《混合動力汽車構(gòu)造與維修》課程教案課程名稱：混合動力汽車構(gòu)造與維修課程號：課程學分：2參考學時：16課程性質(zhì)：專業(yè)必修課適用專業(yè)：新能源汽車技術(shù)專業(yè)上課時間：授課教師：負責人：審核單位：年月日-1-一、課程基本信息課程名稱混合動力汽車構(gòu)造與維修課程號課程性質(zhì)專業(yè)必修課開課部門課程負責人課程團隊授課學期學分/學時2/16授課語言漢語課程簡介本書是新能源汽車技術(shù)專業(yè)高等職業(yè)教育創(chuàng)新規(guī)劃教材之一，全書包括5個項目、17個學習單元。項目一介紹了混合動力汽車構(gòu)造與工作原理，為學生學習提供了指導方向；項目二介紹了混合動力汽車發(fā)動機的構(gòu)造與維修，包括混合動力汽車發(fā)動機的兩大機構(gòu)與四大系統(tǒng)；項目三介紹了混合動力汽車驅(qū)動電機的類型、結(jié)構(gòu)與控制及各種驅(qū)動電機的特性；項目四介紹了混合動力汽車電池的相關(guān)知識；項目五介紹了混合動力汽車變速器的相關(guān)知識技能。本書圖文并茂地展示了各知識點，便于學生學習理解。本書可作為高等職業(yè)院校汽車類相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為汽車維修技術(shù)人員的學習參考書。授課班級

二、課程授課教案項目一講課主題混合動力汽車構(gòu)造與工作原理學時2學時教學目標本項目包括混合動力汽車的發(fā)展和混合動力汽車結(jié)構(gòu)與工作過程兩個學習單元。通過學習，混合動力汽車的發(fā)展前景并掌握混合動力汽車的分類、基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特點。教學重點、難點?了解全球混合動力汽車的發(fā)展狀況；?了解中國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀；?了解混合動力汽車的發(fā)展趨勢；·掌握混合動力汽車的分類；·了解混合動力汽車的基本組成；·掌握混合動力汽車的工作原理；·掌握混合動力汽車的特點。教學設(shè)計授課提綱及重難點分析教學方法及課程思政設(shè)計教學時間學習單元一混合動力汽車的發(fā)展一、全球混合動力汽車的發(fā)展混合動力汽車的概念幾乎與汽車的概念同時出現(xiàn)，但是其最初的目的并非是有效降低燃油的消耗量，而是輔助汽車內(nèi)燃機以保證其性能水平。事實上，早期內(nèi)燃機工程技術(shù)的發(fā)展水平不及電機工程技術(shù)。1899年，巴黎美術(shù)展覽館展出了世界最早的兩款混合動力汽車。從1899年到1914年，這期間出現(xiàn)了由發(fā)動機與電動機同時驅(qū)動車輛行駛和發(fā)動機驅(qū)動充電裝置為蓄電池組充電、由電能通過電動機驅(qū)動車輛行駛的混合動力汽車。VictorWouk博士被公認為是推進混合動力汽車的近代研究者。1975年，他與同事們一起制造了一輛BuickSkylark型發(fā)動機與電動機同時驅(qū)動的混合動力汽車。該車發(fā)動機是馬達自旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機，它與手動變速器配合，并由一臺固定于傳動裝置前端的11.19kW的他勵直流電動機予以輔助，8個12V的汽車蓄電池組用于能量的儲存，最高速度可達129km/h，0~96kmh加速時間約為16s.1973年和1977年的兩次石油危機以及人們不斷增加的對環(huán)境的憂慮并沒有促使混合動力汽車成功地進入市場。1973年和1977年的兩次石油危機以及人們不斷增加的對環(huán)境的憂慮并沒有促使混合動力汽車成功地進入市場。此后，研究工作主要集中在純電動汽車上，許多純電動汽車的原型在20世紀80年代完成。20世紀90年代，當純電動汽車難以達到實用化目標的事實變得明朗時人們對混合動力汽車的概念產(chǎn)生了很大的興趣。歐洲方面的代表性成果為法國的RenaultNext，該車是一輛由小型發(fā)動機與電動機同時驅(qū)動的混合動力汽車，采用了一個排量為0.75L的發(fā)動機和兩個電動機。2021年，本田推出了CR-V插電混合動力車型，百公里綜合油耗僅為1.3L，即使在電量不足時，本田CR-V插混版的油耗也僅為4.7L。二、我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國各大汽車集團都在進行混合動力汽車的研發(fā)。一汽研發(fā)的紅旗HO3于2006年投產(chǎn):東風集團的混合動力公交車已于2005年7月完成最終產(chǎn)品定型樣車試驗，并通過驗收;奇瑞集團成立了國家節(jié)能環(huán)保汽車工程技術(shù)研究中心。