《電動(dòng)汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與檢修》電子教案PAGEPAGEPAGE2《電動(dòng)汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與檢修》教案課題5.3電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)附件控制課時(shí)安排2課時(shí)授課班級21新能源2班授課類型理論+實(shí)踐學(xué)情分析1.知識：學(xué)習(xí)了電動(dòng)汽車上下電的作用及相關(guān)零部件的組成，掌握了上下電的工作流程。2.學(xué)習(xí)者：中職學(xué)生思維活躍，接受新生事物的能力較強(qiáng)，具有較大的可塑性。其次，中職生對新知識有極大地興趣，具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。3.教學(xué)方法與策略：采用項(xiàng)目教學(xué)策略，創(chuàng)設(shè)教學(xué)任務(wù)情景，理論實(shí)踐一體化學(xué)習(xí)方式，達(dá)到理論知識和實(shí)踐操作的融會(huì)貫通，從而提升學(xué)習(xí)者的綜合職業(yè)技能。4.職業(yè)發(fā)展：明確學(xué)員的職業(yè)發(fā)展方向，引導(dǎo)學(xué)員樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。內(nèi)容分析1.項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)：突出以工作過程為導(dǎo)向，以工作成效構(gòu)成模塊為主線，以職業(yè)能力為核心；教材結(jié)構(gòu)著重反映產(chǎn)品構(gòu)造和技能點(diǎn)，把工作崗位所需技能分成若干單元，從每個(gè)單元中選取若干典型任務(wù)，每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)采用實(shí)例分析或案例導(dǎo)入的形式，通過學(xué)以致用的方式激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.技能訓(xùn)練的設(shè)計(jì)：以行動(dòng)導(dǎo)向展開，讓學(xué)生以個(gè)體或小組合作的方式圍繞明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過完成一系列的綜合性任務(wù)，掌握新的知識與技能、提高綜合職業(yè)能力。實(shí)現(xiàn)“行動(dòng)過程完整”（獲取信息、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃和行動(dòng)反饋）和“手腦并用”（理論實(shí)踐一體化學(xué)習(xí)）的教學(xué)方法。教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1.理解電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)冷卻方式和動(dòng)力回收方式。2.熟悉電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)能量分配優(yōu)先原則。3.能夠根據(jù)輸出輸入功率計(jì)算系統(tǒng)效率。技能目標(biāo)：能描述電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)冷卻方式的工作過程素養(yǎng)目標(biāo)：樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。激發(fā)學(xué)生勇于創(chuàng)新的勇氣。課程思政結(jié)合我國控制器制造技術(shù)，和國外技術(shù)形成對比，激發(fā)勇于創(chuàng)新、爭創(chuàng)一流的勇氣。教學(xué)重點(diǎn)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)冷卻方式和動(dòng)力回收方式教學(xué)難點(diǎn)驅(qū)動(dòng)模式及能量回收模式的工作過程教學(xué)方法講授法、演示法、項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、實(shí)踐教學(xué)法學(xué)習(xí)方法自主學(xué)習(xí)法、小組協(xié)作學(xué)習(xí)法、探究性學(xué)習(xí)法、行動(dòng)學(xué)習(xí)法教具準(zhǔn)備多媒體教室、汽車維修教學(xué)實(shí)訓(xùn)室、汽車設(shè)備相關(guān)實(shí)物教學(xué)過程（2課時(shí)）環(huán)節(jié)時(shí)長教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前自主學(xué)習(xí)1.