《混合动力汽车结构与原理》教学大纲.docx

混合动力汽车结构与原理教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码:04150091课程性质：专业选修课学分:2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：电工与电子技术、机械设计、汽车构造后续课程：汽车设计适用专业：车辆工程开课单位：车辆与交通工程学院一、课程说明混合动力汽车结构与原理是车辆工程专业的一门专业选修课。本课程主要介绍了混合动力汽车的组成特点，包括混合动力汽车的动力总成的设计原理、基本构型与应用、能量管理控制策略和其他相关技术。使学生了解和掌握国内、外已开发的多款混合动力汽车的整体结构及其总成的特点，并对混合动力汽车的工作原理具有清楚的认识。了解混合动力汽车的分类，初步具备混合动力汽车的总成及其零部件设计与选型能力，为学习后续课程打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握混合动力汽车的类型、基本结构、组成和原理；认识混合动力汽车用动力电池、电机以及控制系统等各部分的有机联系；了解混合动力汽车领域的新材料、新工艺、新技术，并有一定的分析能力。课程目标2：掌握混合动力汽车的发展和应用与解决目前环境和能源问题的关系，了解国内、外已开发的多款混合动力汽车的总体结构及其总成的特点，并对混合动力汽车的结构特点与工作原理有清楚的认识，了解混合动力汽车的分类，初步具备混合动力汽车的总成及其零部件设计与选型能力。课程目标3：掌握混合动力汽车相关的国家标准、行业标准等相关规定，具备能干、会干、爱岗、敬业的职业素养和汽车行业职业道德,并具有良好的沟通能力和团结协作的精神；使学生主动弘扬社会主义核心价值观，树立文化自信、民族自信、科技报国的家国情怀和使命担当；培养对党和国家、社会主义事业忠诚可靠的建设者和接班人；使学生具有体会劳动创造美好生活、劳动不分贵贱，同时具有热爱劳动，尊重普通劳动者，培养勤俭、奋斗、创新、奉献的劳动精神。三、课程目标与毕业要求混合动力汽车结构与原理课程教学目标对车辆工程专业毕业要求的支撑见表Io表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析2.1能运用相关科学原理，识别和判断复杂工程问题的关键环节。课程目标1：掌握混合动力汽车的类型、基本结构、组成和原理；了解混合动力汽车基本设计方法；认识混合动力汽车用动力电池、电机以及控制系统等各部分的有机联系；了解混合动力汽车领域的新材料、新工艺、新技术，并有一定的分析能力。M7.环境和可持续发展7.1 知晓和理解环境保护和可持续发展的理念和内涵。7.2 能够站在环境保护和可持续发展的角度思考本专业工程实践的可持续性，评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。课程目标2：掌握混合动力汽车的发展和应用与解决目前环境和能源问题的关系，了解国内、外已开发的多款混合动力汽车的总体结构及其总成的特点，并对混合动力汽车的结构特点与工作原理有清楚的认识，了解混合动力汽车的分类和比较分析，初步具备对混合动力汽车总成及其零部件设计与选型的能力。H8.职业规范8.2理解诚实公正、诚信守则的汽车服务工程职业道德和规范，并能在工程实践中自觉遵守。课程目标3：掌握混合动力汽车相关的国家标准、行业标准等相关规定，具备能干、会干、爱岗、敬业的职业素养和汽车行业职业道德，并具有良好的沟通能力和团结协作的精神。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1 .理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标第1章混合动力汽车的基本概念及发展现状教学要求：使学生了解混合动力汽车的基本概念和分类和发展现状；了解421、2、31.1 混合动力汽车简介1.2 混合动力汽车发展简史1.3 混合动力系统的分类1.4 混合动力汽车的控制策略1.5 混合动力汽车的关键技术1.6 混合动力汽车的发展现状我国混合动力汽车发展历史和卓越专家；了解混合动力系统的分类；了解混合动力汽车的控制策略基本思路；掌握混合动力汽车的主要性能参数。重点：混合动力汽车的主要性能参数。难点：混合动力汽车控制策略的基本思路。第2章混合动力汽车的分析与设计2.1 混合动力汽车的节能机理2.2 整车功率匹配的基本原则2.3 并联混合动力汽车动力总成的设计原理2.4 串联混合动力汽车动力总成的设计原理2.5 混联式混合动力汽车动力总成的设计原理教学要求：使学生了解混合动力汽车的节能机理；理解混合动力汽车功率匹配的基本原则；掌握串联、并联、混联式混合动力汽车动力总成的组成及设计原理。