《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6.4充電樁及充電模式選擇課時(shí)安排2課時(shí)授課班級(jí)21新能源2授課類型理論講授型學(xué)情分析1.知識(shí)：完成了電動(dòng)汽車慢充、快充工作原理的學(xué)習(xí)，對(duì)充電樁及充電模式的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。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(duì)新知識(shí)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(shí)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(shù)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(guò)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(guò)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(kāi)，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(guò)完成一系列的綜合性任務(wù)，掌握新的知識(shí)與技能、提高綜合職業(yè)能力。實(shí)現(xiàn)“行動(dòng)過(guò)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(shí)目標(biāo)：1.了解電動(dòng)汽車充電樁的不同類型。2.熟悉充電樁的常規(guī)充電和快速充電模式。3.了解充電樁的設(shè)計(jì)思路和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，不同品牌汽車充電樁不兼容。能力目標(biāo)：能區(qū)分常規(guī)充電模式和快速充電模式的優(yōu)缺點(diǎn)情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)員的安全意識(shí)，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度課程思政通過(guò)科學(xué)家特斯拉的故事，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的探索精神；不同品牌汽車充電樁不兼容，樹(shù)立學(xué)生行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)（常規(guī)、快充、機(jī)械、無(wú)線）充電模式的差異/優(yōu)缺點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)充電樁的設(shè)計(jì)思路和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，不同品牌汽車充電樁不兼容教學(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、案例教學(xué)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、充電樁實(shí)物教學(xué)過(guò)程（2課時(shí)）環(huán)節(jié)時(shí)長(zhǎng)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前自主學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布電動(dòng)汽車充電樁及充電樁模式選擇和科學(xué)家特斯拉的故事的視頻，布置任務(wù):根據(jù)科學(xué)家特斯拉的故事的視頻，寫(xiě)一篇不少于500字的觀后感。認(rèn)真觀看學(xué)習(xí)通平臺(tái)視頻和完成觀后感的寫(xiě)作做好課前準(zhǔn)備通過(guò)科學(xué)家特斯拉的故事，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的探索精神充電樁概述（20分鐘）1．充電樁概述充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等）和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為電動(dòng)汽車充電。