中职《新能源汽车概论》教案第9课认识充电系统.docx

课题认识充电系统课时2课时(90min)教学目标知识目标：(1)掌握传导充电系统的充电模式和连接方式(2)熟悉传导充电系统的充电设备和充电接口(3)熟悉常用的高压安全防护及充电保护技术技能目标：能够分析充电系统的工作原理和特点素质目标：(1)弘扬追求突破、追求革新的创新精神(2)强化安全生产意识和集体责任感(3)厚植爱国爱党、服务人民的社会主义情怀教学重难点教学重点：掌握传导式充电的充电模式和连接方式；熟悉传导式充电的充电设备和充电接口组成和基本功能教学难点：熟悉传导式充电的充电设备和充电接口组成和基本功能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：课前任务一考勤(2min)任务引入(5min)传授新知(33min)课堂讨论(5min)第2节课：传授新知(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“任务工单认识充电系统”，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，收集充电系统的相关资料，井进行了解【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】讲述电动汽车充电基础设施服务保障相关知识【学生】聆听、思考、举手回答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】通过大家的发言，引入新知，讲解交流充电方法、充电模式、连接方式及充电所用设备5.1.1交流充电系统通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解交流充电方法、充电模 式、连接方式及充 电所用设备交流充电是以较低的交流电流经车载充电机对电动汽车进行充电，有恒电压充电、恒电流充电、阶段充电等几种充电方法。交流充电的充电时间较长，一般为1020h,所使用的充电器（桩）安装成本比较低。交流充电可以充分利用电力低谷时段对车辆进行充电，降低电网负担和充电成本，减少电能损耗，并延长动力电池的使用寿命。【课堂讨论】随机挑选学生回答问题为什么要选择合适的充电方式？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答选择合适的充电方式不仅能够最大限度地发挥动力电池的性能,还可以延长动力电池的使用寿命。1 .充电方法2 ）恒电压充电恒电压充电是最基本的充电方法，其特性曲线如图所示。首先，设定一个期望电压，系统按照期望电压开始充电，充电电流随充电的进行不断减小；当充电电流小于一定值时，充电过程结束。弱l 出3炽【课堂讨论】随机挑选学生回答问题通过上图分析，恒电压充电时充电电压和电流与充电时间的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答恒电压充电的最大特点是控制简单。此外，由于充电终期只有很小的电流流过，因此动力电池的析气量小，能耗低。但由于充电初期充电电流较大，容易对动力电池的极板造成冲击，严重时会损坏动力电池，因此，在充电初始阶段，一定要采取保护措施，限制最大充电电流。恒电压充电一般用于车辆行驶中途的补给充电。2）恒电流充电恒电流充电是以恒定较大的电流为动力电池充电，其特性曲线如图所示.为了补偿动力电池自放电的影响，在动力电池将要充满电时，通常会改用恒定的小电流为动力电池充电，即浮充电。充电电压充电电流充电时间【课堂讨论】随机挑选学生回答问题通过上图分析，恒电流充电时充电电压和电流与充电时间的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答恒电流充电能对动力电池模组中电压偏低的电池单体完全充电，消除电池单体之间的电压不均衡；但这种方法的充电时间很长，且动力电池的析气量高、能耗高.恒电流充电方法是目前广泛使用的一种交流充电方法。3）阶段充电阶段充电比较常用的方法有二阶段充电和三阶段充电，其特性曲线分别如图a、b所示.品田银【课堂讨论】随机挑选学生回答问题通过上图分析，二阶段充电和三阶段充电特性曲线有何不同？