中职《新能源汽车概论》教案 第2课 分析纯电动汽车的动力性和经济性

课题分析纯电动汽车的动力性和经济性

课时2课时(90min)

知识目标：

（1）熟悉纯电动汽车的技术条件

（2）掌握纯电动汽车的动力性和经济性

技能目标：

教学目标能够分析纯电动汽车的动力性和经济性

素质目标：

（1）培养科学严谨、精益求精的工匠精神

（2）强化安全意识和节能环保意识

（3）养成严肃认真、标准规范的工作作风

教学重点：熟悉纯电动汽车的技术条件、掌握纯电动汽车的动力性及经济性

教学重难点

教学难点：能够分析纯电动汽车的动力性

教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法

教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材

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）

教学设计

第2节课：传授新知（35min）一课堂讨论（5min）-课堂小结（3min）-＞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

■【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

通过课前的预

—分析纯电动汽车的动力性和经济性”，并根据任务工单进行组内分工，

热，让学生了解

同时提醒司学通过APP或其他学习软件，收集纯电动汽车的动力性和经

课前任务所学课程的大概

济性的相关姿料，并进行了解

内容，激发学生

的学习欲望

■【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材

■【教师】使用APP进行签到培养学生的组

考勤

织纪律性，掌握

(2min)

■【学生】按照老师要求签到学生的出勤情况

通过讲解任务

相关背景知识，

任务引入■【教师】讲述国内新能源汽车发展现状

让学生带着相关

（5min）

■【学生】聆听、思考背景去探索新知

识

通过讲解、图

■【教师】讲解纯电动汽车的技术条件

片展示、课堂互

传授新知

1.2.1纯电动汽车的技术条件动等教学方法，

（33min）

纯电动汽车分为纯电动乘用车、纯电动货车等类型，下面以纯电动乘用车为让学生了解纯电

例，说明纯电动汽车的技术条件。我国国家标准《纯电动乘用车技术条件》（GB/T动汽车的技术条

28382—2012)规定了座位数在5座及以下的纯电动乘用车的技术条件。件

1.质量分配要求

车辆的驱动电机及动力电池系统应合理布置，使质量分布均衡。车辆的动力

电池总质量与整车整备质量的比值不宜大于30%。

2.安全要求

车辆的特殊安全、制动性能、成员保护等应符合以下规定。

(1)《电动汽车安全要求》(GB/T18384—2020)对电动汽车特殊安全的

规定。该标准在人员触电防护、功能安全防护、动力电池、车辆碰撞防护、车辆

阻燃防护、车辆充电接口、车辆报警和提示、车辆事件数据记录和电磁兼容方面

均做出了要求。

(2)《乘用车制动系统技术要求及试验方法》(GB21670—2008)对制动

性能的规定.

(3)《汽车正面碰撞的乘员保护》(GB11551-2014)和《汽车侧面碰撞

的乘员保护》(GB20071—2006)对成员保护的规定。

(4)在设计车辆时应考虑车辆启动、车速低于20km/h时，能够给车外人员

发出适当的提示性声响。

【知识链接】柘展知识面

【教师】讲述电压等级分类

《电动汽车安全要求》(GB/T18384—2020)根据最大工作电压的不同，将

电气元件或电路的电压等级分成A、B两级，如表所示。

最大工作电压U/V

交流〈有效值)

A0VUW600VUW30

B60<(/<150030<(/<1000

【学生】聆听、思考

3.动力性要求

车辆的动力性应满足以卜要求。

(1)30min最高车速：按照《电动汽车动力性能试验方法》(GB/T18385

-2005)规定的试药方法，车辆能够持续行驶30min以上的最高平均车速应不低

于80km/h。

【课堂讨论】随机挑选学生回答问题

最高车速是不是在一段时间内的最高速度?

【学生】聆听、思考、讨论问题

【教师】总结学生的回答

最高车速包括1km最高车速和30min最高车速两种，其中1km最高车速是

指车辆能够往返各持续行驶1km以上距离的最高车速的平均值。《纯电动乘用车

技术条件》(GB/T28382—2012)中仅规定了30min最高车速的技术要求。

(2)加速性能：按照《电动汽车动力性能试验方法》(GB/T18385—2005)

规定的试验方法，车辆从0km/h到50km/h所用的加速时间应不超过10s,从50

km/h到80km/h所用的加速时间应不超过15s.

(3)爬坡性能：按照《电动汽车动力性能试验方法》(GB/T18385—2005)

规定的试验方法,车辆通过4%坡度的爬坡速度应不低于60km/h,通过12%坡度

的爬坡速度应不低于30km/h,车辆最大爬坡度应不低于20%。其中，爬坡速度是

指车辆在给定坡度的坡道上能够持续行驶1km以上的最高平均车速。

4.低温启动性能要求

车辆在-20±2℃的试验环境温度下，浸车8h后，应能正常启动、行驶。

5.续驶里程要求

续驶里程是指纯电动汽车在动力电池充满电的情况下，按照规定的行驶工况

所能行驶的最大距离。

根据《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车》(GB/T

18386.1-2021)规定的试验方法，车辆的工况法续映里程应大于80km。

6.可靠性要求

车辆的可弟性应满足以下要求。

(1)里程分配：可靠性行驶试验的总里程为15000km,其中强化坏路2()00

kin,平坦公路6000km,高速公路2000km,工况行驶5000km.可靠性行驶试

验的动力性试验里程以及各试验间的行驶里程等可计入可靠性试验里程.

