新能源汽车技术电子教案 其他能源汽车

备课纸课题：其他能源汽车再生制动目的要求：1.了解氢燃料电池汽车、压缩天然气、太阳能汽车的组成及简单原理。2.了解制动中的能量损耗、前后轮上的制动功率和能量3.理解电动汽车和混合动力汽车的制动力系统级能量回收系统。重点难点：电动汽车和混合动力汽车的制动力系统级能量回收系统教学方法：讲授法教具：多媒体课件和视频授课班级：授课时间：十七周周一5-8节课后分析：通过本次课，学生对新能源汽车的其他系统有了充分的理解。教学活动具体安排授课主题具体内容时间（分）第一、二节课一、氢燃料电池汽车二、电动汽车制动系统氢燃料电池汽车的工作原理；202.典型氢燃料电池汽车。201.电动汽车制动系统概述；302.线性控制系统。30第三、四节课三、制动力系统级能量回收系统再生制动能量的功能；202.丰田普锐斯的制动能量回收系统。40主要内容教学方法注释主要内容：=一\*CHINESENUM3第一部分氢燃料电池汽车概述1、对比内燃机汽车燃料电池汽车路试时可以达到40%～50%的效率，其能量转换效率比内燃机要高得多。燃料电池可节省石油，减小世界对石油的依存度。2、对比混合动力汽车混合动力汽车效率平均也低于35%，也无法与燃料电池汽车进行效率对比。燃料电池汽车仅排放热和水，是高效的清洁汽车。3、对比纯电动汽车目前（2015年）的燃料电池汽车的续航时间为纯电动汽车5倍左右，一般设计续航里程为500km。只有少量杂质可能造成极少量的二氧化碳和氮氧化物排放。可以用太阳能或风能发电制氢，是真正绿色环保汽车。燃料电池的发电原理燃料电池电化学原理如图所示。将化学能转化成电能，但是它的工作方式却与内燃机相似。它在工作（即连续稳定的输出电能）时，必须不断地向电池内部送入燃料与氧化剂（如氢气和氧气）；与此同时，它还要排出与生成量相等的反应产物，如氢氧燃料电池中所生成的水。为保证电池工作温度的恒定，必须将废热排放出去。如果有可能，还要将该热能加以再利用，如高温燃料电池可与各种发电装置组成联合循环，以提高燃料的利用率。丰田mirai氢燃料电池汽车丰田汽车公司Mirai(未来)于2014年12月15日上市。丰田汽车公司Mirai(未来)参数见下表。前氢气罐60L，后氢气罐62.4L，总共重5kg，氢气售价约1000日元/kg（约70元人民币），在燃料电池内部的氢气循环泵提供氢气。动力电池0.65A·h(2kW·h)，用于起动和加速时用。上图所示为丰田Mirai的燃料电池堆和升压DC/DC。由于燃料电池的功率大，但电压并不高，为了实现驱动电动机，要通过DC/DC升压后给逆变器（动力控制单元）。第二部分电动汽车制动系统一、电动汽车制动系统概述1、再生制动能量的功能2、再生制动分析二、线性控制系统制动系统因制动造成的管路压力（或制动踏板踏下深度越深）越高，说明经驾驶人判断需要的总制动力矩越大，非驱动轮的制动力矩一直在增加。驱动轮的制动力矩也在增加但摩擦力矩增加得多，再生制动力矩不增加，甚至要有减小。这就要求再生制动和ABS系统要协同工作。两前轮独立、后轮低选的制动系统，制动压力传感器（液压传感器）监测制动系统管路的制动压力（液压或气压），有ABS的汽车采用车速和压力传感器（也可是制动踏板行程开关）采集制动状态信号，根据车速算出的减速度值与设定的减速度值进行比较进行控制。第三部分制动能量回收一般而言，当电动汽车减速、在公路上放松加速踏板巡航或踩下制动踏板停车时，再生制动系统启动。正常减速时，再生制动的力矩通常保持在最大负荷状态；电动汽车高速巡航时，其驱动电动机一般是在恒功率状态下运行，驱动力矩与驱动电动机的转速或者车辆速度成反比。因此，恒功率下驱动电动机的转速越高，再生制动的能力就越低。另一方面，当踩下制动踏板时，驱动电动机通常运行在低速状态。由于在低速时，电动汽车的动能不足以为驱动电动机提供能量来产生最大的制动力矩，因而再生制动能力也就会随着车速降低而减小。如图所示，电动汽车的再生制动力矩通常不能像传统燃油车中的制动系统一样提供足够的制动减速度，所以，在电动汽车中，再生制动和液压制动系统通常共同存在，称为混合制动。为了尽可能多的回收能量，设计上只有当再生制动已经达到了最大制动能力而且还不能满足制动要求时，液压制动才起作用。课题：电动汽车空调系统目的要求：1.了解电动汽车空调的制冷方式、电动空调制热方式；2.理解空调压缩机的工作原理。重点难点：1.了解电动汽车空调的制冷方式、电动空调制热方式；2.理解空调压缩机的工作原理。