中职《新能源汽车概论》教案第8课分析汽车轻量化技术.docx

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1、课题分析汽车轻量化技术课时2课时(90min)教学目标知识目标：(3)了解汽车轻量化技术的发展背景(4)掌握汽车轻量化的实现途径(5)了解轻量化技术的发展前景技能目标：能够分析轻量化技术的应用情况素质目标：(1)培养知难而进、勇于探索的创新精神(2)培育崇尚技艺、求实创新的职业品质(3)树立科技成才、技能报国的人生理想教学重难点教学重点：掌握汽车轻量化的实现途径教学难点：能够分析轻量化技术的应用情况教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前任务T考勤(2min)任务引入(5min)传授新知(33min)课堂讨论(5min)第2节课

2、：传授新知(35min)一课堂讨论(5min)一课堂小结(3min)作业布置(2min)教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务,和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单分析汽车轻量化技术的应用情况”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集分析汽车轻量化技术在纯电动汽车上的应用的相关资料，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材通过课前的预热，让学生了解所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勒(2min)【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况任务引入(5min)【教师

3、】讲述汽车轻量化技术的优势【学生】聆听、思考通过讲解任务相关背景知识，让学生带着相关背景去探索新知识传授新知(33min)【教师】讲解汽车轻量化技术的发展背景、实现途径4.2.1汽车轻量化技术的发展背景汽车轻量化是指在满足车辆使用要求、安全性和成本控制的条件下，将结构通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解汽车轻量化技术的发 展背景、实现途径轻量化设计技术与多种轻量化材料、轻量化制造技术集成应用，实现整车减重。对于传统燃油汽车，可通过采用汽车轻量化技术减小车辆整备质量，以此来降低油耗，达到节能减排的目的。纯电动汽车由于加入了电池、电机、电控三电系统，其整备质量相较于同类的传统燃油汽车

4、明显增加，这严重影响了车辆的动力性、被动安全性、续驶里程、零部件动载荷和疲劳寿命等.研究表明，纯电动汽车质量降低10%,可增加续驶里程5%10%,或者在保持续驶里程不变的情况下节约15%20%的动力电池生产成本，同时还能降低20%的日常损耗成本。因此，汽车轻量化技术同样适用于纯电动汽车。节能与新能源:气车技术路线图2.0确定了9个;气车技术重点发展方向：节能汽车、纯电动与插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车、智能网联汽车、动力电池、电驱动系统、充电基础设施、轻量化、智能制造与关键装备，如图所示。节能汽车混合动力传动电轻盘化轻政化设计轻帧佃轻城化HHl工艺智能制造M关饯装备企业级/车间级信息系统

5、实体虚拟Irlit纯机电燃汽I7i彳而；系统与I箔礼础电池电堆I电池系筑|整车架成I设施动力系统系统电气电池I电机IlB介技术I桑Iig1.I111三I那仇俵材料用电懈液I黑动电机电机控制器变/减速器智腿充电充电安全电作互动云平台大数据乍柄I信息关键度川交作为节能汽车、纯电动与插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车和智能网联汽车的共性基础技术之一，；气车轻量化技术能有效实现节能减排，是提升车辆加速性、制动性、操控稳定性等诸多性能的重要保障。与此同时，汽车轻量化技术的应用将带动冶金、材料、装备等上下游产业转型升级，推动先进材料、工艺技术的进步。【经验传承】拓展知识面【教师】讲述什么是凸极结构及其特

6、征在汽车轻量化技术领域，受到成形工艺与装备水平的影响，目前我国汽车用冷成形高强度钢材料(如屈服强度为12(X)MPa、1500Mpa的钢制品)、薄壁化铸造铝合金材料、大尺寸挤压铝合金型材、先进热塑性碳纤维复合材料等在车身、底盘上尚难以大批量应用。但随着新能源汽车市场竞争的日益激烈，汽车轻量化技术也在不断取得突破，成为延长汽车续驶里程、改善整车性能、提高产品市场竞争力的关键技术之一。【学生】聆听、思考4.2.2汽车轻量化的实现途径总的来说，实现汽车轻量化主要有三种途径：结构、材料和工艺技术。其中，结构的轻量化设计是前提，轻量化材料的应用是手段，先进的成形技术、连接技术等工艺技术是保障，三者之间相

7、互联系、相互影响.1.结构的轻量化设计整车结构的轻量化是最容易实施也是成本最低的一种设计手段。车身、底盘、动力电池系统、电机驱动系统等的结构设计都可以大量运用汽车轻量化技术。因此，综合考虑整车性能而进行的多目标优化，是目前结构轻量化研究的一大热点。例如，通过模块化、集成化设计，包括对电驱动系统、传动系统、冷却系统、空调系统、制动系统的模块化、集成化设计，可使整车结构得到优化，有效减轻动力总成、车载能源系统的质量。又如，通过结构拓扑优化，对由动力电池、动力电池箱、电池管理系统、车载充电机组成的车载能源系统进行合理集成和分散处理，可实现整车的减重增效示.【国货之光】拓展知识面【教师】讲述新能源汽车

8、行业为什么要做八合一2021年9月上诬迪在深圳市坪山区比亚迪全球总部正式发布e平台3.0及基于此打造的全新概念车。此次发布会，比亚迪带来了八合一电动力总成。八合一电动力总成集成了驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电机、DC/DC变换器、高压配电盒、整车控制器及电池管理系统。为什么要做八合一？为了减重。目前新能源汽车行业普遍能够做到三合一或者四合一,仅三合一电驱动系统、三合一充配电系统就已经可以实现整车减重40kg,节省空间37Le而比亚迪的八合一平台，带来的减重和减小体积是非常明显的，减重意味着降低能耗，而减少体积能够带来乘坐空间或者电池容量的提高，这套八合一电动力总成综合效率超过89%,领

