车的驱动系统?
有哪些部分组成?
讲授法
多媒体教学
讲授
50min
一、纯电动汽车驱动系统的结构组成
驱动系统是电动汽车的核心,一般由控制器、功率转换器、驱动电机、机械传动装置和车轮组成。
其功用是将蓄电池组中的化学能以电能为中间媒介高效地转化为车轮动能,进而推动汽车行驶,并能在汽车制动及下坡时,实现再生制动(即将汽车动能吸收并转化为蓄电池化学能储存起来,从而增加续驶里程)。
驱动电机的作用是将动力电池的电能转化为机械能,通过传动装置驱动车轮,或由其直接驱动车轮。
电子控制器即电机调速控制装置,其作用是控制电机的电压或电流,完成电机的转矩和转向的控制,从而实现电动汽车变速和变向。
功率转换器用做DC-DC转换(直流-直流)和DC-AC转换
(直流-交流)。
DC-DC转换器又称直流斩波器,其作用是将蓄电池的直流电转换为电压可变的直流电,并将再生制动能量进行反向转换,用于直流电机驱动系统。
DC-AC转换器通常称为
直观演示法
现场教学教师边讲解边操作演示视频、动画演示
逆变器,其作用是将蓄电池的直流电转换为频率、电压均可调节的交流电,也能进行双向能量转换,用于交流电机驱动系统。
机械传动装置是将电机的转矩传给汽车传动轴或直接传给车轮(轮毂电机)。
相对于传动内燃机汽车,电动汽车的机械传动装置大大简化,故其机械效率得以提高。
电源系统包括蓄电池组、充电器和能量管理系统。
电源是制约电动汽车发展的主要因素,其应具有高的比能量(即能量密度)和比功率(即功率密度),以满足汽车的续驶里程和动力性的要求。
辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航、照明、刮水器、收音机和音响等,它们是汽车操纵性和乘坐舒适性的保证。
二、纯电动汽车驱动系统的工作原理
如图所示,细实线表示控制信号连接,粗实线表示能量连接,双线表示机械连接。
来自制动踏板或加速踏板的控制信号输入电子控制器,并通过控制功率转换器调节驱动电机输出转矩
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