人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機(jī)交互操作界面上刷卡使用，進(jìn)行相應(yīng)的充電方式、充電時(shí)間、費(fèi)用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。圖6-22為充電樁組成示意圖。圖6-22充電樁組成示意圖觀看充電樁實(shí)物或圖片演示教學(xué)，了解充電樁的結(jié)構(gòu)充電樁分類（20分鐘）2．充電樁分類（1）按安裝方式分可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。圖6-23為不同安裝方式充電樁示意圖。圖6-23不同安裝方式充電樁示意圖（2）按安裝地點(diǎn)分可分為公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁。公共充電樁是建設(shè)在公共停車場(chǎng)（庫(kù)）結(jié)合停車泊位，為社會(huì)車輛提供公共充電服務(wù)的充電樁。專用充電樁是建設(shè)單位（企業(yè)）自有停車場(chǎng)（庫(kù)），為單位（企業(yè)）內(nèi)部人員使用的充電樁。自用充電樁是建設(shè)在個(gè)人自有車位（庫(kù)），為私人用戶提供充電的充電樁。充電樁一般結(jié)合停車場(chǎng)（庫(kù)）的停車位建設(shè)。安裝在戶外的充電樁防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP54。安裝在戶內(nèi)的充電樁防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP32。圖6-24為不同安裝地點(diǎn)充電樁示意圖。圖6-24不同安裝地點(diǎn)充電樁示意圖（3）按充電接口數(shù)分可分為一樁一充和一樁多充。圖6-25為不同充電接口充電樁示意圖。圖6-25不同充電接口充電樁示意圖（4）按充電方式分充電樁（栓）可分為直流充電樁（栓），交流充電樁（栓）和交直流一體充電樁（栓）。圖6-26為不同充電方式充電樁示意圖。圖6-26不同充電方式充電樁示意圖觀看圖片，了解充電樁分類圖片演示教學(xué)，了解充電樁的分類不同品牌汽車充電樁不兼容，樹(shù)立學(xué)生行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)新能源充電模式及連接方式（20分鐘）3．新能源充電模式及連接方式（1）充電模式根據(jù)GB/T18487.1-2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分：通用要求》，電動(dòng)汽車充電有4種模式。模式1：充電系統(tǒng)使用家用和類似用途的插座和插頭，能量傳輸過(guò)程采用單相交流供電，不允許超過(guò)250V、8A，在電源側(cè)使用了剩余電流保護(hù)器。充電模式1沒(méi)有控制導(dǎo)引功能，只是采用家用插頭和插座插拔。模式2：充電系統(tǒng)使用家用和類似用途的16A插和插頭時(shí)，輸出不能超過(guò)13A；使用家用和類似用途的10A插座和插頭時(shí)，輸出不能超過(guò)8A。在電源側(cè)使用了剩余電流保護(hù)器。模式2采用了纜上控制與保護(hù)裝置IC-CPD（即在充電模式2下連接電動(dòng)汽車的一組部件或元件，包括功能盒、電纜、供電插頭和車輛插頭，執(zhí)行控制功能和安全功能），但是采用家用插座最大電流不能超過(guò)13A。模式3：用于電動(dòng)汽車連接到交流供電設(shè)備的情況，將電動(dòng)汽車與交流電網(wǎng)連接起來(lái)，采用專用供電設(shè)備為電動(dòng)汽車充電。當(dāng)電動(dòng)汽車專用供電設(shè)備上具有多個(gè)充電槍時(shí)，每一個(gè)充電槍?xiě)?yīng)具有專用保護(hù)裝置，并采用了控制導(dǎo)引功能，可獨(dú)立運(yùn)行。在電源側(cè)使用了剩余電流保護(hù)器。模式4：用于電動(dòng)汽車連接到直流供電設(shè)備的情況，電源采用交流電網(wǎng)（整流為直流電）或直流電網(wǎng)。（2）連接方式連接方式A：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，電動(dòng)汽車自身攜帶電纜組件和供電插頭，如圖6-27所示。注：電纜組件是車輛的一部分。圖6-27連接方式A連接方式B：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，電纜組件和供電插頭是獨(dú)立可拆卸的，如圖6-28所示。注：可拆卸電纜組件不是車輛或者充電設(shè)備的一部分。