【知识链接】拓展知识面

【教师】讲述什么是凸极结构及其特征

混合动力电动汽车的可靠性行驶试验应按照《混合动力电动汽车定型试验规

程》(GB/T1975()—2005)规定的方法进行。该标准中规定了混合动力电动汽车

新产品设计定型试验的实施条件、试验项目、试验方法、判定依据和试验报告的内

容,并附有耐久_U兄试战说明。

纯电动汽车的可靠性行驶试验应在国家授权的试脸场地内进行。可靠性行驶试

验的总里程为相应燃油车辆定型试验规程中规定的可靠性行驶总里程的50%总里

程若小于5000km,则按5000km执行。里程分配比例为：强化坏路占35%,平

坦公路和高速公路占65%.

【学生】聆听、思考

(2)故障：整个可靠性试验过程中，整车控制器、总线系统、动力电池系

统、驱动电机系统、充电系统等不应出现危及人身安全、引起主要总成报废、对

周围环境造成严重危害的故障(致命故障)；也不应出现影响行车安全、引起主

要零部件和总成严重损坏，或用易损备件和随车工具不能在短时间内排除的故障

(严重故障)o其他系统和零部件参照相关标准的要求。

(3)车辆维护：车辆的正常维护应按照车辆制造厂的规定；整个行驶试验

期间，不应更换动力系统的关键部件，如驱动电机及电机控制器、动力电池及电

池管理系统、充电系统等。

(4)性能复试：可靠性试验结束后,进行30mm最高车速、续驶里程复试.

30min最高车速的复测值应不低于初始测试值的80%,且应不低于70km/h；工况

法续驶里程的复测值应不低于初始测试值的80%,且应不低于70kmo

7.车辆上安装的动力电池的要求

车辆上安装的动力电池应满足以下要求。

(1)一般要求：动力电池根据其类型，应符合行业标准《电动汽车用铅酸

蓄电池》(QC/T742—2006)、《电动汽车用锂离子茎电池》(QOT743—2006)

或《电动汽车用金属氢化物镣蓄电池》(QC/T744-2006)的要求。

(2)低温容量：动力电池在环境温度为-20℃时的容量与常温下的容量之比，

应不小于70%。根据动力电池的类型，试验方法应符合上述三个行业标准中相应

的条款

■【学生】聆听、思考、理解、记忆

■教【师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：通过课堂讨

论，激发学生的

课堂讨论车辆上安装的动力电池有哪些要求？

学习兴趣，加深

(5min)■学【生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果

学生对所学知识

■教【师】与学生一起评价各组的发言的理解

第二节课

■【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解纯电动汽车的动力性及经济性

1.2.2纯电动汽车的动力性

1.驱动电机的特性

驱动电机对纯电动汽车的动力性起着至关重要的作用。它的特性主要体现在

工作特性和机械特性两个方面，具体如下。

(1)驱动电机的工作特性：驱动电机通常在低速运行时呈恒转矩特性，在

高速运行时呈恒功率特性。在低速运行时，随着转速的增大，驱动电机的输出功

率逐渐增大，但输出转矩基本保持不变；在高速运行时，随着转速的增大，驱动

电机的输出转矩逐渐减小，但输出功率基本保持不变。

(2)驱动电机的机械特性：驱动电机的输出转矩与转速之间的关系。不同通过讲解、图

类型的驱动电机之间的机械特性差异较大，若驱动电机具有较大范围的恒功率运片展示、课堂互

传授新知行区域，则其最大输出转矩通常较大，受此影响，车辆的加速和爬坡性能表现较动等教学方法，

(35min)好，传动装置也可以设计得相对简单一些。让学生了解纯电

【知识链接】拓展知识面动汽车的动力性

【教师】讲述什么是凸极结构及其特征及经济性

不同类型的驱动电机拥有不同的最高转速比x(即最高转速与额定转速的比

值)，因此传动装置应与驱动电机的类型相匹配。例如，一般情况下，对于永磁直

流电机，X<2；对于异步电机，X14；对于开关磁阻电机，x>6.

