新能源电动汽车能量管理系统课程教学设计
在新能源汽车中的能量管理系统设计
在新能源汽车中的能量管理系统设计随着全球环保意识的增强以及电子技术的快速发展，新能源汽车在未来的市场中已成为不可忽视的存在。
与传统汽车相比，新能源汽车具有更低的环境污染、更高的能源利用效率和更长的使用寿命等优点。
而在新能源汽车领域中，能量管理系统是其重要的组成部分之一，它决定着整车的性能、经济性和安全性。
因此，新能源汽车中的能量管理系统设计至关重要，本文将在此探讨。
一、新能源汽车的能量管理系统新能源汽车的能量管理系统主要由电池管理系统（BMS）和电机控制器（EMS）两部分构成，其中BMS负责电池的管理和控制，EMS则负责电机的控制。
BMS主要包括电池状态监测、电池模型估算、电池寿命预测、电池充电和放电控制等功能。
其中，电池状态监测是最为重要的一项功能，它能够实时监测电池组的电压、电流、温度等参数，以实现电池状态的精确估算和及时报警。
同时，电池寿命预测也是一项非常重要的功能，它可以通过记录电池的历史使用数据，预测电池组的寿命，并在必要时进行保养和更换。
EMS则是控制电机运转的主要组成部分，其功能主要包括电机变频控制、制动控制、电机调速等。
在新能源汽车的能量管理系统中，EMS的作用是控制电机功率，提高车辆的经济性和动力性。
二、新能源汽车的能源利用效率新能源汽车的能源利用效率是指其消耗的能源与实际行驶的里程之比。
在传统汽车中，能源损耗主要集中在发动机和变速器上，能源利用率很低。
而在新能源汽车中，因为电机与电池比较直接的关系，能源利用效率更高。
对于新能源汽车的能源利用效率，主要有两个指标，分别为能量利用系数和能量回收率。
能量利用系数指汽车的综合工作效率，包括了电机效率、电池效率、传动效率等因素，其定义为：能量利用系数 = 实际行驶里程 / 电池组总储能量能量回收率指汽车制动时回收的能量或者行驶过程中充电回收的能量与电池总储能的比值，即：能量回收率 = 回收能量 / 电池组总储能量在新能源汽车的设计中，对其能源利用效率的提升是非常重要的，也是能源管理系统需要考虑的重要因素之一。
《新能源汽车电池及管理系统》课程标准
《新能源汽车电池及管理系统》课程标准某某某学院《新能源汽车电池及管理系统》课程标准所属专业⼤类：装备制造类专业类：新能源汽车类专业名称：新能源汽车技术专业代码： 30555修业年限：三年专业负责⼈：王军营2020 年 9⽉ 5⽇⽬录⼀、课程定位 (1)⼆、课程⽬标 (1)1.能⼒⽬标 (1)2.知识⽬标 (2)3.素质⽬标 (2)三、课程设计理念与思路 (2)1.课程设计理念 (2)2.课程设计思路 (2)四.课程内容、要求与学时学分安排 (2)2.1 课程内容 (3)2.2 课程要求 (3)五.课程实施 (3)5.1 教材编写 (3)5.2 教学场地 (3)5.3 教学⽅法与⼿段 (4)5.4 师资要求 (4)5.5 考核评价 (4)5.6 教学资源开发、利⽤ (4)6.课程标准编制说明 (5)《新能源汽车电池及管理系统》课程标准课程名称：新能源汽车电池及管理系统课程类型：专业核⼼课适⽤专业：新能源汽车技术课程学分：4总学时：72理论教学：68实践教学：4⼀、课程定位《新能源汽车电池及管理系统》课程包括动⼒电池部分和能量管理部分，为推动我国车载电池的商业化进程，电池部分介绍了各种电池的结构、原理、特性及在新能源汽车上的应⽤，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离⼦电池和其它如燃料电池等，充分反映了国内外电池研发的最新成果。
电源能量管理部分主要研究电能变换和功率传递，是⼀门综合电⼒电⼦技术、计算机技术、⾃动控制技术等多学科的边缘交叉技术课程。
⽬前，新能源汽车开发的最⼤瓶颈就是车载动⼒电池，车载动⼒电池的成本占到全部电动汽车制造成本的30%以上，由此可见学好新能源汽车电池及能量管理的重要性。
本课程是新能源汽车技术专业的专业核⼼课程之⼀，主要培养学⽣从事新能源汽车制造、销售及售后服务等领域的职业与职业素养。
⼆、课程⽬标通过任务引领的项⽬活动，使学⽣具备本专业⾼素质技术⼯作者所必需的基本知识技能。
同时培养学⽣专业兴趣，增强团结协作的能⼒，促进学⽣职业素养的养成，为培养⾼素质汽车售后服务专门⼈才奠定良好基础。
任务1 新能源汽车能量管理系统认知
任务1 新能源汽车能量管理系统认知