圖6-28連接方式B連接方式C：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，電纜組件、車輛插頭（充電槍）和供電設(shè)備永久連接在一起，電動(dòng)汽車上具有車輛插座，如圖6-29所示。注：電纜組件是充電設(shè)備的一部分。圖6-29連接方式C現(xiàn)階段充電設(shè)備，包括非車載充電機(jī)（直流充電樁）、充電主機(jī)系統(tǒng)的直流充電終端和交流充電樁都采用連接方式C，也就是電纜附件是充電設(shè)備的一部分，充電槍和電纜附件結(jié)合在一起的連接方式。充電模式差異性概述（30分鐘）4．充電模式差異性概述（1）常規(guī)（慢）充電模式常規(guī)充電即是采用隨車配備的便攜式充電設(shè)備進(jìn)行充電，可使用家用電源或?qū)Ｓ玫某潆姌峨娫?。充電電流較小一般在16-32A左右，電流可直流或者兩相交流電和三相交流電，因此視乎電池組容量大小充電時(shí)間為5至8小時(shí)。電動(dòng)車多數(shù)采用16A的插頭的電源線，配合著合適的插座和車載充電機(jī)，即可在家中為電動(dòng)車充電。值得注意的是，一般家用插座為10A，16A插頭并不通用。需要用電熱水器或空調(diào)的插座。電源線上的插頭有標(biāo)明該插頭是10A還是16A。當(dāng)然也可以采用廠家配備的充電設(shè)備。盡管常規(guī)充電模式缺點(diǎn)非常明顯，充電時(shí)間較長(zhǎng)，但其對(duì)充電的要求并不高，充電器和安裝成本較低；可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本；更為重要的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)電池深度充電，提升電池充放電效率，延長(zhǎng)電池壽命。常規(guī)充電模式適用非常廣泛，可設(shè)立在家里、公共停車場(chǎng)與公共充電站等可長(zhǎng)時(shí)間停放地方。因充電時(shí)間較長(zhǎng)，可大大滿足白天運(yùn)作，晚上休息的車輛。更深入了解，常規(guī)充電模式主要采用定流充電和定壓充電兩種方式進(jìn)行充電。定流充電是指充電全過(guò)程中，保持充電電流基本恒定的充電方法。在充電過(guò)程中，因?yàn)槌潆婋娏鲿?huì)隨著電池組的電動(dòng)勢(shì)逐漸升高而下降，所以需要隨時(shí)根據(jù)充電程度調(diào)整電壓和分級(jí)調(diào)整定流電流。主要應(yīng)用于初充電、補(bǔ)充充電和去硫化充電。定壓充電時(shí)是指充電過(guò)程中，電源電壓始終保持不變的充電方法。采用定壓充電時(shí)，電池組必須并聯(lián)在充電電源之間。隨著電池組電動(dòng)勢(shì)的增加，充電電流會(huì)逐漸減小，若充電電壓調(diào)節(jié)恰當(dāng)，充電電流變?yōu)?自動(dòng)停止，即為充電終了。定壓充電缺點(diǎn)是，必須適當(dāng)?shù)剡x擇充電電壓，若電壓過(guò)高，容易過(guò)充電，電池活性物質(zhì)脫落，電池整體發(fā)熱，容易自燃；并且定壓充電不能保證徹底充滿電。定流充電適應(yīng)性強(qiáng)，可以任意選擇和調(diào)整充電電流，因此可對(duì)各種不同情況的電池組深度充電，對(duì)電池組損害非常小，可延長(zhǎng)電池組整體壽命?？墒沁@種方法最大弊端是充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且需要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電壓來(lái)調(diào)節(jié)電流。定壓充電可減少充電時(shí)，不必要的麻煩?，F(xiàn)在的常規(guī)充電模式基本都采用定流和定壓充電混合工作，充電前期采用定流充電，可保證電池深度充電；后期則采用定壓充電，可自動(dòng)減少電流大小結(jié)束充電，避免過(guò)充電。用戶無(wú)需選擇何種充電方式。電池組充電特性局限，一直給電池采用定流充電方法充電，將使得電池內(nèi)部活性物質(zhì)脫落，使電池組較易失效，因此，常規(guī)充電模式都為定流與定壓充電方法配合充電，并且由電路控制自動(dòng)切換。圖6-30顯示了定壓充電與定流充電充電電壓、電流以及時(shí)間關(guān)系。圖6-30定壓充電與定流充電充電電壓、電流以及時(shí)間關(guān)系示意圖（2）快速充電模式顧名思義為能快速充滿電的充電方法，通過(guò)非車載充電機(jī)采用大電流給電池直接充電，使電池在短時(shí)間內(nèi)可充至80%左右的電量，因此也稱為應(yīng)急充電?？焖俪潆娔Ｊ降拇頌樘厮估?jí)充電站?？焖俪潆娔Ｊ降碾娏骱碗妷阂话阍?50～400A和200～750V，充電功率大于50kW。