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答二阶段充电采用恒电流充电和恒电压充电相结合的方法，首先以恒电流将动力电池充电至预定的电压值，然后改用恒电压充电的方法完成剩余的充电过程。一股两个阶段之间的转换电压就是第二阶段所保持的恒电压。三阶段充电在充电开始和结束阶段均采用恒电流充电，中间阶段采用恒电压充电。三阶段充电首先以恒电流将动力电池充电至预定的电压值；然后采用恒电压充电，前两个阶段之间的转换电压一般是第二阶段所保持的恒电压；当充电电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段，采用恒电流充电，后两个阶段之间的转换电流一般就是第三阶段所保持的恒电流。三阶段充电可以有效减少动力电池的析气量。3 .充电模式和连接方式充电模式是指连接车辆到电网（电源）给动力电池供电的方法，有模式I、模式2、模式3、模式4四种。连接方式是指使用电缆和连接器将车辆接入电网（电源）的方法，分为A、B、C三种。根据国家标准电动汽车传导充电系统第1部分通用要求（GB/T18487.12015）,传导式充电系统的充电模式、连接方式分别如表a、b所示a传导式充电系统的充电模式充电模式表述注模式I将纯电动汽车连接到交流电网（电源）时,在使用了符合GB2099和GB1002要求的插头插座,在电源例使用了相线、中性线和接触保护的身体修传输过程中应采用单相交流供电，且不允许超过8A和250V：在电源OJ应使用黑余电流保护浆置.由于缺少加上控制与保护装置,模式I多用来对电动自行车、代步车等充电,不可用来对纯电动汽车充电模式2将纯电动汽车连接到交流电刈（电源）时，在电SMMt用了符GB2099.1和GB1002要求的插头插座，在电源«!使用了相线、中性线和接地保护的导体，并且在充电连接时使用了慢上控制与保护装（IGCPD）能传通过程中应果用单相交流供电：电源到使用GB2099."OGB1002要求的16A舞头簿左时.输出电流不能超过13A：电源舞使用符合GB2099.1和GBIOo2要求的IOA插头插座时,幡出电流不修超过8A：应具备弱余电流保妒和过电流保护功能模式3将纯电动汽车连接到交流电网（电源）时,使用了专用供电设韵将纯电动汽车与交流电网自接连接,并且在专用供电设备上安装了控制引导装置应具备剩余电流保护功能：连接方式A、B.C均适用于模式3：采用单相供电时,电流不大于32A；采用三相供电且电流大于32A时,应采用连接方式C模式4将纯电动汽车连接到交流电网或直流电网时.使用了带控制导引功能的H流供电设务可直接连接至交流电网或直流电网：仅连接方式C适用于蝶式4b传导式充电系统的连接方式不同充电模式与连接方式的组合，所需要的充电方式和充电设备也不尽相同。4 .充电设备交流充电的充电设备主要为车载充电机和交流充电桩。1 ）车载充电机如图所示，车载充电机是纯电动汽车的一种最基本的充电设备，通常作为标准配置固定在车上.当车辆需要充电时，只需将车载充电机通过连接装置与民用220V交流电源连接即可，用户可以独立完成。2）交流充电桩使用交流充电桩充电是纯电动汽车充电的一种重要选择。交流充电桩一般设置在街边、超市、办公楼或停车场等处，如图所示。交流充电桩一般分布在居民区或工作场所附近，在这些地方纯电动汽车停放时间较长。这类充电设备的设计规模一股比较大，以便能够同时为多辆汽车充电。驾驶员只需要将车停放在指定位置，连接充电设备即可开始为车辆充电。4.充电接口纯电动汽车采用传导式充电时，充电接口一般由供电接口、充电连接装置、车辆接口等组成，如图所示。国家标准电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口(GB/T20234.22015)规定了交流充电接口插头、插座的触头布置方式，分别如图a、b麻0a交流充电接口插头的触头布方式b交流充电接口插座的触头布量方式交流充电接口触头电气参数及功能定义如表所示。&£定电压和顺电流功装定I-(LI)250V.I0A/16A/32A交流电源（单相）440V.1632A63交澧电源（三相）2-(L2)440V.1632A63A交流电源（三相）3-(L3)440V.I6A/32A/63A交流电源（三相）4-(N)250V.1OI6AJ2A中竣（弟相）440V.1632A63A中线（三相）5-(PE)保护接地,连接供电设备地妊和车精电平台6-(CC)0-30V.2A充电连接确认7-(CP)0-30V.2A控制导引【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：简述整车控制系统的基本结构？ 