教学方法：讲授法教具：多媒体课件和视频授课班级：授课时间：十七周周四1-4节课后分析：学习对安全系统有了充分的理解。教学活动具体安排授课主题具体内容时间（分）第一、二节课一、电动汽车空调制冷方式二、空调制热方式和空调压缩机1.空调系统的制冷原理；202.电动汽车制冷系统原件及工作原理。203.电动汽车制热方式；204.电动汽车空调压缩机的工作原理20第三、四节课三、普锐斯空调系统介绍1.丰田普锐斯空调系统组成；402.丰田普锐斯空调系统的工作原理。40主要内容教学方法注释主要内容：=一\*CHINESENUM3第一部分电动汽车空调制冷方式制冷系统的组成如图所示，主要由纯电动或混合动力汽车的混动压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发箱和控制电路等组成。低压管路：从节流阀出口至压缩机入口，沿程有蒸发箱，低压加注口、积累器。高压管路：从压缩机出口至节流阀入口，沿程有压缩机、冷凝器、干燥器、高压加注口、高低压开关、节流阀。制冷系统部件功能压缩机把低温、低压的气态的制冷剂吸入压缩成高温、高压液态制冷剂，以跟外界空气形成温差。冷凝器把经过冷凝器专用风扇或发动机散热器风扇把高温、高压制冷剂的热量散至周围空气，制冷剂降温；干燥器用来除去制冷剂中的水分；高压加注口用于加制冷剂或对管路抽真空用；高、低压开关中，高压开关保护管路，低压开关保护压缩机；节流阀（膨胀阀）即一个可变或固定截面小孔，把高压制冷剂节流雾化，经蒸发箱吸收车内空气热量；在鼓风机的作用下，蒸发箱吸收车内热量，变成低温、低压的气态；积累器用来储存制冷剂防止从蒸发箱出来的不是气态而液击压缩机,一般不设计；低压加注口用于加制冷剂或对管路抽真空用。=一\*CHINESENUM3第二部分空调制热方式和空调压缩机电动汽车空调制热方式电动汽车和传统汽车的驱动动力不同，使得它们的空调系统也有很大的区别：电动车没有用来采暖的发动机余热，不能提供作为汽车空调冬天采暖用的热源，电动车的空调系统必须自身具有供暖的功能，即要求我们采用热泵型空调系统。同时，压缩机也只能采用电动机直接驱动，结构上与现有的压缩机不完全相同。由于用来给热泵空调系统提供动力的电池主要是用来驱动汽车的，空调系统能量的消耗对汽车每充一次电的行程影响很大。如果电动汽车仍采用现有能效比较低的空调系统，将要求耗费10%以上的电功率，这就意味着要在增加电池的制造成本和降低电动汽车的驱动性能指标选择。同燃油汽车相比，对电动汽车空调系统的节能高效提出了更高的要求。同时，电动汽车空调必须要解决制冷、制热两大问题。根据电动汽车特有性质，目前电动汽车空调有半导体式（热电偶）、电动热泵式、燃油加热式、PTC加热式，其中电动热泵式空调是最有发展前途。若电动汽车采用加热器的电制热方式时,加热器一般配置在驾驶席和副驾驶席之间的地板下方。加热器由可用电发热的PTC（PositiveTemperatureCoefficient）加热器元件、将加热器元件的热量传送至散热剂（冷却液的散热扇散热剂流路和控制底板等组成。因要求加热器要有较高的制热性，因此，电源使用的是驱动电动机的锂离子充电电池的高电压，而非辅助电池（12V）。如果是纯电动汽车（EV）专用产品，也可以不使用冷却液，直接用鼓风机吹送经PTC加热器加热的暖风。由于要制造的加热单元要使用动力电池的高电压，用少量放热元件产生大量热量，因此，加热器需要丰富的设计和制造技术经验。加热器机身内部有板状加热器元件。通过在元件两侧通入散热剂（冷却液）提高散热性。加热器元件采用了普通PTC元件，PTC元件夹在电极中间，具有电阻随元件温度改变的性质。在低温区，电阻低，电流流通产生热量，随着温度升高，电阻逐渐增大，电流难以流通，发热量随之降低。PTC元件的特性据称符合汽车的制热性能要求——具备在低温区的高制热性能。电动车沿用汽油汽车的制热结构。发动机车的制热系统由发动机、冷却液、加热芯和送风的鼓风机电动机组成。吸收发动机的热量温度升高的散热剂在加热芯中内部流过,车内冷空气从加热芯外部流过，为车内制热。所以只要有暖风散热器和电动水泵就能工作。此外，目前加热器的ECU（电子控制单元）与空调系统整体是各自独立的，也可将ECU与加热器融为一体。汽车厂商的努力为EV配备多个加热器元件可以使其制热能力提高到与发动机车相当。但是，为了尽量把电池容量留给行驶，汽车厂商在设计时对制热耗电进行了抑制。弱混电动汽车以市区行驶速度（40～60km/h）为例，在某些条件下，使用制热时的行驶距离要短于使用制冷时。