此種方式多為直流供電方式，地面的充電機(jī)功率大，輸出電流和電壓變化范圍寬。雖然快速充電的充電速度非常高，其充電時(shí)間接近內(nèi)燃機(jī)注入燃油的時(shí)間?？墒浅潆娫O(shè)備安裝要求和成本非常高。并且快速充電的電流電壓較高，短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池的沖擊較大，容易令電池的活性物質(zhì)脫落和電池發(fā)熱，因此對(duì)電池保護(hù)散熱方面要求有所更高的要求，并不是每款車型都可快速充電。無(wú)論電池再完美，長(zhǎng)期快速充電終究影響電池的使用壽命。至于為什么快速充電會(huì)給電池帶來(lái)傷害，是因?yàn)槠涑潆姺椒ㄊ遣捎妹}沖快速充電。脈沖快速充電是指充電過(guò)程中不斷用反復(fù)放電充電的循環(huán)充電。首先給電池組用0.8~1倍額定容量的大電流進(jìn)行定流充電，使蓄電池在短時(shí)間內(nèi)充至額定容量的50%~60%。接著由電路控制先停止充電25～40ms，接著放電或反充電，使電池組反向通過(guò)一個(gè)較大的脈沖電流，然后再停止充電。之后的充電都按照正脈沖充電-前停充-負(fù)脈沖瞬間放電-后停充-再正脈沖充電的循環(huán)，直至充滿。脈沖快速充電的最大優(yōu)點(diǎn)為充電時(shí)間大為縮短；且可增加適當(dāng)電池容量，提高啟動(dòng)性能?？墒敲}沖充電電流較大，對(duì)極板的活性物質(zhì)的沖刷力強(qiáng)，活性物質(zhì)易脫落，因此對(duì)電池組壽命有一定影響?，F(xiàn)階段大多數(shù)快速充電都采取脈沖充電方法。脈沖快速充電特點(diǎn)是：充電時(shí)間大為縮短；充電時(shí)充分加快反應(yīng)速度，消除極化，可增加蓄電池容量，使電池容量增加，提供了啟動(dòng)性能；電流過(guò)大，對(duì)極板活性物質(zhì)沖刷力強(qiáng)，活性物質(zhì)易脫落，對(duì)電池壽命有一定的影響。快速充電模式實(shí)質(zhì)上為應(yīng)急充電模式，其目的是短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充電。高功率高電壓的工作條件，從而使得快速充電模式僅存在在大型充電站或公路旁作為應(yīng)急使用?？傮w使用層面來(lái)說(shuō)，并不建議常使用快速充電模式進(jìn)行充電。（3）機(jī)械充電模式除了常規(guī)的直接給車輛充電外，還可以采用更換動(dòng)力蓄電池的方式給電池充電。即在動(dòng)力蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組更換電量過(guò)低的電池組。將電池組從車上更換下來(lái)的方式有：純手動(dòng)形式、半自動(dòng)形式和機(jī)械人更換三種模式。更換電池集成了常規(guī)充電模式和快速充電模式的優(yōu)點(diǎn)，也就是說(shuō)可以用低谷電給電池組進(jìn)行深度充電，同時(shí)又能在很短時(shí)間內(nèi)為車輛完成“充電”添加能源過(guò)程。通過(guò)使用機(jī)械設(shè)備更換，整個(gè)電池更換過(guò)程花費(fèi)的時(shí)間與現(xiàn)有燃油車加油時(shí)間大致相當(dāng)。更換電池的充電模式最大的限制是各大廠商需要統(tǒng)一電池規(guī)格，大小等標(biāo)準(zhǔn)，并且無(wú)法保證每塊電池組的性能一致，從而制約其發(fā)展。還有一個(gè)更為重要的原因是，該市場(chǎng)被國(guó)家電網(wǎng)所壟斷，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，導(dǎo)致?lián)Q電池充電模式得不到應(yīng)有的發(fā)展。國(guó)家電網(wǎng)提供的電池組規(guī)格為80V、60Ah，電池組性能并不是那么出色。更換電池充電模式在杭州出租車試運(yùn)行，大多數(shù)出租車每天都需要更換三或四次電池組才可滿足日常運(yùn)營(yíng)里程需求。因此，更換電池的充電模式并沒(méi)有大規(guī)模使用，僅適用出租車、公交車等規(guī)律的商業(yè)運(yùn)營(yíng)車輛。（4）無(wú)線充電模式（未來(lái)充電模式）無(wú)線充電模式即無(wú)需通過(guò)電纜來(lái)傳遞能量，采用電磁感應(yīng)、電場(chǎng)耦合、磁共振和無(wú)線電波等方式進(jìn)行能量的傳遞。采用無(wú)線充電模式，首先需要在車上安裝車載感應(yīng)充電機(jī)。車輛的受電部分與供電部分沒(méi)有機(jī)械鏈接，但需要受電體與供電體對(duì)接較為