《新能源车辆传动与控制》课程教学大纲
课程类别：专业方向限选课 英文名称：Transmission and Control of New Energy Vehicle
开课单位：能源动力工程学院 课程编号：Z06160104
课程性质：专业选修
总学时：32 实验：0 学 分：2.0
适用专业：新能源汽车工程
先修课程：新能源汽车理论、新能源车辆设计、新能源汽车构造、单片机与接口技术
大纲编写（修订）时间：2019年6月
一、课程性质与教学目标
（一）课程性质与任务
本课程是新能源汽车专业的核心课程。主要任务是全面系统地介绍新能源汽车的新技术、结构特征及控制方案。针对专业的特点，系统阐述了新能源汽车的结构类型与控制，发展新能源汽车的必要性和新能源汽车发展现状；重点介绍混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车的结构、原理及控制方案等；对天然气汽车、液化石油气汽车、甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、二甲醚燃料、氢燃料汽车等代用燃料汽车的特点、发展现状及趋势也进行分析；最后对太阳能汽车、压缩空气汽车、飞轮电池汽车等特殊清洁能源汽车的结构特点与工作原理也进行了介绍。本课程授予学生新能源汽车构造原理与控制等规律性的知识，使学生具有举一反三的分析能力，对结构原理不断更新的适应能力，能够根据已知条件设计出相关新能源汽车动力传动方案，为后续专业实践及科研工作奠定基础，对于适应地方经济建设的应用性人才培养具有十分重要的意义。
（二）课程目标
通过本课程的理论教学训练，使学生具备下列能力：进行
1、能够应用数学、自然科学和工程基本原理对新能源汽车的分类、基本结构、组成和原理识别；了解新能源汽车用的动力电池、电动机、发电机等关键元件的种类、结构及工作原理。（支撑毕业要求指标点2-1）
2、能够运用数学、物理、汽车理论等相关知识表达新能源汽车动力传动的工程问题，能够建立新能源汽车动力学的数学模型，并进行相关参数匹配工作。（支撑毕业要求指标点3-2）
3、在解决新能源新能源汽车实践问题中，能够应用所学理论知识考虑对社会、健康、安全、法律及文化的影响，初步判别与选择新能源汽车所采用的控制方案。（支撑毕业要求指标点6-2）
4、在解决新能源新能源汽车实践问题时，能运用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的新材料、新工艺、新技术的应用，并能预测未来发展趋势。（支撑毕业要求指标点7-2）
二、课程内容、学时分配及对毕业要求指标点的支撑
章节 |
内 容 |
讲课 |
实验 |
小计 |
支撑课程目标 |
支撑的毕业要求指标点 |
第1章 |
1 绪论 1.1 新能源汽车的定义和分类；主要内容：国家战略发展及十三五对新能源汽车发展规划。 1.2 发展新能源汽车的必要性；主要内容：世界能源问题、环境问题及新科技对汽车发展提出了更高要求。 1.3 新能源汽车发展现状；主要内容：结合文献资料对新能源汽车发展现状进行论述。 1.4 新能源汽车技术路线及关键技术；主要内容：结合行业发展规划、车企概念产品、新技术、新科技技术对未来汽车发展路线进行讨论。 重点：新能源汽车发展的必要性。 难点：新能源汽车发展的的关键技术及技术路线。 |
2 |
0 |
2 |
4 |
7-2 |
第2章 |
2 代用燃料汽车 2.1 天然气汽车；主要内容：高压气体减压过程及与空气混合方式。 2.2 液化石油气汽车；主要内容：气体特性对整车动力性、安全性、经济性的影响。 2.3 醇类燃料汽车；主要内容：燃料特性对整车动力性、可靠性、寿命的影响。 2.4 氢燃料汽车；主要内容：燃料特性，整车动力性、安全性、经济性、与燃料电池对比。 重点：天然气汽车工作过程及特性。难点：氢燃料汽车工作过程及特点。 |
2 |
0 |
2 |
1 |
2-1 |
第3章 |
3 混合动力汽车 3.1 混合动力汽车的分类及结构特点；主要内容：混合动力汽车发定义、结构特征、发展过程、典型产品、发展概况等。 3.2 并联混合动力汽车；主要内容：结构特征、工作原理、控制方案、传动方案设计等。 3.3 串联混合动力汽车；主要内容：结构特征、工作原理、参数匹配等。 3.4 增程式电动汽车；主要内容：结构特征、与串联结构及纯电动汽车之间的关系。 3.5 混联混合动力汽车；主要内容：控制策略，典型产品（Prius系统）。 重点：并联混合及增程式电动汽车结构。难点：混联混合动力汽车结构特征及控制过程。 |
8 |
0 |
8 |
1、2 |
2-1 3-2 |
第4章 |
4 纯电动汽车 4.1 纯电动汽车结构方案；主要内容：纯电动汽车分类、结构组成、布置形式、关键技术。 4.2 电动汽车用动力电池；主要内容：动力电池分类、性能指标、充放电特性等。 4.3 电动汽车用驱动电机；主要内容：电动机分类、工作特性、控制模式等。 4.4 纯电动汽车系统参数设计；主要内容：传动方案设计、动力学建模、参数匹配等。 4.5 纯电动汽车电池管理系统；主要内容：ECU管理系统功能、数据采集及处理、监控模式等。 4.6 纯电动汽车制动能量回收系统；主要内容：能量回收模式，回收控制、制动能量回收关键技术。 4.7 纯电动汽车网络管理系统；主要内容：智能汽车理论、车联网及物联网的应用。 重点：动力电池、驱动电机、系统参数设计。难点：纯电动汽车制动能量回收。 |