2022年，奇瑞推出了BSG(BeltDrivenStarterGenerator)技術(shù)，這是一種采用皮帶傳動方式進行動力混合,具備怠速停機和啟動功能的弱混合動力技術(shù)，成本僅增加5%左右，便可以實現(xiàn)約10%的節(jié)能和12%左右二氧化碳減排效果。奇瑞生產(chǎn)的混合動力轎車率先銷售到奇瑞出租車公司并投放到出租車市場。2007年12月13日，長安汽車集團自主研發(fā)了首款量產(chǎn)杰勛混合動力汽車。深圳五洲龍汽車有限公司在2016年提出十五年發(fā)展計劃，將建立中國規(guī)模最大、投放車輛最多的混合動力示范運營線路，在深圳市龍崗區(qū)開通。廣州本田也緊跟行業(yè)的步伐，推出了多款混合動力汽車。同一時期，上汽集團與通用簽署協(xié)議，聯(lián)手開發(fā)混合動力轎車和公交客車。上海別克君越eco-hybrid油電混合動力汽車則是國內(nèi)第一款中高檔量產(chǎn)混合動力車型，采用獨立的電動機及鎳氫電池組作為動力輔助系統(tǒng)，配有2.4L發(fā)動機，在車輛減速和靜止狀態(tài)下發(fā)動機自動切斷燃油供應(yīng)，實現(xiàn)零排放。2018年初,比亞迪的“唐”采用了“三擎,雙?！眲恿Α?021年，長城汽車公司推出了第三代哈弗H6油電混合動力車型，作為長城混動平臺的首款車型，H6集成了多項尖端科技，百公里綜合油耗僅為4.6L。三、混合動力汽車的發(fā)展趨勢隨著混合動力汽車的發(fā)展與完善,未來混合動力汽車的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下方面:(1)轎車混合動力系統(tǒng)的模塊化愈加明顯，將逐步推進汽車動力的電氣化。(2)城市客車混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)平臺化趨勢,“發(fā)電機組+驅(qū)動電機+儲能裝置”構(gòu)成了混合動力系統(tǒng)的基本技術(shù)平臺。通過切換不同的工作模式，控制不同的能源動力轉(zhuǎn)化裝置，形成了油一電、氣一電、電一電各種不同的混合動力系統(tǒng)，促進了動力系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡與轉(zhuǎn)型。(3)大多數(shù)混合動力系統(tǒng)使用基于傳統(tǒng)變速器的混動化擴展方案，即使用現(xiàn)有變速器并進行調(diào)整，讓其適用于電動機驅(qū)動。(4)從能量管理及智能控制技術(shù)方面提高汽車動力性和經(jīng)濟性，并兼顧排放。(5)隨著混合動力汽車節(jié)能空間的不斷挖掘,在熱管理開發(fā)方面,不僅要考慮空調(diào)性能熱平衡控制,還要考慮整理多個熱源(發(fā)動機、變速器、驅(qū)動電機和蓄電池)使全工況(高溫、低溫、常溫)的能耗最低。35min學習單元二混合動力汽車結(jié)構(gòu)與工作過程一、混合動力汽車分類(一)按混合程度分類根據(jù)混合動力系統(tǒng)中驅(qū)動電機輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中所占的比重，混合動力汽車可分為微混合動力汽車、輕度混合動力汽車、中度混合動力汽車、重度混合動力汽車和插電式混合動力汽車五種。1.微混合動力汽車2.輕度混合動力汽車3.中度混合動力汽車4.重度混合動力汽車5.插電式混合動力汽車(二)按運行模式分類1.單一模式混合動力汽車單一模式混合動力汽車可以按照3種方式操控，即僅使用電能驅(qū)動、僅使用發(fā)動機驅(qū)動和發(fā)動機與電能驅(qū)動的組合。2.雙模式混合動力汽車雙模式混合動力汽車的核心實質(zhì)上是一個電控可調(diào)變速器，它利用現(xiàn)有的傳動系統(tǒng),，配有2個電動機，可以在兩種混合動力運行模式之間自動切換。(三)按驅(qū)動方式分類1.串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的布置如圖1-2所示。2.并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的布置如圖1-3所示，它使用電動機和發(fā)動機兩種不同的裝置來驅(qū)動車輪，動力的流向為并聯(lián)傳遞。它的關(guān)鍵特征是，變速箱內(nèi)的兩個機械功率被疊加在一起，發(fā)動機是基本能源設(shè)備，而電池組和電動機則起到能量緩沖作用。3.