《新能源车辆设计》课程教学大纲
课程类别：专业教育课程 英文名称：New Energy Vehicle Design
开课单位：能源动力工程学院 课程编号：Z03160106
课程性质：专业必修
总学时：32 实验：0 学 分：2
适用专业：新能源汽车工程
先修课程：电工技术、电子技术、机械设计、新能源汽车构造、新能源汽车理论、控制工程
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学生必修的专业教育课。本课程是在完成了基础课、专业基础课及大部分专业课程的学习之后开设，是培养新能源汽车专业工程技术人才具备整体专业知识结构和能力结构的主干课程。
通过本课程的学习，使学生学会分析和评价新能源汽车整车及各主要系统的设计方案和技术参数选择的能力，并掌握一些新能源汽车主要系统的设计方法，为后续进行课程设计、毕业设计以及毕业后从事汽车设计工作打下稳固的基础。
（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：
课程目标1：依据车型用途和使用要求，能够运用工程原理、工程方法对整车及系统总成的设计方案和性能进行分析、评价，形成可靠结论。（支撑毕业要求指标点2-3）
课程目标2：掌握汽车总体设计原则及基本理论知识，能够结合汽车产品设计要求确定设计目标，并对实际开发过程中的整车技术方案、系统总成选型以及零部件材料和性能要求进行合理分析、评价并提出解决方案。（支撑毕业要求指标点3-1、3-3）
课程目标3：掌握数字化设计方法，具备使用现代设计工具绘制方案及设计图、设计计算分析、系统优化设计及设计方案仿真验证的能力。（支撑毕业要求指标点5-2）
课程目标4：了解相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，能在工程实践中予以落实，并理解违反上述法规应承担的责任。（支撑毕业要求指标点6-2）
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 课程介绍；主要内容：课程的地位和作用，课程内容、学习方法、讲授方式、考核评价方式。 1.2 新能源汽车的发展趋势；主要内容：新能源汽车的发展趋势 1.3 电动汽车的分类和发展现状；主要内容：电动汽车分类；电动车的发展现状。 1.4 电动汽车的关键技术；主要内容：整车技术；电池及能量管理技术；驱动电机及控制技术；整车控制技术；电动车充电技术；燃料电池技术等。 重点： 难点： |
2 |
0 |
2 |
4 |
6-2 |
第2章 |
2 汽车总体设计 2.1 汽车总体设计的一般方法；主要内容：总体设计基本要求；汽车开发流程；现代汽车设计方法及辅助设计工具。 2.2 汽车形式的选择；主要内容：汽车分类；汽车轴距选择；汽车驱动形式；汽车布置形式。 2.3 汽车主要参数的选择；主要内容：汽车主要尺寸参数确定；汽车质量参数确定；汽车性能参数确定。 2.4 汽车主要系统的选择；主要内容：发动机的选择；车身形式选择；轮胎选择等。 2.5汽车总体布置；主要内容：整车布置的基准线；各部件布置方法；总布置草图的绘制。 2.6运动部件校核的项目与方法；主要内容：动部件校核的项目与方法。 重点：汽车形式的选择，汽车主要参数的选择，各部件布置方法 难点：运动部件校核 |
4 |
0 |
4 |
1,2,3 |
2-3 3-1 5-2 |
第3章 |
3 电动汽车动力电池系统 3.1 电动汽车对动力电池的要求；主要内容：汽车动力电池的使用要求。 3.2 动力电池的分类及特点；主要内容：汽车动力电池分类及各类电池的特点。 3.3 电动车动力电池的应用；主要内容：电池的工作特点、电池充电、电池包结构设计、电池系统布置、电池管理系统、电池的使用和维护。 重点：动力电池的使用要求，电池包结构设计、电池管理系统 难点：电池管理系统 |
2 |
0 |
2 |
2 |
3-1 |
第4章 |
4电动汽车驱动电机系统 4.1 电动汽车对驱动电机的要求；主要内容：电动汽车对驱动电机的要求。 4.2 驱动电机；主要内容：驱动电机分类，驱动电机的结构、工作原理及运行特性。 4.3驱动系统电机的选择；主要内容：电机类型选择，额定电压选择，额定转速选择，额定功率选择，额定转矩选择。 重点：电动汽车对驱动电机的要求，驱动系统电机的选择 难点：驱动电机 |
2 |
0 |
2 |
1 |
3-1 |
第5章 |
5混合动力驱动系统设计 5.1混合动力驱动系统的结构和设计目标；主要内容：驱动系统的结构；串联式混合动力驱动系统；并联式混合驱动系统；混合动力驱动系统设计目标。 5.2串联混合动力系统设计；主要内容：电耦合装置；牵引电机额定功率的设计；发动机/发电机额定功率的设计；峰值电源设计。 5.3并联混合动力系统设计；主要内容：并联混合动力系统运行模式；并联混合动力系统控制策略；并联混合动力系统参数的设计。 5.4混联混合动力系统设计；主要内容：混联混合动力系统运行模式；混联混合动力系统控制策略。 重点：串联混合动力系统设计，并联混合动力系统设计 难点：混联混合动力系统设计 |
6 |
0 |
6 |
1,2,3 |
2-3 3-1 3-3 5-2 |
第6章 |