【学生】聆听、思考

2.纯电动汽车的动力性分析

根据纯电动汽车的动力性要求，纯电动汽车主要有最高车速、加速性能和爬

坡性能三个动力性指标.下面以某使用二挡减速器的纯电动汽车为例进行分析。

1)最高车谏

某使用二挡减速器的纯电动汽车的驱动力与行驶阻力平衡图如图所示。

n1•onn

80002040

km-h-'

【课堂讨论】随机挑选学生回答问髓

驱动力与车速的关系是什么？

【学生】聆听、思考、讨论问题

【教师】总结学生的回答

当车辆达到最高车速时，驱动电机处于恒功率运行状态，此时车辆的驱动力

与行驶阻力（空气阻力+车轮滚动阻力）处于平衡状态，反映在平衡图上，驱动

力与行驶阻力两条曲线的交点A处对应的车速即最高车速，约为II。km/h。

由于驱动电机会受其最高转速的限制，因此在通过上述方法得出最高车速

后，还需进行校验，以保证最高车速对应的驱动电椭专速不超过驱动电机的最高

转速，否则，应以驱动电机的最高转速所对应的车速作为车辆的最高车速。

【课堂讨论】随机挑选学生回答问题

上述车辆的最高车速比传统燃油汽车的最高车速明显要低，这可能和该车的使

用场合有关，若仅用于城区通行或城郊短距离通行JIOkm/h的最高车速完全可以

满足要求.除此之外，关于该车最高车速的设计，你在能想到哪些原因？？

【学生】聆听、思考、讨论问题

【教师】总结学生的回答

2）加速性能

某使用二挡减速器的纯电动汽车的车速与时间关系曲线如图所示。

【课堂讨论】随机挑选学生回答问题

车速与时间的关系？

【学生】聆听、思考、讨论问题

【教师】总结学生的回答

由图可知，该车从静止状态（v=0km/h）全力加速至50km/h所用的加速时

间约为7.5s,满足相关标准规定的不超过10s的要求；从50km/h全力加速至80

km小所用的加速时间约为6.5s,满足相关标准规定的不超过15s的要求。

3）爬坡性能

纯电动汽车的爬坡性能主要取决于驱动电机的机械性能，坡度越大，驱动电

机需要输出的转矩就越大，转速就越低。该车的爬坡度与车速关系曲线如图所示。

25%

24%

20%

5%

4%

02036406080100120140

车速W(km-h-')

【课堂讨论】随机挑选学生回答问题

车速与爬坡度的关系？

【学生】聆听、思考、讨论问题

【教师】总结学生的回答

由图可知，该车通过4%坡度的爬坡速度约为75km/h（二挡），满足相关标

准规定的不低于60kWh的要求；通过12%坡度的爬坡速度约为36km/h（一挡），

满足相关标准规定的不低于30km/h的要求；车辆最大爬坡度为24%,满足相关标

准规定的不低于20%的要求。

1.2.3纯电动汽车的经济性

1.试览循环行驶工况

纯电动汽车在试验时须按照试验循环行驶工况中规定的车速和时间程序行

驶。根据《中国汽车行驶工况第1部分：轻型汽车》（GB/T38146.1-2019）,

中国汽车行驶工况是指在中国交通环境下，描述特定车辆（如乘用车、商用车、

城市客车等）行驶特征的时间-速度曲线。其中，中国轻型汽车行驶工况（CLTC）

是指Ml类、NI类和最大设计总质量不超过3500kg的M2类车辆使用的中国汽车

行驶工况总称，包括中国乘用车行驶工况（CLTC-P）和中国轻型商用车行驶工

况（CLTC-C）两部分。以CLTCP为例，其包括低速（1部）、中速（2部）和高

速（3部）3个速度区间，工况时长共计1800s,CLTC-P工况曲线如图所示.

i____1__8__0_0__s______________________________1

1部(674s)2部(693s)3部(433s)

120A

100-

f80-

f60-

留

视

40-

八1A

20-

Vn1'1

(2004006008001000120040016001800

时间〃S

2J明电动汽车的经济性指标

纯电动汽车的经济性指标主要有续驶里程和能量消耗率两个.

续驶里程包括等速续驶里程和工况法续驶里程，主要用于纯电动汽车动力电

池、驱动电机及传动效率、车辆的实用性等方面的综合评价.

续驶里程与车辆的整备质量、动力电池的装车容量及技术水平有关，因此，

对于不同整备质量、不同动力电池装车容量的车型，其续驶里程不具有可比性。

即使相同整备质量、相同动力电池装车容量的车型，其续驶里程也会受到动力电

池状态以及风力、温度、湿度等环境因素的影响.在不同的行驶工况下，车辆的

续驶里程也有很大的差异。对此，可使用能量消耗率作为评价指标.

能量消耗率是指车辆经过规定的试验循环后，对动力电池重新充电至试验前

的容量，将从电网上得到的电能(能量消耗量)除以试验行驶里程所得的值，单

位为W・h/km.《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车》

(GB/T18386.1-2021)规定了轻型汽车能量消耗员和续驶里程的试验方法及计

算方法，由此可测算出纯电动汽车的能量消耗率。

■【学生】聆听、思考、理解、记忆

■【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问髓：通过课堂讨