8 |
0 |
8 |
1、2 |
2-1 3-2 |
第5章 |
5 燃料电池电动汽车 5.1 燃料电池电动汽车的工作原理；主要内容：类型、基本要求、关键技术等。 5.2 燃料电池电动汽车的结构原理；主要内容：基本结构、循环系统、控制系统等。 5.3 燃料电池电动汽车传动系统设计；主要内容：方案设计、动力学建模、参数匹配等。 5.4 燃料电池电动汽车的动力电控系统；主要内容：驱动系统、供气系统、循环冷却系统、电力管理系统等。 5.5 燃料电池电动汽车的发展趋势；主要内容：燃料电池发展、车载储氢技术、车载蓄电技术、整车布置技术、多能源动力系统的能量管理策略等。 重点：燃料电池电动汽车传动系统设计。 难点：燃料电池电动汽车的关键技术。 |
4 |
0 |
4 |
2 |
3-2 |
第6章 |
6 特殊清洁能源汽车 6.1 超级电容汽车；主要内容：超级电容原理、工作特性、优缺点。 6.2 太阳能汽车；主要内容：太阳能电池分类、发电原理、应用等。 6.3 压缩空气汽车；主要内容：结构特征、工作原理、优缺点。 6.4 飞轮电池汽车；主要内容：结构与原理、性能特性、应用。 6.5 磁悬浮汽车；主要内容：磁悬浮技术，工作原理、应用概况。 6.6 核动力汽车；主要内容：核电池、发展综述、概念产品。 重点：超级电容汽车。 难点：磁悬浮与核动力技术。 |
2 |
0 |
2 |
3 |
6-2 |
第7章 |
7 新能源汽车领域的新材料、新工艺与新技术 7.1 新材料的应用；主要内容：替代材料选择原则，新材料种类、特性，应用。 7.2 新型发动机技术、传动技术、悬架技术；主要内容：VVT、GDI、TFSI等发动机新技术，AT、AMT、CVT、DCT/DSG传动技术，独立悬架、从动悬架、主动悬架等技术。 7.3 现代仿真技术；主要内容：仿真技术、ADVISOR仿真软件等。 7.4 车载网络控制技术；主要内容：CAN总线、LIN总线、FlexRay总线、MOST总线等。 7.5 现代传感、信息融合、通讯融合技术；主要内容：新科技、新技术对汽车智能化发展的影响。 重点：新型发动机技术、传动技术、悬架技术。 难点：现代传感、信息融合、通讯融合技术。 |
3 |
0 |
3 |
3 |
6-2 |
第8章 |
8 新能源汽车未来发展趋势 8.1 人工智能技术；主要内容：人工智能原理及对未来智慧交通的作用。 8.2 无人驾驶技术；主要内容：线控技术、技术原理、应用前景等。 8.3 人机互动技术；主要内容：人机交互模式、研究现状、主要特点。 8.4 车联网、智能交通系统；主要内容：研究现状、市场前景与预测。 重点：根据所学知识概括汽车智能化路线。 难点：汽车智能化过程所需要的关键技术。 |
3 |
0 |
3 |
4 |
7-2 |
合 计 |
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32 |
0 |
32 |
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三、达成课程目标的途径和措施
在新能源车辆传动与控制课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。淡化解题技巧，突出掌握和应用基本原理、基本概念；注重工程实际应用，加强实践教学，强调创新意识培养。将现代教学技术融入各常规教学之中，灵活运用在不同的教学内容之中，确保与学生的沟通与反馈，保证增大信息量，提高学生的学习兴趣，达到理想的教学效果。
1、考核目标：考核学生对新能源汽车的工作原理、设计方法、控制策略的掌握程度；考核学生对新能源汽车关键元件的工作特性及性能要求的掌握程度；考核学生对新能源汽车能量管理的掌握程度，使学生具备分析问题解决问题的能力，对未来发展趋势具有独特的见解。
2、采取措施：采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题并开展讨论课，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛。
3、采用案例式教学，结合工程实际教学，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。
四、考核方式
1.课程考核方式包括随堂测验、课后作业和期末开卷考试等。
2.定量评价
本课程包含i个分课程目标，有k个考核方式，各考核方式对课程目标达成评价的权重占比分配（i=4、k=3）如下：
表5.1 各考核方式对课程目标达成评价的权重占比分配
课程目标 |
分课程目标权重（本列总和为1）∑Pi=1 |
各考核方式评价比例分配
（每行总和为1）∑Wik=1 |
各考核方式在课程达成中的占比
（所有行列总和为1）Sik=Pi*Wik |
随堂测验 |
课后作业 |
期末考试 |
随堂测验 |
课后作业 |
期末考试 |
1 |
0.30 |
0.20 |
0.20 |
0.60 |