建议课时：3学时
教学目标
知识目标 1. 能够描述新能源汽车能量管理系统的作用； 2. 能够描述新能源汽车能量管理系统的工作原理。
技能目标 1. 能够识别新能源汽车能量图。
素养目标 （1）能够制订工作计划，独立完成工作学习任务。 （2）能够在工作过程中，与小组其他成员合作、交流并进行学习任务分工，具备团队 合作和安全操作的意识。 （3）养成服从管理，规范作业的良好工作习惯。 （4）培养安全工作的习惯。
一、任务导入 二、获取信息 三、任务实施 四、任务考核
学习目录
任务导入
你的主管让你向客户介绍能量图的识 别，你能完成这个任务吗？
获取信息
引导系统的作用 蓄电池是新能源汽车的储能设备。新能源汽车依靠具有比能量高、使用寿命长、比功率大等特点 的蓄电池为动力源，以此来提升车辆的动力特性。为了满足动力性的要求，就必须对蓄电池进行系统 地管理。 能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆性能优异的电动汽车，除了有良好的机械性能、电驱 动性能、选择适当的能量源外，还应该具备一套能够协调各个功能部件工作的能量管理系统。
获取信息
“综合控制策略系统”控制模式是上述两种 控制模式的一个折中方案。在电池的SOC较高 时，主要用纯电动模式。而当电池的SOC降低 到设定的范围内时，发动机带动发电机工作， 考虑到发动机的排放和效率，将其输出功率严 格限定在一定的变化范围之内。如果能预测到 车辆行程内的总能量需求，则一旦电池中储存 了足够的能量，在剩余的行程中车辆就可以转 换为纯电动模式，到了行程终点正好耗尽电池 所允许放出的电能。这种控制模式也称为最佳 串联混合动力模式。
1. 串联式混合动力汽车的能源管理系统 串联式混合动力汽车的发电机与汽车行驶工程没有直接关系，系统从外界获取能量的途径主要有 三条：由燃料化学能转换来的能量、由电网充入蓄电池的能量、回收的制动及减速能量。系统消耗的 能量除了驱动车轮的动力能量外，还有电动机自身的损耗、电池充放电过程中的损耗、发电机的损耗 等。能量管理系统的目标是使发动机在最佳效率区和排放区工作，并尽量减少系统本身损耗，以实现 最高的能量转换效率。串联型混合动力汽车的发动机能量管理系统的控制策略有多种，如“恒温器型 “控制策略和“功率跟踪型”控制策略等。
电动汽车能量管理系统设计
电动汽车能量管理系统设计一、引言近年来，随着全球能源消耗增加和环境问题日益凸显，电动汽车作为一种清洁、节能的交通工具，备受瞩目。
电动汽车在行驶过程中需要对电池组进行能量管理，以提高运行效率和延长电池使用寿命。
本文通过对电动汽车能量管理系统的分析，探讨了系统设计的关键因素和实现方法，旨在提高电动汽车的运行效率和使用寿命。
二、电动汽车能量管理系统概述电动汽车能量管理系统是指对电池组的充电、放电、保护和控制等过程进行管理的系统。
其目的是最大限度地利用电池能量，延长电池使用寿命，保证电动汽车的性能和可靠性。
电动汽车能量管理系统主要包括电池管理单元(BMU)、充电管理单元(CMU)和电驱动系统控制单元(DCU)三个部分。
1、电池管理单元(BMU)电池管理单元是电动汽车能量管理系统的核心，负责对电池组进行实时监测和管理。
BMU需要测量电池的电压、电流、温度等参数，对电池组进行状态估计和剩余寿命预测，并根据实际情况进行充放电控制、保护等操作。
同时，BMU还需要与充电管理单元、电驱动系统控制单元等其他模块进行联动，实现整车能量管理。
2、充电管理单元(CMU)充电管理单元主要负责对电池组进行充电操作，并监测电压、电流、温度等参数。
CMU需要根据电池组的状态和充电状态进行控制，使得电池组充电效率最高、充电时间最短、充电安全可靠。
3、电驱动系统控制单元(DCU)电驱动系统控制单元负责对电动汽车的电机进行控制，使得车辆行驶符合预期。
DCU需要根据电池组的状态、剩余寿命和驾驶员需求等因素进行控制，同时需要根据道路状况和环境条件等因素调整控制策略，以实现最优的能量利用和最佳行驶性能。
三、电动汽车能量管理系统设计关键因素电动汽车能量管理系统的设计需要考虑多种因素，对这些因素进行全面分析和把握，对于提高电动汽车的运行效率和延长电池使用寿命至关重要。
1、电池化学参数电池化学参数是决定电池性能和使用寿命的重要因素。
不同类型的电池具有不同的化学参数和特性，如电压平台、容量、自放电率、循环寿命等。
