科目
家用电器
课题
电动车的发展、分类和重要概念
备课时间
授课时数
1
主备人
授课教师
授课地点
教学目标
知识目标
了解历史、分类,掌握重要概念。
能力目标
会分类电动车。
情感目标
了解电动车,丰富阅历。
教学重点
分类
教学难点
重要概念
教学方法
多媒体教学、理论联系实际教学。
教学内容
师生活动
一、导入新课:电动车已经成为我们日常生活中不可缺少的交通工具,它具有经济、环保等优点,从本节课开始,我们全面了解电动车。
二、新授:
1、悠久的发展历史与辉煌的未来:电动车简而言之就是以电力为驱动,以电力为能源的车子。第一辆电动车于1834年在美国由托马斯·达文波特制造出,它是由直流电机驱动的。时至今日,电动车已发生了巨大变化,类型也多种多样。
可分为以下四个发展阶段:
1) 初期发明:电动车的历史比我们现在最常见的内燃机驱动的汽车要早。直流电机之父匈牙利发明家工程师阿纽什·耶德利克Ányos Jedlik最早于1828年在实验室试验了电磁转动的行动装置。美国人托马斯·达文波特Thomas Davenport于1834年制造出第一辆直流电机驱动的电动车。1837年,托马斯因此获得美国电机行业的第一个专利今天在路面上依然行驶的有轨电车1840年在英国出现的专利。
电池电动车的历史。世界上第一辆电动汽车于1881年诞生,发明人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫,这是一辆用铅酸电池为动力的三轮车,而在1873年,由英国人罗伯特·戴维森用一次电池作动力发明的电动汽车,后来就出现了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池锂离子电池燃料电池作为电力。
2) 中期发展:1860 – 1920阶段:随着蓄电池技术的发展,电动车的运用在19世纪的下半叶在欧美得到了较为广泛的运用。1859年法国伟大的物理学家、发明家噶斯顿·普朗特Gaston Plante发明了可充电的铅酸电池
19世纪末期到1920年是电动车发展的一个高峰。在早期的汽车消费市场上电动车比内燃机驱动车辆有着更多优势:无气味、无震荡、无噪音、不用换挡和价格低廉,这形成了以蒸汽、电动和内燃机三分天下汽车市场
3) 停滞期:1920 -1990阶段:随着美国德州石油的开发和内燃机技术提高,电动车在1920年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车所取代。只有在少数城市保留着很少的有轨电车和无轨电车以及很有限的电瓶车(使用铅酸电池组,被使用在高尔夫球场、铲车等领域)。相对运用在电动车上的技术:电驱动、电池材料、动力电池组、电池管理等等也无法得到发展或运用。
4) 复苏期:1990 至今:石油资源的日益减少、大气环境的污染严重,让人们重新关注的电动车。 1990年之前提倡使用电动车主要还是以民间为主。比如1969年建立的民间学术团体组织:世界电动车协会(World Electric Vehicle Association) 。世界电动车协会每一年半在世界不同国家和地区举办专业电动车学术会议和展览Electric Vehicle Symposium and Exposition(EVS) 1990年代开始各个主要的汽车生产厂家开始关注电动车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动车领域。 例如:在19901月的洛杉矶汽车展上,通用汽车总裁向全球推介Impact纯电动轿车。
国内发展:电动车作为绿朝阳产业,在中国发展已有十年之久。在电动自行车方面,2010年底,中国电动自行车已经达到1.2亿辆,而且以每年30%的速度增长。从能耗角度看,电动自行车只有摩托车的八分之一、小轿车的十二分之一。从占有空间看,一辆电动自行车占有的空间只有一般私家车的二十分之一,成为非常有效的节能交通工具。从发展趋势上看,电动自行车行业市场前景依然看好。特别是,作为一种节能环保、出行便捷、使用成本相对较低的中短距离交通工具,电动自行车在二、三级城市和农村地区颇受欢迎。随着产业发展环境的改善、农村道路建设的加快、居民收入水平的提高,市场空间会进一步扩大。
技术趋势:1、可拆卸电池组的应用普及。可以在充电站设置电池更换服务,使电池电量即将耗尽的车辆在这里更换已充电电池。
2、无线充电技术。利用电磁波等无线传输技术,使电动车可以无限充电,这样可以建立许多无限电波发射站,使车辆即使在行驶中都可以随时充电。
3、已有科研机构成功开发出能在易滑路面平稳行驶的电动汽车技术,无论在雨水泥沙地还是部分冰冻路面,均可分别控制前后轮的驱动,维持汽车总驱动力,保持车体平稳。仅针对汽车起步和抑制加速时空转进行了研究,但对转矩降低问题尚未拿出解决办法,今后专家们还将进一步研究加速、转弯的控制技术,使汽车行驶更加平稳、舒适。
2、电动车分类
1、)电动车按类型分可分为:电动自行车,电动摩托车,电动三轮,纯电动汽车,混合动力电动车,燃料电池车。
2、)按电力提供的方式可以分成两大类,一是连接外部电源来获得电力(有轨电车),另外就是用电池(包括燃料电池)作为电力
3、)按驱动方式分类:纯电动汽车,混合动力电动汽车(串联、并联、混联),燃料电池电动汽车.