0.06 |
0.06 |
0.18 |
2 |
0.40 |
0.10 |
0.30 |
0.60 |
0.04 |
0.12 |
0.24 |
3 |
0.20 |
0.15 |
0.15 |
0.70 |
0.03 |
0.03 |
0.14 |
4 |
0.10 |
0.30 |
0.10 |
0.60 |
0.03 |
0.01 |
0.06 |
各考核环节对课程目标达成的贡献率 |
0.16 |
0.22 |
0.62 |
注：上表中，期末考试对课程目标达成的贡献率为0.62，其他考核方式课程目标达成的贡献率为0.38，此比例和录成绩系统中系数设定比例应该一致。
那么第i个分课程目标的评价基于各环节k的贡献加权求和，就是该分课程目标的达成度Ai，即
5-1
而多个分课程目标再根据比例加权求和，就得到本门课程的课程目标达成度A。
5-2
其中： k表示不同的考核环节，i表示不同的分课程目标；
是第k种评价方式通过第i个课程目标反映在总的课程目标评分占比；
表示第k种评价方式对第i个课程目标百分占比；
表示第i个课程目标在课程总评价中的占比；
Gik表示第k种考核方式支撑第i个课程目标的达成度。
3.定性评价
定性评价指利用学生的调查问卷进行课程目标达成情况评价，按照各课程目标分项设计合适的问卷，调查学生掌握知识及获得能力等课程目标达成情况。其中成绩均采用百分制统计，五级分制转换为百分制时，优对应95分，良对应85分，中对应75分，及格对应65分，不及格对应55分。
综合定性与定量评价结果，取最小量为最终评价结果。
五、评价标准：
5.1 课堂情况评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
能够应用工程基本原理对新能源汽车的分类、基本结构、组成和原理识别；了解新能源汽车用的动力电池、电动机、发电机等关键元件的种类、结构及工作原理。（支撑毕业要求指标点2-1） |
基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。 |
0.38 |
能够运用相关理论知识表达新能源汽车动力传动的工程问题，能够建立新能源汽车动力学的数学模型，并进行相关参数匹配工作。（支撑毕业要求指标点3-2） |
能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。 |
能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。 |
基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.25 |
在解决新能源新能源汽车实践问题中，能够应用所学理论知识考虑对社会、健康、安全、法律及文化的影响，初步判别与选择新能源汽车所采用的控制方案。（支撑毕业要求指标点6-2） |
结合健康、安全、法律及人文的影响分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。 |
结合健康、安全、法律及人文的影响分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。 |
结合健康、安全、法律及人文的影响基本能够分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.185 |
在解决新能源新能源汽车实践问题时，能运用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的新材料、新工艺、新技术的应用，并能预测未来发展趋势。（支撑毕业要求指标点7-2） |
能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述逻辑清楚，语言规范。 |
能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述清楚，语言较规范。 |
基本能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.185 |
5.2 课后作业评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
能够应用工程基本原理对新能源汽车的分类、基本结构、组成和原理识别；了解新能源汽车用的动力电池、电动机、发电机等关键元件的种类、结构及工作原理。（支撑毕业要求指标点2-1） |
基本理论正确、书写格式规范、逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
基本理论正确、书写基本规范、逻辑基本清楚；语言较规范。 |
理论基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。 |
0.27 |
能够运用相关理论知识表达新能源汽车动力传动的工程问题，能够建立新能源汽车动力学的数学模型，并进行相关参数匹配工作。（支撑毕业要求指标点3-2） |
能够应用相关理论知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范、内容完整。 |