第三章新能源汽车能量管理系统
(5)电池组热管理系统 汽车上使用的动力电池组在工作时都会有发热现象，不同电池的发热程度各不相同，因此为了 保证动力电池正常工作，动力电池组都会配有热管理系统，装有温度采集器和专门用于动力电池 冷却系统，才能保证电池组正常工作并延长电池的寿命。 （6）动力电池组的均衡管理 电池组(PACK)有别于单体电池，在目前的组电池制造水平下，单体之间的性能差异在其整个生 命周期里不可避免会存在，组合成多节串联PACK后若不采取技术措施，单体电池在充放电过程中 的不一致会导致单体电池由于过充、过放而提前失效，要想避免单体电池由于过充、过放导致提 前失效，使PACK的性能指标达到或者接近单体电池的水平，必须对电池组中单体电池进行均衡控 制，电池组均衡的作用是将多节串联后的PACK内部各电池单体充放电性能恶化减到最小或使其消 失。
2. 电池管理系统结构 电池管理系统基本的作用是进行电池组管理，完善的管理系统包括热(温度)管理和 电压平衡控制。蓄电池管理系统主要执行以下工作:测量电压、电流与温度；计算电 池SOC；计算电池放电深度DOD；计算最大允许放电电流；计算最大允许充电电流；预 测蓄电池寿命指数和SOH；故障诊断等。 其结构主要由以下3个系统构成。
并联式混合动力汽车的能源管理系统
并联式混合动力汽车主要有两种基本工作模式，分别是内燃机辅助混合动力模 式和电动机辅助混合动力模式。
1.内燃机辅助混合动力模式 该模式主要利用电池、电动机系统来驱动车辆，仅当以较高的巡航速度行驶、爬 坡和急加速时才能使内燃机开机。这种控制模式的优点是：大多数情况下车辆都 是用电池的电能来工作的，车辆的排放和燃油的消耗减少，同时启动电动机可以 取消而利用车辆的运动来启动内燃机。这种策略的缺点是：由于内燃机每次关机 后重新启动时，内燃机和催化转换装置的温度达到正常温度需要一定的时间，这 段时间内发动机的效率降低，尾气排放增加。
《新能源汽车技术》教学教案(全)
《新能源汽车技术》教学教案(第一部分)一、教学目标1. 了解新能源汽车的基本概念、分类及发展历程。
2. 掌握新能源汽车的动力系统组成及工作原理。
3. 认识新能源汽车的核心部件——电池及其管理系统。
二、教学内容1. 新能源汽车的基本概念1.1 新能源汽车的定义1.2 新能源汽车与传统燃油车的区别2. 新能源汽车的分类2.1 纯电动汽车2.2 混合动力汽车2.3 燃料电池汽车2.4 其他类型的新能源汽车3. 新能源汽车的发展历程3.1 国内外新能源汽车发展概况3.2 新能源汽车的政策法规及标准4. 新能源汽车的动力系统组成4.1 电池组4.2 电机及控制系统4.3 传动系统5. 新能源汽车的动力系统工作原理5.1 纯电动汽车的工作原理5.2 混合动力汽车的工作原理三、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车的基本概念、分类、发展历程及动力系统组成。
2. 案例分析法：分析典型新能源汽车的动力系统工作原理。
3. 互动教学法：引导学生提问、讨论，提高学生的参与度。
四、教学资源1. PPT课件：新能源汽车的基本概念、分类、发展历程、动力系统组成及工作原理。
2. 视频资料：典型新能源汽车的动力系统工作原理。
3. 网络资源：新能源汽车相关的政策法规、行业动态等。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对新能源汽车基本概念、分类、发展历程的掌握情况。
2. 小组讨论：评估学生在案例分析中的表现，检验对动力系统工作原理的理解。
3. 课后作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
《新能源汽车技术》教学教案(第二部分)六、教学目标1. 掌握新能源汽车电池的类型、性能及管理系统的功能。
2. 了解新能源汽车的充电设施及充电策略。
3. 认识新能源汽车的驱动电机及其控制系统。