4)、按用途方式分类:
电动汽车,电动自行车(可对比自行车),电动三轮车电动摩托车,电动货车,电动巡逻车,折叠车,冲浪车,代步车,摩托车,轮椅童车,沙滩车滑板车,电动观光车,电动高尔夫球车,电动环卫车,电动公交车电动警车电动叉车磁动车电动搬运车,电动牵引车,电动轨道车,电动助力车,电动垃圾车,电动休闲车,电动燃助车,电动老爷车,其他太阳能电动车等。
此外,还有安全电动车、防盗电动车、防冻墙电动车等。
3、重要概念
1)、续行里程:定义:“新电池时充满电,骑行者重量配置至75公斤在平坦的二级公路上(无强风条件下)骑行,骑至电池电压小于10.5V/予以断电,在以上条件下,得到的骑行里程被称为电动自行车的续行里程”。
一般配用36伏12安·时优质电池的各名牌电动自行车的续行里程大约都标称为45-60公里,若某名牌厂生产的电机在上面描述的工作状态时的效率75%,则标称70-80公里的厂家的电机效率已达到了100%以上,这显然是不可能的,
在实际使用过程中,充足电到底能行驶多少公里与厂家有关的因素主要是电机的效率特性、蓄电池的容量和寿命特性,与其它客观情况有关的因素为:骑行者的体重、经常骑行的路面情况、是否需要经常使用刹车、骑车人的骑行习惯如何等等。另一个问题是:电池容量是会随着使用时间的增长逐步变小的,充足电可以行驶的距离也会随之减少,当旧电池的最大行驶距离不能满足一天的交通需要时,就可以考虑将蓄电池送去维护或更换新电池。
2)、效率:电动车效率是电动轮毂效率、控制系统效率和机械转动损耗的综合体现,但主要是取决于电动轮毂(电机)的效率,它可以反映在相同的电池,相同的骑行负载条件下骑行里程的长短,效率高则骑行里程长,效率低则反之,对于使用者而言,选购较高效率的电动车无疑是正确的。
但是,电动车的效率也需要有一个区间,因为电机效率在不同的扭矩下是不同的,表示为一种马鞍型曲线形式,有些电动车电机在小功率时效率较高,一旦输出扭矩增加,效率值则急剧下降,这种车住住表现为平坦路面速度很快,一旦上坡速度就急剧下降,耗电水平也会随之大幅度增加。
用效率区间的概念来代替单纯的额定效率的概念是电动自行车的一个重要特,因为车辆负载是一个变化很大的负载,其工作点会随着车辆负重状态、路面坡度、行驶风阻的不同而发生很大的变化,追求某一个工作点的高效率而忽略整个工作区域的效率特性是毫无意义的。
电动车将效率值大于70%以上的区域称为电动车效率区间,一般为100-400W,也就是说这种电机可以在100W-400W的范围内均可保持70%以上的效率状态,最高效率达到80%以上,常用工作点(如130W)和最大工作(400W)的效率应达到75%以上。市场上有些性能较差的电机可能其最大效率点的效率也可以达到80%以上,但效率区间却十分狭窄,一般为80W-180W,体重稍重的人骑上这种电动车会十分费电,电池也很容易损坏。用户可以用变换负载的方法来鉴别效率区间是否狭窄,当轻载时车速较快而重载时(负重或爬陡坡)车速迅速下降的电动车就属此例
3)、超标车:国家规定如下: 1.以蓄电池作为辅助能源,有两个车轮;
2.具有良好的脚踏骑行功能,能实现人力骑行、电动或电助力功能;
3.最高车速不超过20公里每小时;
4.整车重量不大于40公斤。
超标电动车就是超过国家规定标准生产的电动车,电动车最高时速超过20公里,车身全部重量超过40公斤,就是超标车,这种车原则上不允许上路。速度限制是为了安全、重量限制是为了能在用同样的电池尽可能多跑里程,以达到节约电能的目的。
三、小结:了解历史体会科技是把双刃剑,掌握分类能辨认各种电动车,掌握概念为后续学习打基础。
四、巩固练习:1、电动车的发展经历了                        折叠电动汽车、
                    四个阶段。
2、你日常使用的电动车属于          作为电力的        电动自行车。
3、电动车的效率曲线呈      型,选择电动车时,应使该曲线    些。
4、续行里程的含义?
五、作业:续行里程与哪些因素有关?
通过幻灯片了解电动车的发展。
师生活动
为什么会是这样?
了解国内的发展。
了解未来发展趋势。
掌握电动车的分类。
师生活动
你的电动车属于哪一类?
通过讨论深刻理解概念。
电动车的工作环境不同与其它电机,那么单调,有其特殊性。
师生活动
理解国标与现实的差距。
师生共同完成习题。
课后反思:
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