6纯电动汽车驱动系统设计 6.1纯电动汽车动力系统；主要内容：系统组成；能源系统；驱动系统。 6.2电动汽车辅助系统；主要内容：电动空调系统；电动助力转向系统；电动真空助力制动系统；电动汽车悬架系统。 6.3纯电动汽车高压电安全设计；主要内容：漏电检测；器件选择。 重点：纯电动汽车动力系统，电动汽车转向系统，电动汽车制动系统 难点： |
6 |
0 |
6 |
1,2,3 |
2-3 3-1 3-3 5-2 |
第7章 |
7燃料电池汽车动力系统设计 7.1燃料电池汽车结构；主要内容：燃料电池系统；DC/DC变换器；驱动电机及其控制系统；辅助电池及其管理系统。 7.2燃料电池工作原理；主要内容：燃料电池工作原理。 7.3燃料电池汽车控制策略；主要内容：控制策略。 7.4燃料电池汽车参数设计；主要内容：电机参数确定；燃料电池系统功率设计；峰值电源的功率和能量设计。 7.5设计实例；主要内容：设计过程及步骤讲解。 重点：燃料电池汽车控制策略，燃料电池汽车参数设计 难点：燃料电池汽车控制策略 |
4 |
0 |
4 |
1,2,3 |
2-3 3-1 3-3 5-2 |
第8章 |
8电动汽车整车控制策略 8.1电动汽车电子控制系统设计；主要内容：整车控制系统；底盘控制系统；安全控制系统；信息电子控制系统。 8.2 CAN总线在电动汽车上的应用；主要内容：车载网络总线概述；CAN总线应用。 8.3电动汽车能量管理控制策略；主要内容：纯电动汽车能量管理控制策略；混合动力汽车能量管理控制策略；燃料电池汽车能量管理控制策略。 8.4整车故障诊断功能；主要内容：电动汽车故障诊断；电动汽车故障诊断的基本流程；故障诊断通信协议简介。 重点：电动汽车电子控制系统设计，电动汽车能量管理控制策略 难点：电动汽车能量管理控制策略 |
2 |
0 |
2 |
1,2 |
2-3 3-1 |
第9章 |
9电动汽车再生制动系统设计 9.1再生制动概述；主要内容：再生制动基本原理；市区行驶时的制动能量损耗；再生发电理论基础；再生制动系统结构。 9.2再生制动的功率转换电路；主要内容：斩波器基本工作原理；升压斩波器工作原理；电动汽车再生制动系统原理；再生制动的简化数学模型；再生制动的影响因素。 9.3电动汽车制动力分配；主要内容：制动过程的动力学分析；传统汽车制动力的分配；电动汽车制动力分配。 9.4典型再生制动控制策略；主要内容：并行再生制动系统控制策略；最佳制动能量回收控制策略；理想制动力分配控制策略。 9.5再生制动案例分析；主要内容：再生制动力分配；仿真结果分析。 重点：电动汽车制动力分配，典型再生制动控制策略 难点：典型再生制动控制策略 |
4 |
0 |
4 |
1,2,3 |
2-3 3-1 3-3 5-2 |
合 计 |
|
32 |
0 |
32 |
|
|
三、本课程开设的实验项目
无。
四、达成课程目标的途径和措施
1、 以汽车整车、系统及零部件设计为课程主线，引导学生掌握汽车设计的原则和基本方法，结合汽车产品设计要求确定设计目标，通过理论和辅助设计工具对整车技术方案、系统总成选型及零部件设计进行合理分析和评价，使学生具备汽车形式选择、主要技术参数选择、系统选择和设计的能力。
2、采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，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，进行汽车总布置、系统及零部件设计和分析，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。
五、考核方式
1.课程考核方式包括随堂测验、课后作业情况和期末考试等。
2.定量评价
本课程包含4个分课程目标，有3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 |
各考核方式在课程目标达成中的占比 （所有行列总和为1）∑∑Sik=1 Sik=Pi×Wik |
随堂 测试 |
课后 作业 |
期末 考试 |
随堂 测试 |
课后 作业 |
期末 考试 |
1 |
0.1 |
0 |
0.2 |
0.8 |
0 |
0.02 |
0.08 |
2 |
0.7 |
0.1 |
0.2 |
0.7 |
0.07 |
0.14 |
0.49 |
3 |
0.15 |
0.2 |
0.80 |
0 |
0.03 |
0.12 |
0 |
4 |
0.05 |
0 |
0.4 |
0.6 |
0 |
0.02 |
0.03 |
各考核环节对课程目标达成的贡献率 |
0.10 |
0.30 |
0.60 |
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，四级分制转换为百分制时，优对应90-100分，良对应75-89分，中对应60-74分，不及格对应0-59分。
综合定性与定量评价结果，取最小量为最终评价结果。
六、评价标准：
6.1 随堂测试评价标准
基本要求 |
评价标准 |
权重 |
90-100分 |
75-89分 |
60-74分 |
0-59分 |
掌握汽车总体设计原则及基本理论知识，能够结合汽车产品设计要求确定设计目标。 （支撑毕业要求指标点3-1、3-3） |