在學(xué)習(xí)通上傳自主學(xué)習(xí)資料2.布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)完成學(xué)習(xí)通平臺(tái)任務(wù)1.借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線上線下無縫對接，提高課堂教學(xué)效率2.幫助學(xué)生了解知識架構(gòu)，認(rèn)識自身知識薄弱點(diǎn)，提升自主學(xué)習(xí)的能力。動(dòng)力系統(tǒng)能量分配原則（20分鐘）1.動(dòng)力系統(tǒng)能量分配原則（1）整車電器能量最優(yōu)原則。為保證車輛能夠正常工作，也為了保證電池的使用壽命，在電池電量較小時(shí)，整車控制器需權(quán)衡所有用電器的使用情況，以用電情況看，共分為4大系統(tǒng)，其優(yōu)先級劃分為：DC/DC系統(tǒng)>電池?zé)峁芾?gt;電機(jī)系統(tǒng)>駕駛艙內(nèi)的乘客加熱與冷卻。1）DC/DC系統(tǒng)。DC/DC作為整車大多數(shù)控制器的電源，若其失效，意味著整車陷入癱瘓，控制器無法工作，故其功率使用優(yōu)先級為最高。2）電池?zé)峁芾怼Ｔ跍囟葮O低/極高的環(huán)境下，溫度對電池活性影響大，將會(huì)直接影響到電池的放電效率，久而久之，將會(huì)影響到電池的壽命，故部分能量必須用于電池的加熱/冷卻，以保證整車的正常行駛及使用壽命。3）電機(jī)系統(tǒng)。電機(jī)系統(tǒng)作為整車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為整車的動(dòng)力源，直接影響到整車的駕駛，但權(quán)衡電池壽命及控制器工作狀態(tài)，其優(yōu)先級略低于1及2。4)駕駛艙內(nèi)的乘客加熱與冷卻。乘客的舒適性不影響整車的正常行駛，故其優(yōu)先級最低。（2）功率與扭矩的匹配性計(jì)算因?yàn)殡姵厥潜粍?dòng)放電的載體，其自身無法控制輸出電流大小，故需要整車控制器對電池放電能力進(jìn)行約束。為釋放電機(jī)的所有性能，在扣除附件系統(tǒng)所用的能量外，將電池能量全部用于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。其中電機(jī)輸出功率P1=T*n/9550(KW)，DC/DC輸入功率P2(KW)，AC/PTC輸入功率P3(KW),電池系統(tǒng)的輸出功率P=U*I*0.001(KW)，由能量守恒原則可知：P=P1/ξ+P2+P3： 可以計(jì)算出：T=(P-(P2+P3))*ξ*9550/n; ξ為電機(jī)及電機(jī)控制器的系統(tǒng)效率認(rèn)識動(dòng)力系統(tǒng)能量分配原則分析講解，讓學(xué)員理解動(dòng)力系統(tǒng)能量分配原則動(dòng)力系統(tǒng)的冷卻方式介紹（40分鐘）2.動(dòng)力系統(tǒng)的冷卻方式介紹電動(dòng)車在放電過程中，電機(jī)及其控制器會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，過高的溫度將直接影響到高功率元件及電機(jī)的性能，對整車的動(dòng)力性及動(dòng)力系統(tǒng)的壽命都有較大的影響，故設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，用于動(dòng)力系統(tǒng)的冷卻。動(dòng)力系統(tǒng)的冷卻方式主要是以水冷為主，下面介紹水泵及風(fēng)扇與整車的匹配過程：（1）水泵1）水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。水泵的任務(wù)是讓冷卻液在整個(gè)散熱系統(tǒng)中循環(huán)，而整個(gè)水冷循環(huán)經(jīng)過多個(gè)功率器件，DX3BEV的水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5-9所示，冷卻液由水泵流出，因行車過程中OBC不工作，無熱量產(chǎn)生，溫度較低，故OBC置于水冷系統(tǒng)的前段。電機(jī)在行車過程產(chǎn)生較大的熱量，溫度最高，置于水冷系統(tǒng)的末段，因?yàn)樗湎到y(tǒng)為一循環(huán)系統(tǒng)，故水流又從電機(jī)重新流回水泵，以此循環(huán)。2）水泵調(diào)速方式。整車控制器根據(jù)電機(jī)不同的溫度，整車控制器輸出具有一定頻率及占空比的脈沖信號至水泵控制器，水泵控制器將該脈沖信號放大后，驅(qū)動(dòng)水泵工作，水流速度加快，達(dá)到冷卻效果。(注：占空比是指在一個(gè)脈沖循環(huán)內(nèi)，通電時(shí)間相對于總時(shí)所占的比例。