新能源汽車構(gòu)造 教案 項(xiàng)目1-4 新能源汽車基本構(gòu)造認(rèn)知-充配電系統(tǒng)認(rèn)知

汽車學(xué)院教案承擔(dān)課程的教學(xué)單位承擔(dān)課程的教研室授 課 對(duì) 象課 程 名 稱授 課 教 師編 制 時(shí) 間

學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目一新能源汽車基本構(gòu)造認(rèn)知任務(wù)新能源汽車基本構(gòu)造認(rèn)知授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車的主要部件和工作原理。2.能夠熟悉新能源汽車的駕駛、充電、維護(hù)等基本技能。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.熟悉純電動(dòng)汽車的概念、基本組成、基本工作原理。2.混合動(dòng)力汽車的概念及分類。3.插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車工作過(guò)程。難點(diǎn)：1.插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車工作過(guò)程。2.燃料電池汽車的概念、組成、基本工作原理。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入新能源汽車作為綠色、環(huán)保、節(jié)能的交通工具，受到了越來(lái)越多的關(guān)注和推廣。在我國(guó)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)也得到了國(guó)家及地方政府的大力支持，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；娘w躍式發(fā)展。因此，了解新能源汽車的基本構(gòu)造和工作原理，對(duì)于我們認(rèn)識(shí)和使用新能源汽車，推動(dòng)綠色出行，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一、知識(shí)準(zhǔn)備純電動(dòng)汽車基本構(gòu)造認(rèn)知1.純電動(dòng)汽車的概念和基本組成（1）概念以車載電源為動(dòng)力，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，符合道路安全、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。（2）基本組成常見(jiàn)純電動(dòng)汽車的基本組成如圖1-1-1所示。主要由電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)四大部分組成。這些部分相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。2.純電動(dòng)汽車的基本工作原理純電動(dòng)汽車的基本工作原理是通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染、低噪聲的出行。首先，動(dòng)力蓄電池組為整個(gè)車輛提供電力，儲(chǔ)存并釋放能量，以驅(qū)動(dòng)汽車前行。動(dòng)力蓄電池的類型與性能直接決定了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程與充電速度。其次，整車控制系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)功能負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)動(dòng)力蓄電池輸出的電流大小，確保電流穩(wěn)定且安全地流向電動(dòng)機(jī)。然后，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。電動(dòng)機(jī)的性能直接決定了汽車的動(dòng)力性與加速性能。整車控制系統(tǒng)如同汽車的“大腦”，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)動(dòng)力蓄電池、電流調(diào)節(jié)與電動(dòng)機(jī)之間的工作，確保它們能夠高效、協(xié)同地工作，以實(shí)現(xiàn)汽車的平穩(wěn)運(yùn)行與安全行駛。3.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式通常有三種布置形式，分別是替代內(nèi)燃機(jī)布置、電機(jī)減速機(jī)構(gòu)集成布置、輪轂電機(jī)布置。4.純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)二、插電式混合動(dòng)力汽車基本構(gòu)造認(rèn)知1.混合動(dòng)力汽車的概念及分類2.插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)概述插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（Plug-inParallelHybridElectricVehicle,PHEV）是一種結(jié)合了傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的汽車，它通過(guò)插電充電和燃油兩種方式為車輛提供動(dòng)力。該車型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙地將電動(dòng)機(jī)、電池組、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和控制系統(tǒng)等集成于一體，以實(shí)現(xiàn)最佳的動(dòng)力性能和能效。插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組、動(dòng)力控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛底盤等部分。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接，可以獨(dú)立工作，也可以協(xié)同工作，根據(jù)駕駛需求和車輛狀態(tài)，自動(dòng)切換或混合使用兩種動(dòng)力源。如圖1-1-7所示。圖1-1-7插電-并聯(lián)混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)形式（2）動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)插電-并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組、變速器和動(dòng)力控制系統(tǒng)等組成。（3）工作過(guò)程以比亞迪秦為例，工作模式分為純電模式和混動(dòng)模式。EV純電模式：純電動(dòng)工作模式下，動(dòng)力蓄電池提供電能，供電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，可以滿足各種工況行駛，如起步、倒車、怠速、急加速、勻速行駛等。HEV穩(wěn)定發(fā)電模式：當(dāng)電量不足時(shí)，系統(tǒng)從EV模式自行切換到HEV模式，使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在車輛以較穩(wěn)定的速度行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的一部分轉(zhuǎn)矩會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行充電。HEV混動(dòng)模式：當(dāng)從EV模式切換到HEV模式后，車輛由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了最佳的動(dòng)力性，但仍能保證混合動(dòng)力系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。能量回收充電模式：在車輛減速時(shí)，電機(jī)并將車輛需要降低的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在動(dòng)力蓄電池內(nèi)。三、燃料電池汽車基本構(gòu)造認(rèn)知1.燃料電池汽車的概念及組成（1）概念燃料電池汽車（FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV）是一種使用燃料電池作為主要?jiǎng)恿υ?，通過(guò)氫氣與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛的新能源汽車。其最大特點(diǎn)在于高效、環(huán)保，且燃料來(lái)源廣泛，具有廣闊的發(fā)展前景。（2）組成燃料電池汽車主要由氫瓶、燃料電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、冷卻系統(tǒng)、輔助電池等部分組成，其中燃料電池系統(tǒng)又由2.燃料電池汽車的基本工作原理燃料電池汽車的核心在于其燃料電池系統(tǒng)。燃料電池由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)組成，它的主要功能是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。在燃料電池內(nèi)部，氫氣在陽(yáng)極被氧化成氫離子和電子，而氧氣在陰極與氫離子和電子結(jié)合，生成水并釋放熱量。這一過(guò)程中產(chǎn)生的電子形成電流，為汽車提供動(dòng)力。常見(jiàn)的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC），氫氣經(jīng)過(guò)陰極，氧氣經(jīng)過(guò)陽(yáng)極，在電解質(zhì)膜中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。3.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)四、討論1.新能源汽車與傳統(tǒng)汽車有哪些相同和不同之處？2.請(qǐng)認(rèn)真思考，未來(lái)純電動(dòng)汽車是否會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人燃油汽車？談?wù)勀愕目捶?。五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。