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。 |
0.7 |
能够说出汽车相关的现代辅助设计工具的名称及应用领域。 （支撑毕业要求指标点5-2） |
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。 |
0.3 |
6.2 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 |
依据车型用途和使用要求，能够运用工程原理、工程方法对整车及系统总成的设计方案和性能进行分析、评价，形成可靠结论。 （支撑毕业要求指标点2-3） |
按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。 |
按时交作业；基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。 |
按时交作业；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.07 |
依据汽车总体设计原则、基本理论及设计目标，能够对实际开发过程中的整车技术方案、系统总成选型以及零部件材料和性能要求进行合理分析、评价并提出最终解决方案。 （支撑毕业要求指标点3-1、3-3） |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.46 |
能够使用现代设计工具绘制方案及设计图、设计计算分析、系统优化设计及设计方案虚拟验证。 （支撑毕业要求指标点5-2） |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.40 |
梳理相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，能在工程实践中予以落实，并理解违反上述法规应承担的责任。 （支撑毕业要求指标点6-2） |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
按时交作业；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。 |
不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。 |
0.07 |
6.3 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 |
能够运用工程原理、工程方法对整车及系统总成的设计方案和性能进行分析、评价，形成可靠结论。 （支撑毕业要求指标点2-3） |
应用基本概念判断问题正确，结论准确，语言简练、表述清晰明了。 |
应用基本概念判断问题正确，结论基本准确，语言简练、表述清晰明了。 |
应用基本概念判断问题基本正确，结论基本准确，语言表述基本清晰。 |
应用基本概念判断问题基本正确，结论基本准确，语言表述不清晰。 |
0.13 |
依据汽车总体设计原则、基本理论知识及设计目标，能够对实际开发过程中的整车技术方案、系统总成选型以及零部件材料和性能要求进行合理分析、评价并提出最终解决方案。 （支撑毕业要求指标点3-1、3-3） |
熟悉汽车设计相关知识，能够依据设计目标完汽车形式选择、主要技术参数选择、系统选择和设计，并给出明确的解决方案。 |
熟悉汽车设计相关知识，基本能够依据设计目标完汽车形式选择、主要技术参数选择、系统选择和设计，并给出明确的解决方案。 |
熟悉汽车设计相关知识，基本能够依据设计目标完汽车形式选择、主要技术参数选择、系统选择和设计的能力，基本给出解决方案。 |
基本熟悉汽车设计相关知识，基本能够依据设计目标完汽车形式选择、主要技术参数选择、系统选择和设计的能力，基本给出解决方案。 |
0.82 |
能够在工程实践中应用相关的政策法规及技术要求。（支撑毕业要求指标点6-2） |
熟悉相关政策法规和技术要求，能够准确应用到实际工程中。 |
熟悉相关政策法规和技术要求，基本能够应用到实际工程中。 |
基本熟悉相关政策法规和技术要求，基本能够应用到实际工程中。 |
基本熟悉相关政策法规和技术要求，不能很好应用到实际工程中。 |
0.05 |
七、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）
1. 汽车设计，王望予主编，机械工业出版社，2004年8月第四版；
2. 新能源汽车，臧杰主编，机械工业出版社， 2013年4月第一版；
3. 新能源汽车技术，崔胜民编著，北京大学出版社，2014年2月第二版；
4. 汽车工程手册（10）新能源车辆设计篇，JSAE&CSAE，北京理工大学出版社，2014
5. 电动汽车设计基础，杨世春 主编，国防工业出版社，2013年7月第一版；
6. 电动车辆动力电池系统及应用技术，王震坡、孙逢春、刘鹏编著，机械工业出版社，2017年6月第二版；
7. 电动汽车结构原理，刘春晖、贺红岩、柳学军主编，化学工业出版社，2018年6月第一版；
8. 纯电动及混合动力汽车设计基础，(美) Iqbal Husain 著，林程 译，机械工业出版社，2012年3月第二版。
制定人：郑利锋 审定人： 批准人：
年 月 日