9、先于其他汽车企业。【学生】聆听、思考2 .轻量化材料的应用轻量化材料的应用是汽车轻量化最基础，也是最核心的手段。从技术路径看，碳纤维复合材料、铝镁合金、先进高强度钢是目前各大汽车企业探索的主要方向.用这三种材料替代当前的主流材料低碳钢，可分别减重60%、40%、25%其中，碳纤维复合材料由于密度低、强度高、耐腐蚀、耐高温等优秀特性，被认为是未来汽车材料的主要发展方向.但目前国内车用破纤维复合材料的研究刚刚起步，还处轻量化材料于技术探索和积累阶段，原材料成本高、加工效率低等问题依然阻碍着碳纤维复合材料的推广应用。【多媒体演示】组织学生扫码观看“轻量化材料”视频，加深学生对“轻量化材料”的认知3

10、.先进的成形技术和连接技术先进的成形技术保证了整车结构的安全性，目前先进的成形技术包括高强度钢热成形、内高压成形、激光拼焊和液压成形等。先进的连接技术包括聊接、黏结、焊接等。【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论(5min) 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：(1)简述汽车轻量化的实现途径？(2)简述汽车轻量化技术的发展前景？ 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，激发学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的理解第二节课传授新知(35min)【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解汽车轻量化技术的发展前景4.2.3汽车轻量化技术的

11、发展前景新能源汽车产业发展规划(20212035年)提出，要强化整车集成技术通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解汽车创新，以纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）电动汽车、燃料电池电动汽车为“三纵，布局整车技术创新链，研发新一代模块化高性能整车平台，攻关纯电动汽车底盘一体化设计、多能源动力系统集成技术，突破整车智能能量管理控制、轻量化、低摩阻等共性节能技术，提升电池管理、充电连接、结构设计等安全技术水平，提高新能源汽车整车综合性能.此外，还要提升产业基础能力，提升基础关键技术、先进基础工艺、基础核心零部件、关键基础材料等的研发能力。同时，实施新能源，气车基础技术提升工程，支持基础

12、元器件、关键生产装备、高端试验仪器、开发工具、高性能自动检测设备等基础共性技术研发创新，攻关新能源汽车智能制造海量异构数据组织分析、可重构柔性制造系统集成控制等关键技术，开展高性能铝镁合金、纤维增强复合材料、低成本稀土永磁材料等关键材料产业化应用。由此可见，未来我国汽车轻量化技术将在结构、材料和工艺技术三个方面全面发展。节能与新能源汽车技术路线图2.0划定了汽车轻量化技术路线图。汽车轻量化技术路线图中涵盖了汽车轻量化设计和评价技术、轻量化材料及成形工艺技术、连接技术、共性基础平台建设，以及乘用车、载货汽车、客车的轻量化实现路径等内容。将研究工作的重心由降低整车整备质量转向了降低轻量化系数，关注

13、重点从单项技术发展和各类材料应用占比转向了多材料混合应用背景下我国自主汽车轻量化技术开发和应用体系的构建，提出了以强化支撑我国汽车轻量化发展的技术开发和应用体系建设为主线、以推动多目标设计+多材料混合应用为核心的发展思路。围绕未来节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车的发展需求，结合自主品牌发展环境，汽车轻量化技术路线图提出，近期以完善高强度钢应用体系为重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标，并明确了各阶段在产品结构优化设计、高强度材料和轻质材料应用、相关成形技术和连接技术等方面需要重点突破的关键核心技术，以及共性基础平台建设方面需要开展的工作，具体如图所示。轻量

14、化技术的发展前景船油荣用东I祭东轻化泉效降低o |假4侬最化系败开加8% I餐车*化累濯降低25% I整今K化系数降低35%物电动需用东I整兮It化系效驿线15% I整*朽痛化系数算低25%,隹 IlIt货东I杈欢景利用系数梃离s% SJiWWttWo% |我版量利用系数捷5%标*l*I拄帝比平均伍提tsI桂市比平均值提育10% I比平均s% 客东I整彳用St化系数洋代5% I整力限量化系Im低io% I 率轻化系数降低15% 12 GP*成形的批量咫用 I 7 GPa冷成形，粗压）钢批、应用1.8 GP嫌娜蚓ftia电用）2。GPa热成形|批11应用近终彩启演钢部分春代冷轧/近终形态强钢仝面善代1%00 MPa以卜冷轧产品s用技术黄谯术 制技车身结构件,安全件：A柱加条板、B柱Ml覆板HgSL门内防掩量等）1.2 GPS成形钢网弹.毓 迟断裂.JS密技术 ）1.8 61，嫌戊彤用其彼华邺 件的连接球靠性、妍裂切 性等l7 GPa冷双形IMtel锦控制、短压成形檀具券2 GP研例美除零部件的连接可It性.断裂Ia性等I超席保度汽车的敷现组织与材料力学性傕.皎劳.廷也开裂的关系I邦扁强钢网弹打制丸论.成形仿a等敢、破掩失效j.评价标准体系.诔础数据等忸、售金用技术目标关馈 技术I不淅提升育性能.挤.锻.板惘介金的性虫,