占空比(DutyRatio)在電信領(lǐng)域中有如下含義：例如：脈沖寬度1μs，信號周期4μs的脈沖序列占空比為0.25。)。邏輯框如圖5-10所示：（2）風(fēng)扇與散熱器當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)的溫度越來越高時(shí)，需要打開風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，風(fēng)扇冷卻裝置的管道上附加熱傳導(dǎo)性能優(yōu)異的散熱片，以加速散熱，因環(huán)境溫度遠(yuǎn)小于引擎艙溫度，風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)使得環(huán)境溫度直接吹向散熱器，導(dǎo)致散熱器內(nèi)的高溫冷卻液得到冷卻，從而達(dá)到散熱調(diào)溫的效果。3.排檔狀態(tài)與整車狀態(tài)DX3BEV排擋系統(tǒng)共有3個(gè)狀態(tài)，分別為D、R、N檔，不同檔位所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)不同，那么整車控制器是如何識別檔位的呢？ （1）檔位的檢測與故障排查 ①檔位檢測。不同檔位下，排擋系統(tǒng)識別旋鈕檔位狀態(tài)，控制4根硬線SW1-4輸出相應(yīng)電壓值，其中0代表低電平，1代表高電平，圖5-12為排擋邏輯信號。圖5-12排擋邏輯信號 ②故障排查：當(dāng)儀表檔位與物理檔位位置不匹配時(shí)，需注意排擋所輸出的信號電壓值是否與上圖匹配。 （2）檔位行駛狀態(tài) ①當(dāng)檔位為D檔時(shí)，車輛應(yīng)為向前驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)速度最大值為140km/h。 ②當(dāng)檔位為N檔時(shí)，車輛為停車狀態(tài)，車輛無驅(qū)動(dòng)力。 ③當(dāng)檔位為R檔時(shí)，車輛應(yīng)為向后驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)速度最大值為30km/h。觀摩學(xué)習(xí)讓學(xué)員熟悉動(dòng)力系統(tǒng)的冷卻方式的工作過程，引導(dǎo)學(xué)生思考除了水冷，還有其他方法可以進(jìn)行冷卻嗎，從而引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，激發(fā)勇于創(chuàng)新的精神。整車工作模式分析（30分鐘）4.整車工作模式分析根據(jù)制動(dòng)踏板和加速踏板的輸入信號，整車控制器發(fā)出控制指令，決定電機(jī)的工作模式。無論工作模式是何種，均是控制功率轉(zhuǎn)換器功率裝置的通斷，功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電機(jī)和電源之間的功率流，如下介紹驅(qū)動(dòng)模式及能量回收模式。 （1）驅(qū)動(dòng)模式工作過程：驅(qū)動(dòng)模式主要以踩加速踏板為主，踏板深度越深，驅(qū)動(dòng)扭矩越大，整車控制器發(fā)出驅(qū)動(dòng)模式，電機(jī)系統(tǒng)識別扭矩大小，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而使電動(dòng)汽車以駕駛?cè)祟A(yù)期的狀態(tài)行駛。其中，最關(guān)鍵的是電機(jī)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器的主要功能是調(diào)節(jié)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力蓄電池之間的電流頻率和幅值，使其達(dá)到匹配，將動(dòng)力蓄電池的直流電逆變成交流電提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪，使電動(dòng)汽車行駛。如圖5-13為東南DX3純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。圖5-13東南DX3純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī) （2）能量回收當(dāng)駕駛員處于滑行及制動(dòng)狀態(tài)下，整車控制器發(fā)出能量回收模式，電機(jī)系統(tǒng)識別模式狀態(tài)，電動(dòng)汽車進(jìn)行能量回收，能量回收本質(zhì)就是利用電機(jī)的電氣制動(dòng)產(chǎn)生反向力矩使車輛減速或停車。對于感應(yīng)電機(jī)來說，電氣制動(dòng)有反接制動(dòng)、直流制動(dòng)和再生制動(dòng)等。其中，能實(shí)現(xiàn)將剎車過程中能量回收