重点：混合动力汽车功率匹配的基本原则。难点：串联、并联、混联式混合动力汽车动力总成的组成及设计原理。621、2、3第3章混合动力总成的基本构型及应用3.1 行星排轮系传动的基本理论3.2 普锐斯汽车混合动力系统3.3 CHS混合动力系统3.4 双转子混合动力系统3.5 本田IMA混合动力系统3.6 通用双模混合动力系统3.7 双离合变速器在混合动力系统中的应用教学要求：使学生掌握行星排轮系传动的基本理论；了解普锐斯汽车、CHS、双转子、本田IMA和通用双模等代表性混合动力系统的结构组成和特点。重点：行星排轮系传动的基本理论。难点：多种主流混合动力系统的结构组成和特点。621、2、3第4章混合动力汽车能量管理控制策略4.1 混合动力总成的控制策略4.2 混合动力总成控制系统的结构方案设计4.3 并联混合动力总成的控制算法4.4 串联混合动力总成的教学要求：使学生理解混合动力总成的控制策略的基本思路；掌握混合动力总成控制系统的结构方案设计方法；了解串联、并联、混联式动力总成的控制算法；了解控制策略的优化算法的基本思路。重点：混合动力总成控制策略的基本思路。难点：混合动力总成控制系统的结构41、3控制算法4.5 混联混合动力总成的控制算法4.6 控制策略的优化算法方案设计方法。第5章混合动力汽车其他相关技术5.1 混合动力汽车动力电池技术5.2 混合动力汽车电机驱动系统技术5.3 混合动力汽车电动助力转向系统5.4 阿特金森循环及其应用教学要求：使学生了解混合动力汽车动力电池技术；了解我国在混合动力汽车关键技术上的突出领域和厂家。了解混合动力汽车电机驱动系统技术；了解混合动力汽车电动助力转向系统；掌握阿特金森循环及其应用。重点：混合动力汽车动力电池技术和混合动力汽车电机驱动系统技术。难点：阿特金森循环及其应用。421、2、3合计2482 .实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.混合动力汽车基本操作与整车参数检测实验内容：混合动力汽车基本操作方法和整车结构参数的检测。实验要求：了解混合动力汽车基本操作方法；掌握整车结构参数的检测方法。21、2、32.混合动力汽车转矩耦合台架测试实验实验内容：混合动力汽车转矩耦合台架测试的操作方法。实验要求：了解混合动力汽车转矩耦合驱动的特点；掌握混合动力汽车转矩耦合测试台架的基本操作。21、33.混合动力汽车行星排轮系拆装与检测实验内容：混合动力汽车行星排轮系拆装与相关参数检测。实验要求：了解混合动力汽车行星排轮系的结构特点，掌握混合动力汽车行星排轮系的拆装和检测方法。21、34.混合动力汽车动力电池参数检测实验内容：混合动力汽车动力电池结构认识与参数检测。实验要求：了解混合动力汽车动力电池的作用、类型及特点；掌握混合动力汽车动力电池的参数检测方法。21、3合计8五、教学方法及手段本课程采用启发式教学、引导发现法、讨论法、目的教学、讲练结合法和实例教学法等，根据不同的教学内容选择不同的教学方法。改变以教师为中心，强调以学生为主体，给学生以更多的活动空间，让他们积极地参与教学过程，提高学生的学习主动性。在课堂教学中注意精讲精练，适当增加课堂练习时间，以减少学生课外负担。采用实物或模拟实物的方式与理论教学相结合，对混合动力汽车关键技术进行讲解，提高教学质量和教学效果。实验教学首先介绍常用于混合动力汽车的实验设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合性实验内容的思路和方案设计等。采用教师讲授和学生动手操作的方法，在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养。六、课程资源1 .推荐教材：(1)赵航.混合动力电动汽车技术M.北京：机械工业出版社,2020.2 .参考书:(1)钟志华.新能源汽车产业发展重大行动计划研究M.北京：科学出版社,2019.(2)曾小华.混合动力耦合系统构型与耦合装置分析设计方法M.北京：北京理工大学出版社,2015.(3)约翰M.米勒.混合动力汽车驱动系统M.北京：机械工业出版社,2016.3 .期刊：(1)唐小林.基于深度强化学习的混合动力汽车智能跟车控制与能量管理策略研究J.机械工程学报,2021,57(22):237-246.(2)胡艺凤,杜常清,武冬梅等.混合动力汽车电池箱结构安全性分析及优化J.武汉理工大学学报,2021,43(08):91-96.(3)刘辉.基于最优功率分配因子的插电式混合动力汽车实时能量管理策略研究J.