七、教学内容1. 新能源汽车电池类型及性能7.1 锂离子电池7.2 磷酸铁锂电池7.3 镍氢电池7.4 电池性能参数2. 新能源汽车电池管理系统8.1 电池管理系统的作用8.2 电池管理系统的功能8.3 电池管理系统的组成3. 新能源汽车充电设施9.1 充电桩的类型及特点9.2 充电设施的安装与维护4. 新能源汽车充电策略10.1 快速充电技术10.2 慢速充电技术10.3 充电策略的选择与优化5. 新能源汽车驱动电机及其控制系统11.1 驱动电机的类型及特点11.2 驱动电机控制系统的工作原理11.3 驱动电机的运行控制策略八、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车电池类型、性能、充电设施、充电策略及驱动电机。
新能源系统课程设计
新能源系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解新能源的定义、种类及其在现代社会中的应用。
2. 学生能够掌握新能源系统的工作原理及其对环境的影响。
3. 学生能够描述我国新能源发展的现状和未来趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析新能源系统的优缺点，并提出改进建议。
2. 学生能够通过小组合作，设计简单的新能源系统模型，提高实践操作能力。
3. 学生能够运用新能源知识解决实际问题，提升创新能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到新能源对环境保护的重要性，树立绿色环保意识。
2. 学生能够关注我国新能源产业的发展，增强国家认同感和自豪感。
3. 学生能够主动参与新能源技术的推广与应用，培养社会责任感和团队合作精神。
课程性质：本课程为科学课，旨在帮助学生了解新能源知识，提高实践操作能力和创新能力。
学生特点：六年级学生具有一定的科学素养，好奇心强，善于合作，对新能源话题感兴趣。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探究，培养学生的科学精神和环保意识。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 新能源的种类与特点- 教材章节：第三章“新能源”- 内容：太阳能、风能、水能、生物质能等新能源的定义、工作原理、优点和局限性。
2. 新能源系统的应用与影响- 教材章节：第三章“新能源”- 内容：新能源系统在生活中的应用实例，如太阳能光伏发电、风力发电、新能源汽车等；新能源对环境保护和可持续发展的影响。
3. 我国新能源发展现状与未来- 教材章节：第三章“新能源”及附录- 内容：我国新能源产业的发展概况、政策支持、技术突破及未来发展趋势。
教学安排与进度：1. 新能源的种类与特点（2课时）2. 新能源系统的应用与影响（2课时）3. 我国新能源发展现状与未来（1课时）教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，帮助学生全面了解新能源知识，为后续实践操作和创新能力的培养奠定基础。
新能源电子教案56章
第21讲第5章：电动汽车能量管理与回收系统课前分析：1.教学内容及时间分配电池管理系统0.5学时纯电动及混合动力汽车电池管理系统 1.5学时2..教学目的通过本次教学，让学生掌握电动汽车电池管理系统的分类；并了解纯电动及混合动力汽车电池管理系统。
3.教学重难点重点：电池管理系统。
4.教学方法本教学环节采用理论讲授的方法。
5.板书布置详见教学内容教学内容：0.导入回顾上一节讲过的内容导入本节新内容。
1.电动汽车能量管理系统➢能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如图所示。
能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。
能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
2.电池管理系统的功能➢电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实用化的关键。
电池管理的核心问题就是SOC的预估问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿命和整体的能量效率至关重要。
➢典型的电池管理系统应具备如下功能：➢（1）实时采集电池系统运行状态参数。
实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。
