中职《新能源汽车概论》教案 第1课 认识纯电动汽车.docx

课题认识纯电动汽车课时2课时(90min)教学目标知识目标：掌握纯电动汽车各系统的基本结构技能目标：能够识别纯电动汽车的主要结构素质目标：（1）培养科学严谨、精益求精的工匠精神（2）强化安全意识和节能环保意识（3）养成严肃认真、标准规范的工作作风教学重难点教学重点：掌握纯电动汽车各系统的结构教学难点：能够识别纯电动汽车的主要结构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：传授舱口（30min）课堂讨论（10min）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“任务工单认识纯电动汽车“，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，收集纯电动汽车的相关资料，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勤(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】讲述我国纯电动汽车的发展现状【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】讲解动力电池系统的基本结构、工作原理；驱动电机系统组成及原理纯电动汽车是以动力电池储备的电能为动力，用驱动电机来驱动车辆行驶的。如图所示，纯电动汽车主要由动力电池系统、驱动电机系统、整车控制系统、辅助系统等电动系统，以及车身、底盘等常规系统组成。纯电动汽车无须发动机，其驱动电机相当于传统燃油汽车的发动机，动力电池相当于传统燃油汽车的油通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解动力电池系统的基本结构、工作原理；驱动电机系统组箱。电能是二次能源，可以来自风能、水能、热能或太阳能，由车载充电系统和成及原理外部充电装置储存在动力电池中，供纯电动汽车使用。整车控制器 电机控制器 高压配电盒 DC/DC变换器车O：电机 驱动电机冷却系统减速器总成动力电池及 电池管理系统.1.1动力电池系统1 .动力电池系统的基本结构动力电池系统是纯电动汽车的动力源，用于储存和提供电能。动力电池系统主要由动力电池箱、动力电池、电池管理系统(BMS)、辅助元器件等组成，如图所示。动力电池箱：用于支撑、固定和保护动力电池系统，主要由上盖、下托盘、正负极引出插孔、采集线接口、维修开关等组成。动力电池：用于存储和提供电能，通常先由多个电池单体并联组成电池模块，再由多个电池模块串联组成电池模组。电池管理系统：主要用于检测电池单体的电压、电流以及电池模组的总电压、总电流，控制动力电池充放电，防止动力电池过充电和过放电。辅助元器件：主要有继电器、预充电阻、熔断器、电流传感器、温度传感器、动力电池的内部线新口高低压插接件等。2 .动力电池系统的工作原理动力电池系统首先接收和存储由充电系统和制动能量回收系统提供的电能，然后通过高压配电盒为驱动电机、空调压缩机、PTC(positivetemperaturecoefficient)加热器等用电设备提供电能。动力电池模组放置在密闭的动力电池箱内，通过高压插接件与高压配电盒相连，输出高压直流电。电池管理系统实时采集动力电池的电压、电流、温度等数据，监控动力电池的工作状态，并通过总线网络与整车控制器进行通信，对动力电池系统的充放电进行综合省理。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是凸极结构及其特征我国的新能源汽车技术,特别是动力电池技术,在国际上具有较强的技术优势，特斯拉、奔5也、宝马等汽车企业都在采购我国的动力电池。在动力电池技术方面，宁德时代、比亚迪两大企业都具有国际领先优势。以比亚迪的刀片电池技术为例，其刀片电池很薄很长，单体厚度仅为03mm,制造工艺难度很高，在世界范围内都具有独创性。【学生】聆听、思考1.1.2驱动电机系统纯电动汽车的驱动电机系统主要由驱动电机和电机控制系统两部分组成，电机控制系统一般包括电机控制器(MeU)、冷却系统、减速器总成等。驱动电机将动力电池系统输送来的电能转化成机械能。电机控制器对驱动电机进行启动、加减速、怠速、制动等运行状态的控制，并实时进行状态和故障监测，保障驱动电机系统安全可靠地运行.驱动电机及电机控制器在运行时会产生大量热能，冷却系统用于将这部分热能传递至外界，使驱动电机及电机控制器工作在一个温度相对稳定的环境中。减速器总成是驱动电机的传动装置，用于将驱动电机的机械能传递至车轮以使车辆达到相应的车速。【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论(10min) 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：动力电池系统的基本结构和工作原理是什么？ 【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(30min)【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解整车控制系统结构、功能及辅助系统组成、功能1.1.3整车控制系统1.整车控制系统的基本结构整车控制系统是纯电动汽车的“大脑"，负责整车信息的采集、处理和传递，对纯电动汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性等进行综合控制.如图所示，整车控制系统主要由整车控制器(VCU)及相关控制线路组成，可分为低压电控系统、高压电控系统、整车网络管理系统三部分。通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解整车控制系统结构、功能及辅助系统组成、功能信号传输高乐蟆机帔驱动【课堂讨论】随机挑选学生回答问题传统燃油;气车的蓄电池与纯电动汽车的低压蓄电池充电方式有何不同？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答传统燃油;气车的蓄电池由发动机驱动充电机为其充电,纯电动汽车的低压蓄电池则由动力电池通过DC/DC变换器为其充电。