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的布置如圖1-4所示，混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是串聯(lián)和并聯(lián)的組合，它具有串聯(lián)式和并聯(lián)式的特性，相比于單純的串聯(lián)式或并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，它擁有更多可選擇的運行方式。4.復合式混合動力系統(tǒng)典型復合式混合動力系統(tǒng)的布置如圖1-5所示，它具有與混聯(lián)式相似的結(jié)構(gòu)。兩者間的差異在于通過變頻器2調(diào)節(jié)輸出電壓，從而得到電動/發(fā)電機2調(diào)速和節(jié)能的優(yōu)勢，并且在發(fā)電/電動機1與蓄電池之間加入了一個變頻器1，有利于與發(fā)動機更好地協(xié)調(diào)工作。(四)按行駛模式分類1.手動行駛模式手動行駛模式是在發(fā)動機與電動機的功率輸出時，通過駕駛員手動選擇切換功能來決定行駛模式。手動行駛模式有發(fā)動機模式、純電動模式和發(fā)動機與電動機混合模式3種。2.非手動行駛模式非手動行駛模式不具備手動選擇功能。車輛的行駛模式是根據(jù)不同工況由控制單元自動切換的。二、混合動力汽車基本組成與工作模式混合動力汽車是傳統(tǒng)汽車向純電動車過渡的一種綜合動力車型，它既保留了傳統(tǒng)汽車的部分結(jié)構(gòu)，又增添了電動/發(fā)電機控制器、電池系統(tǒng)、APG逆變器、混合動力控制模塊(HCM)、混合動力驅(qū)動單元(見圖1-6)，因而在結(jié)構(gòu)上更加復雜，動力輸出也更加靈活。從廣義上講，混合動力汽車是指至少有兩種動力源，依靠其中一種或多種動力源提供部分或者全部動力的汽車;實際情況中,混合動力汽車多指以傳統(tǒng)發(fā)動機和電動機作為驅(qū)動源，混合使用熱能和電能的車輛。(一)串聯(lián)式混合動力汽車基本結(jié)構(gòu)與工作模式1.串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)2.串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)工作模式1)HV蓄電池驅(qū)動工作模式2)發(fā)動機驅(qū)動工作模式3)混合驅(qū)動工作模式4)發(fā)動機驅(qū)動+充電工作模式5)發(fā)動機僅充電工作模式6)制動能量回收工作模式3.串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的3種基本控制模式1)HV蓄電池驅(qū)動控制模式2)“負荷跟隨”控制模式3)折中控制模式(二)并聯(lián)式混合動力汽車基本結(jié)構(gòu)與工作模式1.并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)2.并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)典型工作模式1)純電動工作模式2)混合動力工作模式3)動力蓄電池充電工作模式4)制動能量回收工作模式(三)混聯(lián)式混合動力汽車的基本結(jié)構(gòu)與工作模式1.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的工作模式1)純發(fā)動機驅(qū)動工作模式2)純電動機驅(qū)動工作模式3)混合驅(qū)動工作模式4)制動能量回收工作模式5)停車充電工作模式6)發(fā)動機驅(qū)動、HV蓄電池充電工作模式三、混合動力汽車的特點混合動力汽車具有如下特點:(1)能量轉(zhuǎn)換裝置至少要從兩種不同的能量儲存裝置(如燃油箱、HV蓄電池、飛輪、超級電容等)吸取能量，如圖1-26所示。(2)送到車輪推進車輛運動的能量至少來自兩種不同的能量轉(zhuǎn)換裝置(如內(nèi)燃發(fā)動機傳輸?shù)臋C械能和HV蓄電池傳輸?shù)碾娔?。(3)從儲能裝置到車輪的通道中至少有一條是可逆的(既可放出能量，也可吸收能量),并至少有一條是不可逆的。(4)可逆的儲能裝置供應(yīng)的是電能。(5)采用復合動力后可按平均需用的功率來確定發(fā)動機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況，當需要大功率而發(fā)動機功率不足時，由HV蓄電池來補充:當負荷少時，富余的功率可發(fā)電給HV蓄電池充電，由于發(fā)動機可持續(xù)工作，HV蓄電池又可以不斷被充電，故其