【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，讲解直流充电充电方法、充电设备及接口5.1.2直流充电直流充电是以较高的直流电流在短时间内直接为动力电池充电，有脉冲充电、变电流间歇充电、变电压间歇充电等几种方法.直流充电的充电时间短，可在1030min完成，但所使用的充电器（桩）安装成本相对较高，电能损耗较大，对动力电池的使用寿命也有一定的影响。此外，直流充电对电网要求较高，通常需要电网为其提供强大的瞬时功率,因而对电网的影响较大。1.充电方法1）脉冲充电脉冲充电首先采用脉冲电流对动力电池进行充电，然后停止一段时间，如此循环，其特性曲线如图5-IO所示。脉冲充电遵循动力电池固有的充电接受率，充电脉冲使动力电池充满电，间歇期使动力电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，有效缓解了动力电池在充电过程中的浓差极化和欧姆极化现象，从而减轻动力电池的内压，使下一轮的恒电流充电能够更加顺利地进行。脉冲充电可以增大动力电池的放电容量，减少动力电池在充电时的发热量，提高充电效率，缩短充电时间，但能量转化效率较低，且对动力电池的损害较大。通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解直流充电充电方法、充电设备及接口U充电时间【课堂讨论】随机挑选学生回答问题观察上图，说一说脉冲充电时充电电流与充电时间的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答2）变电流间歇充电变电流间歇充电是建立在恒电流充电和脉冲充电的基础上的，是将脉冲充电中恒电流充电阶段改为限制充电电压，从而改变不同脉冲周期的充电电流的间歇充电方法，其特性曲线如图所示.【课堂讨论】随机挑选学生回答问即观察上图，说一说变电流间歇充电时充电电流和电压与充电时间的关系？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答变电流间歇充电时，充电前期采用恒电流间歇充电的方法，保证较大的充电电流；充电后期采用恒电压充电，直至动力电池充满电。3）变电压间歇充电与变电流间歇充电不同，变电压间歇充电在第一阶段不是采用恒电流间歇充电，而是采用恒电压间歇充电，其特性曲线如图所示.变电压间歇充电更加符合最佳的充电曲线。在每个恒电压充电阶段，充电电流一般按照指数规律下降，符合动力电池充电接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。3sa充电时间【知识链接】拓展知识面【教师】讲述智能充电的优越性在动力电池投入使用前,需要按照规定对其进行小电流长时间的初充电。深度放电或长期浮充电时，单体电池的电压和容量都可能出现不均衡现象，为了消除不均衡现象，必须适当提高充电电压，以均衡电池模组中各个电池单体的特性，延长动力电池使用寿命。完成这种功能的充电方法称为均衡充电。在多种充电方法基础上发展起来的智能充电,是一种通过跟踪检测动力电池端电压单位时间内的变化量，保持充电电流始终处于动力电池最佳充电曲线附近，使其几乎无气体析出的充电方法。智能充电可以很大程度地降低充电对动力电池使用寿命的影响。【学生】聆听、思考2 .充电设备直流充电的充电设备为直流充电桩，大型充电站多采用这种充电方式.【课堂讨论】随机挑选学生回答问题低压蓄电池不能进行直流充电的原因？【学生】聆听、思考、讨论问题【教师】总结学生的回答低压蓄电池不能进行直流充电，因为短时间内接受大量电量会导致蓄电池失效。大型充电站的充电设备主要包括直流充电桩、充电站监护系统、配电室及相关安全防护设施等。直流充电桩（见图5-13）能实现计时、计电度、计金额充电.3.充电接口国家标准电动;气车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口(GB/T20234.32015)规定了直流充电接口插头、插座的触头分布方式，分别如图a、b所示。