低压电控系统：用于控制低压电气设备或电路，如低压蓄电池的充电控制，车灯、刮水器等低压电气设备的电源控制，整车控制器和高压系统各控制电路的电源控制。高压电控系统：用于控制高压系统的各电气设备，如动力电池、驱动电机、电动压缩机、DODC变换器等。高压电控系统可根据车辆行驶的功率需求，实现从动力电池到驱动电机的能量转换与传输控制。整车网络管理系统：用于整车控制器与电机控制器、电池管理系统、车身控制系统、信息显示系统等子系统之间的通信与管理.整车控制器一般通过CAN(controllerareanetwork)总线与各子系统进行通信。2.整车控制系统的主要功能(1)整车控制模式的判断和驱动控制。VCU通过CAN总线和I/O端口来获取启动信号、充电信号、加速/制动踏板位置信号、当前车速等状态信息和整车故障信息(如有)，以此来判断当前需要的整车工作模式，如充电模式、行驶模式等；根据当前车辆状态和相关参数计算车辆的转矩能力，然后结合当前车辆行驶需要的转矩，计算出合理的实际输出转矩，实现对车辆的驱动控制。(2)整车能量优化管理。整车控制系统对电能分配进行合理优化，以提高车辆的续驶里程。(3)整车通信网络管理。整车控制系统以VCU为中心组建整车通信网络，通过与BMS、MCU,空调控制器等模块的通信，实现信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、信息优先权的动态分配和网络故障的诊断与处理等网络管理功能。(4)制动能量回收控制。纯电动汽车可在车辆制动时对制动能量进行回收，以提高车辆的续驶里程。整车控制系统根据行驶速度、驾驶员的制动意图和动力电池的状态，判断车辆是否满足制动能量回收的条件，如满足条件，则使动力电池进入充电状态，将部分制动能量转换成动力电池的电能，从而实现对制动能量回收的控制。（5）故障诊断和处理。整车控制系统持续监测整车的状态，并进行故障诊断。如果监测到故障信息，整车控制系统将对故障进行判断和分级，及时进行相应的安全保护，同时通过故障指示灯报警，并在VCU中存储故障码，以备维修时查看。（6）车辆状态监测与显示。整车控制系统对车辆状态进行实时监测，并将各子系统的状态信息发送给信息显示系统，通过数字仪表盘显示车辆状态信息，如驱动电机的转速和温度，动力电池的电量，车辆的车速、行驶里程等信息。1.1.4辅助系统1.充电系统目前，纯电动汽车的充电系统一般分为交流充电（慢充）系统和直流充电（快充）系统两部分。1）交流充电系统交流充电系统是纯电动汽车的常规充电系统，它是使用民用220V单相交流电（家用电源或交流充电桩），通过车载充电机进行整流变换，将220V单相交流电变换为高压直流电后为动力电池充电。交流充电系统主要由供电设备、交流充电接口、高压线束、车载充电机、高压配电盒等部件组成。供电设备：一般为交流充电桩和充电连接装置，也可以是家用电源。交流充电接口：用于连接供电设备，如图所示.高压线束：用于连接交流充电接口与车载充电机,将交流充电桩输入的220V单相交流电输送至车载充电机。车载充电机：用于将220V单相交流电转换成动力电池所需的高压直流电，如图所示。车载充电机通过CAN总线与BMS通信，以判断动力电池的连接状态是否正常，获取动力电池系统的参数及充电前和充电过程中动力电池模组和电池单体的实时数据；通过CAN总线与VCU通信，上传车载充电机的工作状态、工作参数和故障信息，接收启动充电或停止充电等控制命令。高压配电盒：用于整车的高压配电管理，可分别对各电能输出线路进行控制，并具有过电流保护、过电压保护、高温保护等功能。高压配电盒内部一般包含PTC控制器以及车载充电机、DODC变换器、空调压缩机、PTC加热器等高压设备相关电路的熔断器，如图所示。高压配电盒通过CAN总线与VCU通信，可实时与其交换数据。2）直流充电系统直流充电系统一般使用工业380V三相交流电作为电源，将电源提供的交流电变成高压、大电流的直流电后，直接为动力电池充电。直流充电系统主要由供电设备、直流充电接口、高压线束、高压配电盒等部件组成。供电设备：由直流充电桩和充电连接装置组成，可将380V三相交流电转换成动力电池所需的高压直流电。直流充电接口：用于连接供电设备，如图所示。高压线束：用于连接直流充电接口和高压配电盒，将直流充电桩输入的高压直流电输送至高压配电盒.高压配电盒：将由高压直流电输送给动力电池，同时对动力电池的电源输出及分配进行管理，实现对支路用电器的保护.2.制动能量回收系统制动能量回收系统就是把纯电动汽车无用的、不需要的或有害的惯性运动所产生的动能转化为电能，并回馈至动力电池，同时产生制动力矩，使车辆迅速减速的系统。3.安全保护系统纯电动汽车上有大量高压电气设备，因此必须设置安全保护系统，确保驾乘人员和维修人员的安全。此外，纯电动汽车必须配备故障自诊断系统和故障报警系统，在电气系统发生故障时，自动控制高压系统断电，以防止事故的发生.【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂讨论(10min) 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：为什么安全保护系统有重大意义? 【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课堂小结(3min)【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了动力电池系统的基本结构、工作原理3区动电机系统组成及原理，整车控制系统结构、功能，辅助系统组成、功能；希望大家课下能多练习，对动力电池系统的基本结构、工作原理，驱动电机系统组成及原理，整车控制系统结构、功能，辅助系统组成、功能有一定认识，并能正确、陋的识别纯电动汽车的主要结构【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固印象作业布置(2min)【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务复习巩固学到的知识，并能学以致用教学反思本节课的效果较好，对于与实际问题接轨的题目，学生学习的积极性都很高，也乐于向教师请教做题时遇到的问题。此外，学生对于使用课堂互动、多媒体演示进行教学的方式非常欢迎，因为这样便可以将学生从枯燥的理论知识中解放出来，提高学生的学习兴趣与主动性。