制热的电池消耗比制冷的电池消耗更大。弱混电动汽车采用了手动式空调。用户按下“MAX”开关后，温控性能和风量会以最高设定运行。目前，弱混电动汽车的制冷和制暖系统各自独立。空调压缩机新款Prius上的ES18电动变频压缩机由内置电动机驱动。除了由电动机驱动的部件外，压缩机的基本结构和工作原理与旧款Prius上的涡旋压缩机相同。空调变频器提供的交流电（201.6V）驱动电动机，变频器集成在混合动力系统的变频器上。这样，即使发动机不工作，空调控制系统也能工作。这样，能达到良好的空气状况，也减少了油耗。由于采用了电动变频压缩机，压缩机转速可以被控制在空调ECU计算的所需转速内。因此，冷却性能和除湿性能都得到了改善，并降低了功率消耗。压缩机的进气、排气软管采用了低湿度渗入软管，这样，可以减少进入制冷循环中的湿气。压缩机使用高压交流电。如果压缩机电路发生开路或短路，HV-ECU将切断空调变频器电路来停止向压缩机供电。为了保证压缩机和压缩机壳内部高压部分的绝缘性能，新款Prius采用了有高绝缘性的压缩机油（ND11）。因此，绝对不能使用除ND11型压缩机油或它的同等品外的压缩机油。=一\*CHINESENUM3第三部分普锐斯空调系统介绍空调变频器图中所示电动变频压缩机转速控制。空调ECU根据目标蒸发器温度（由车内温度传感器、湿度传感器、环境温度传感器和日照传感器计算而来）和蒸发器温度传感器检测的实际蒸发器温度计算压缩机目标转速。然后，空调ECU发送目标转速到HV-ECU。HV-ECU根据目标转速控制空调变频器，控制压缩机以符合空调系统操作的速度工作。空调ECU计算包含根据车内湿度（从湿度传感器获得）产生的校正数值的目标蒸发器温度和风窗玻璃内表面湿度（从湿度传感器、日照传感器、车内温度传感器、模式风门位置和刮水器工作状态计算而来）。这样，空调ECU控制压缩机转速使冷却性能和除雾性能不受影响。因此，车辆实现了乘坐舒适和低油耗等目标。新款普锐斯的空调系统的改进（1）新系统采用了ES18型电动变频压缩机。该压缩机由空调变频器提供交流电来驱动，该变频器安装在混合动力系统的变频器上。这样，即使发动机不工作，空调系统也能工作。这样，能达到良好的空气状况，也减少了油耗。（2）所有车型都将自动空调系统作为标准配置而采用，此系统能自动改变出风口、出风口温度和出气量。（3）新系统采用了鼓风机脉冲控制器。该控制器根据空调ECU提供的占空信号控制输出电压来调节鼓风机电动机的转速。这样，就减少了由于传统鼓风机线性控制器发热所造成的功率损失，从而实现了低油耗。（4）车内温度传感器增加了湿度传感器功能。这样，空调系统工作时，优化了除湿性能。（5）采用了紧凑、轻型和高效的电动水泵。这样，发动机停止时也能保证合适的暖风机性能。（6）采用了模糊控制功能来计算要求的出风口温度（TAO：出风口温度）和自动空调控制系统的鼓风量。从而空调ECU可以计算出出风口温度、鼓风量、出风口和与运行环境相适合的压缩机转速。这样，提高了乘坐舒适性。课题：实训二：新能源汽车检测。目的要求：1.了解：混合动力汽车主要数据流的含义；2.掌握：高压电的检测方法、高压绝缘检测方法、故障码及数据流的读取与分析。3.了解：纯电动汽车主要数据流的含义；4.掌握：高压电的检测方法、高压绝缘检测方法、故障码及数据流的读取与分析。重点难点：高压电的检测方法、高压绝缘检测方法、故障码及数据流的读取与分析教学方法：实训法教具：新能源汽车，工具授课班级：授课时间：十七周周四5-8节课后分析：通过实训，学生能对新能源汽车进行正常的断电操作。教学活动具体安排授课主题具体内容时间（分）第一、二节课一、实训项目1：东风启辰晨风的使用与操作二、实训项目2：丰田普锐斯的检查与操作识及使用1.起动与驾驶202.充电操作203.解除高压操作201.切断高压操作202.冷却系统检查与维护20第三、四节课三、实训项目3：比亚迪秦的充电与高压部件认识1.充电操作202.高压部件认识203.数据流读取20主要内容教学方法注释主要内容：新能源汽车技术课程实训报告（2）项目一东风启辰晨风纯电动汽车使用与操作一、充电1.晨风有和两种充电方式。2.写出下图中充电口的名称类型3.请指出车上可视充电指示灯4.写出晨风的充电步骤：（常规充电）（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；二、高压解除步骤项目二丰田普锐斯混合动力电动汽车检查与操作一、切断高压电路的步骤（1）；（2）；（3）；（4）；（5）