实验简介:
本实验将结合电气工程专业培养方案的要求,根据《电机学》《电力电子》等本专业主干课程的关键知识点,建立包含“拓扑认知”、“性能控制”、“综合设计”三个层次的实验环节。
一、新能源汽车驱动系统拓扑认知环节,包括驱动系统整体结构、驱动电机、逆变器、动力电池等部件的内部结构、内部结构、安装位置、连接方式等认知。
二、新能源汽车驱动系统性能控制环节。通过选择和调整控制算法中的参数,掌握新能源汽车驱动系统的控制方法,通过循环工况的学习和观察、调整,掌握驱动系统的性能评判方法。
三、新能源汽车驱动系统综合设计环节。在新能源汽车启动、加速、巡航、减速、刹车、停止等环节,控制驱动系统,观察系统动态性能,评估系统设计和参数设置是否合理。综合训练学习模块,学生能掌握新能源汽车驱动系统的控制方法和性能评判方法。
实验背景:
2020年9月,习近平总书记在联合国大会上庄严承诺“碳达峰、碳中和”的目标,之后中央一系列重要会议对“双碳”目标的具体实施作出了全面战略部署,为推动国内社会经济绿色低碳转型释放了强大动力。世界资源研究所公布的数据表明,交通运载工具的二氧化碳排放量占化石燃料燃烧总排放量的四分之一左右。而且按照国际能源署的评估,到2050年,和交通运输相关的能源消耗量还将继续增加。根据当前技术发展水平的趋势,包括汽车在内的交通工具电动化是解决交通领域日益增长的排放挑战的重要手段。2021年1月举行的中国电动汽车百人会论坛上,欧阳明高院士明确指出,第三次能源革命五大支柱之一就是新能源汽车成为用能、储能并回馈能源的终端,只有实现新能源汽车大规模发展才能实现新能源革命,也只有实现新能源革命才能实现中国碳中和目标。
由于新能源汽车产业在全球蓬勃发展,对相关人才的需求急剧膨胀。然而,当前学校的课堂与实验教学方式仍然以驱动电机、驱动器等单独部件为中心,缺乏对新能源汽车驱动系统的直观、全面的介绍,学生难以将抽象的原理和实际运行中的汽车的联系起来。因此,有必要通过建立虚拟的新能源汽车模型,形象化地表达运行过程中的驱动系统变化,使学生在调整和设计系统结构、运行方式的同时,定性、定量、直观的感受到新能源汽车驱动系统对汽车运行的重要意义。
本实验教学系统依托东南大学电气工程国家级一流本科专业建设点、江苏省先进电机与电能变换工程研究中心,将“虚拟现实+互联网”技术融入新能源汽车驱动系统实验教学,以培养具有领军作用的卓越人才为目标,面向行业和社会资源共享,自主开发新能源汽车驱动系统虚拟仿真实验平台。
设计原则:
本实验教学项目有以下三个课程设计原则。
一、直观性原则:实验教学项目中的所有知识点都要通过直观的三维模型、动画、图片等易于理解形式展示。
二、互动性原则:各个环节需要具备互动过程中实时改变尺寸、形状、速度、波形等外观的能力。
三、开放性原则:实验平台应允许学生进行探索性学习,能够根据学生操作显示不同的结果,即答案不唯一。
实验目标:
本实验教学项目有以下三个课程目标。
一、通过三维模型、动画等易于理解的形式,帮助学生建立对新能源汽车驱动系统拓扑结构的直观认识。
二、通过互动的形式,让学生自主改变新能源汽车驱动系统形状、尺寸、波形等影响性能的方面,帮助学生掌握新能源汽车的基本控制方法。
三、通过设计具有开放性答案的实验环节,让学生定性和定量学习到新能源汽车驱动系统的基本设计原则,加深对驱动系统的理解。
实验要求:
一、专业与年级要求。
本实验面向电气工程及其自动化专业的二年级及以上的本科生。
二、基本知识和能力要求。
完成《电路原理》、《电磁场》、《电机学》、《微机原理》等课程的学习。