由于电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。
➢（2）确定电池的SOC。
准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围。
➢（3）故障诊断与报警。
当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。
➢（4）电池组的热平衡管理。
电池热管理系统是电池管理系统的有机组成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于正常工作温度范围内。
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新能源电动汽车能量管理系统课程教学设计
一、任务引入
（时间： 5分钟）
【知识回顾】
1、开关磁阻电机和普通电机有何区别？
2、开关磁阻电机主要应用于哪些地方？
3、轮毂电机的功能和特点？
【任务分析】
本次课学习内容包括纯电动汽车和混合动力汽车能量管理系统的功能和管理模式。
【目标要求】
1.掌握电池管理系统的主要功能
2.掌握纯电动汽车电池管理系统的组成及工作模式
3.掌握混合动力汽车能量管理策略与工作模式
【教学活动设计】
教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。
二、知识准备
（时间：30 分钟）
【相关知识】
1.导入新课
能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如P178图5.2所示。
能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。
能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
下面我们一起进入电动汽车能量管理系统的学习。
2.讲授新知识
引导问题 1：能量管理系统的组成和功用？
教学开展：通过观看小视频结合教材引导学生得出知识点。
一、能量管理系统概述
1、概念：是电动车上电能调度系统的总称，它由硬件系统和软件系统组成。
2、主要功能：从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。
能量管理系
统中最主要的是电池管理系统。
3、电池管理系统主要功能：
（1）实时采集电池系统运行状态参数。
（2）确定电池的SOC。
（3）故障诊断与报警。
（4）电池组的热平衡管理。
（5）一致性补偿。
（6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯。
引导问题 2：纯电动汽车能量管理系统？
教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生一起总结。
二、纯电动汽车能量管理系统
1、纯电动汽车能量管理系统的组成
主要由电池输入控制器、车辆运行状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控制器、电机发电机系统控制等组成。
2、各部分功能简介
（1）电压采样的实现。
（2）电流采样的实现。
（3）温度采样的实现。
（4）抗干扰措施的设计。
（5）车载CAN通讯设计实现。
引导问题 3：混合动力汽车能量管理系统？
教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生一起总结。
三、混合动力汽车能量管理系统
1、串联式管理策略
（1）恒温器策略。
（2）功率跟踪式策略。
（3）基本规则型策略。
2、并联式管理策略
(1)静态逻辑门限策略。
(2)瞬时优化能量管理策略。
3、串、并联工作模式
【教学活动设计】
教师活动：讲授知识，讲演结合；学生活动：理解结构、原理、性能。
三、任务实施
（时间：40 分钟）
【任务实施】
电动汽车能量管理系统的认识。
1.基本设备
一台混合动力汽车、一台电动汽车。
2.操作步骤
认识电动汽车能量管理系统基本组成及功能。
3.具体操作
【步骤一】示范操作
【步骤二】学生操作训练或课堂实践
4.适任评估
对任务效果进行检验评价。
1.评估要素
结合能力要求
2.评估标准。