能够应用相关理论知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言及书写较规范。 |
基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.54 |
在解决新能源新能源汽车实践问题中，能够应用所学理论知识考虑对社会、健康、安全、法律及文化的影响，初步判别与选择新能源汽车所采用的控制方案。（支撑毕业要求指标点6-2） |
结合健康、安全、法律及人文的影响分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。 |
结合健康、安全、法律及人文的影响分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。 |
结合健康、安全、法律及人文的影响基本能够分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.14 |
在解决新能源新能源汽车实践问题时，能运用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的新材料、新工艺、新技术的应用，并能预测未来发展趋势。（支撑毕业要求指标点7-2） |
能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述逻辑清楚，语言规范。 |
能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述清楚，语言较规范。 |
基本能够应用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的技术及发展趋势，论述基本清楚，语言较规范。 |
基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。 |
0.05 |
5.3 考试评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
能够应用工程基本原理对新能源汽车的分类、基本结构、组成和原理识别；了解新能源汽车用的动力电池、电动机、发电机等关键元件的种类、结构及工作原理。（支撑毕业要求指标点2-1） |
应用工程基本原理对新能源汽车的构造原理、结构组成、动力传动、控制理论及关键元件的工作原理能够论述准确，精准识别。 |
应用工程基本原理对新能源汽车的构造原理、结构组成、动力传动、控制理论及关键元件的工作原理能够较准确论述。 |
应用工程基本原理对新能源汽车的构造原理、结构组成、动力传动、控制理论及关键元件的工作原理能够较正确表达与论述。 |
理论及原理论述不清晰或有基本原理性错误。 |
0.29 |
能够表达新能源汽车动力传动的工程问题，能够建立新能源汽车动力学的数学模型，并进行相关参数匹配工作。（支撑毕业要求指标点3-2） |
结合相关理论知识能够准确建立新能源汽车动力传动数学模型，能准确进行参数匹配。 |
能够结合相关理论知识能够较准确建立动力传动数学模型，并进行参数匹配。 |
结合相关理论知识能够较完整建立动力传动数学模型，能够初步完成参数匹配过程。 |
新能源汽车动力传动数学模型建立错误，不能够完成参数匹配过程。 |
0.39 |
能够应用所学理论知识考虑对社会、健康、安全、法律及文化的影响，初步判别与选择新能源汽车的控制方案。（支撑毕业要求指标点6-2） |
根据理论知识准确判别新能源汽车控制方案并对工作过程进行合理的评价 |
根据理论知识初步判别新能源汽车控制方案，对工作过程进行基本的评价 |
根据理论知识初步判别新能源汽车控制方案。 |
对新能源汽车控制方案论述错误且不能对工作过程进行评价 |
0.22 |
能运用工程思维方法判别与评价新能源汽车领域的新材料、新工艺、新技术的应用，能预测未来发展趋势。（支撑毕业要求指标点7-2） |
根据工程思维方法准确识别新能源汽车所采用的新技术并能够合理预测未来发展趋势。 |
根据工程思维方法初步识别新能源汽车所采用的新技术并能够完成未来发展趋势的预测。 |
根据工程思维方法完成识别新能源汽车所采用的新技术或者能够完成未来发展趋势的预测。 |
对新能源汽车所采用的新技术无法识别或者论述错误且不能合理预测发展趋势， |
0.1 |
六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）
1、崔胜民主编，《新能源汽车技术（第2版）》，ISBN 9787301237007，北京大学出版社，2014-02。
2、崔胜民主编，《新能源汽车概论（第2版）》，ISBN 9787301256336，北京大学出版社，2015-08。
3、Iqbal Husain著，林程译，《纯电动及混合动力汽车设计基础（原书第2版）》，ISBN：9787111373513，机械工业出版社。
4、JosephBeretta著，赵克刚译，《电动汽车及其驱动技术》，ISBN：9787111508311，机械工业出版社，2012-05。
制定人：张志文 审定人： 批准人：
年 月 日