CC2CClPEa直流充电接口插头的触头分布方式CC2CClPEb直流充电接口插座的触头分布方式直流供电接口触头电气参数及功能定义如表所示。1(DC+)75OV0V.8OA/125A/2OOA/25OA2-(DC)750VZI000V.8OA25A,2OOA25OA直流电源负.连接直流电源负极与动力电池负极3(PE)一保护接地.连接供电设备地线和车辆电平台4(S*)070V,2A充电通信CANH.连接非车充电机与纯电动汽车的通信线5(S)0T0V,2A充电通信CANL,连罐非车毂充电机与纯电动汽车的通信线6-(CCi)0-30V.2A充电连接确认7(82)0-30V.2A充电连接确认8(A÷)0-WV.20A低压辅助电源正,连接非车或充电机为纯电动汽车提供的低压辑助电源9(A-)0-30V.20A低压辅助电源负.连接非车或充电机为纯电动汽车提供的低压辅助电源5.1.3高压安全防护及充电保护技术动力蓄电池的电压普遍为几百伏，且纯电动汽车上存在大量高压（直流60V以上、交流30V以上）设备，为了保证车辆和人员安全，纯电动汽车上采用了大量高压安全防护及充电保护技术。其中，以被动避开危险为目的的技术称为被动安全技术，以主动防护实现安全的技术称为主动安全技术.1 .被动安全技术为避免人员直接接触高压设备或高压电路，高压部件上的高压导线和线束均采用橙色作为警示色，并在高压设备附近设置高压警示标志.2 .主动安全技术1）防接触保护高压导线，尤其是壳体穿孔部位的高压导线，应采用至少三层绝缘保护,防止导体意外裸露，造成人员直接或间接接触高压电。同时，充电接口在车辆未充电时应不带电，以防止人员误碰。2）低压电路与高压电路之间采用物理隔离低压电路一般采用负极与车身搭铁，而高压电路的正极和负极（或三相交流电路）均与车身金属之间绝缘，从而实现低压电路与高压电路之间的物理隔离。为防止高压漏电，通常还会设置绝缘检测装置，对高压正、负极母线与车身金属之间的绝缘电阻进行检测.当检测到绝缘电阻过低时，主继电器动作，以切断高压电路，并在组合仪表上显示故障信息。3）低压电路与高压电路之间采用电气隔离DGDC变换器负责低压电路与高压电路之间的电气连接，它通过变压器实现两者间的电气隔离，防止高压电窜入低压电路.同时，如果DC/DC变换器发生壳体带高压电故障，VCU也可通过绝缘检测装置检测到，并及时切断动力蓄电池的高压输出电路.4）高压互锁高压电路断开时会有触电和母线短路的隐患。通常为整个高压电路设置一个导通环，当高压电路断开时，导通环传送的信号就会中断，VCU会控制主继电器断开，切断动力蓄电池的高压输出电路。同时，DC/AC逆变器内的电容器通过放电电阻自行放电。5）维修开关工作人员在进行维护、维修等操作时，主继电器会断开，以确保切断动力蓄电池的高压输出电路。但是如果发生误操作（如转动启动开关），则会使主继电器重新接通，此时动力蓄电池输出的高压电便会对工作人员造成危害。因此，纯电动汽车一般设置有专门的维修开关，用于切断动力蓄电池的高压输出电路，以保证维修人员的安全。6）碰撞高压防护BMS会根据来自安全气囊碰撞识别装置的触发信号，断开主继电器，并停止制动能量回收模式，同时母线电容器自动放电，以保证在车辆发生碰撞后，动力蓄电池停止输出高压电。7）过充电、过热保护纯电动汽车应设有过充电、过热保护功能.当动力蓄电池充满电，或因充电导致充电系统、动力蓄电池过热时，纯电动汽车应能自动切断充电电路，防止发生事故。【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：纯电动汽车的充电方式有哪些? 【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交流充电方法、充电模式、连接方式及充电所用设备；直流充电充电方法、充电设备及接口。希望大家课下能多练习，对交流充电和直流充电有一定认识，并能正确、熟练的分析交、直流充电系统的充电原理和特点总结知识点，巩固印象【学生】总结回顾知识点作业布置(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教学中，有不少不足之处，如1、重难点处理速度较快，后进生没有理解到位，以后的教学中应因材施教，照顾后进生。2、有一名学生的发言不够准确,我没有及时指正出来。3、时间把握不够好，后面还有一个小环节没有完成，学生们也失去了一个自我小结、交流的机会，这也算是一个遗憾。