机械工程学报,2019,55(04):91-101.(4)吴进军.插电式混合动力汽车的次优能量管理策略J.中国机械工程,2019,30(11):1336-1342.(5)黄禀通.并联式混合动力汽车模糊控制策略优化J.机械设计与制造,2020(12):293-297.(6)ZhengY.EnergyControlStrategyofFuelCellHybridElectricVehicleBasedonWorkingConditionsIdentificationbyLeastSquareSupportVectorMachineJ.Energies,2020,479(229069)；1-13.4.网络资源：(1)中国大学生MOOC.https:/www.icourse163.org(2)汽车维修技术网.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则&程目标123过程性考核课堂表现8(1)根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。422实验16(1)根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；(2)每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。(3)以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。664作业16(1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；(2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。664期末考核60(1)以课程论文方式对学生进行考核，论文成绩100分，以论文成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。(2)主要考核混合动力汽车的关键技术，混合动力汽车的结构原理和发展方向，混合动力汽车的技术挑战，混合动力汽车领域的新材料、新工艺、新技术发展现状。(3)论文主题为：对XX混合动力汽车发展现状及问题的初步探讨、混合动力汽车技术发展战略研究、混合动力汽车发展及其政策支持、XX技术在混合动力汽车中的应用等。3030合计：100分464410八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、课程论文等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由课程论文成绩和过程性考核成绩组成。其中：课程论文成绩为100分（权重60%）；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2 .过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重（%）100x9090>x8080>x7070>x60x<60课堂表现20按时上课，积极参与课堂活动，踊跃回答问题，准确率大于90%o按时上课，认真参与课堂活动，回答问题准确率大于80%o缺课两次以内，偶尔参与课堂活动，回答问题准确率大于70%。缺课两次以内，上课不认真，偶尔参与课堂活动。缺课三次以上；上课不认真，基本不参与教学活动。实验40实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤，实验操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果详实、结论清晰、讨论合理。实验前有预习，能够掌握方法与步骤，实验操作过程正确、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果正确、讨论适当。实验前有预习，基本能够掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确、无协作，实验结果基本正确，讨论一般。实验前有预习，不能掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确，无协作，实验结果基本正确，无讨论。没有预习，不能完成实验；实验操作步骤有误；实验结果不正确，没有分析讨论。作业40按时提交作业，作业答案准确率大于90%。按时提交作业，作业答案准确率大于80%o按时提交作业，作业答案准确率大于70%。按时提交作业，作业答案准确率大于60%。不能按时提交作业；或作业敷衍，准确率小于60%o