學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目2動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2-1動(dòng)力蓄電池認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.了解動(dòng)力蓄電池的作用、分類。2.掌握動(dòng)力蓄電池的性能指標(biāo)及要求。2.掌握常用動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理。3.熟悉動(dòng)力蓄電池的認(rèn)知與拆裝。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.了解動(dòng)力蓄電池的分類。2.能夠簡(jiǎn)述各種電池的工作原理。難點(diǎn)：1.鋰離子電池與燃料電池的本質(zhì)區(qū)別2.動(dòng)力蓄電池組件的層級(jí)關(guān)系教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入某款純電動(dòng)汽車行駛約50000公里之后，車主到店反映車輛出現(xiàn)動(dòng)力受限故障，無(wú)法正常行駛。經(jīng)反復(fù)試車，維修技術(shù)主管判定需要拆卸動(dòng)力蓄電池模塊并進(jìn)行檢測(cè)。假如你是該維修技師，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？一、知識(shí)準(zhǔn)備一、動(dòng)力蓄電池的作用動(dòng)力蓄電池用于存儲(chǔ)電能，能夠?qū)崿F(xiàn)電池的循環(huán)充放電，作為電動(dòng)汽車（包括純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車等）動(dòng)力使用。動(dòng)力蓄電池在新能源汽車上安裝的位置有環(huán)境要求、安全要求以及便于拆裝等要求。目前大多數(shù)的電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安裝在車輛底部的前、后橋及兩側(cè)縱梁之間。如圖2-1-1所示為純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安裝位置。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池體積較小，可安裝在行李艙和后排座位的下方或之間，如圖2-1-2是豐田混合動(dòng)力汽車動(dòng)力蓄電池安裝位置。圖2-1-1純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安裝位置圖2-1-2混合動(dòng)力汽車動(dòng)力蓄電池位置二、動(dòng)力蓄電池的分類新能源汽車使用的動(dòng)力蓄電池可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三大類。1.化學(xué)電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。其主要部分是電解質(zhì)溶液、浸在溶液中的正負(fù)電極和連接電極的導(dǎo)線?；瘜W(xué)電池按工作性質(zhì)分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲(chǔ)備電池。2.物理電池物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，如太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器、飛輪電池等。3.生物電池將生物質(zhì)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。生物質(zhì)蘊(yùn)涵的能量絕大部分來(lái)自于太陽(yáng)能，是綠色植物和光合細(xì)菌通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化而來(lái)的。三、常用動(dòng)力蓄電池類型早期電動(dòng)車上應(yīng)用廣泛的電池是鉛酸蓄電池，其應(yīng)用歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最嫻熟，生產(chǎn)成本低，但隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于比能量低，充電速度較慢，壽命較短，已逐漸被其他類型的蓄電池所取代，而且采用鉛酸蓄電池的低速電動(dòng)車也不在新能源汽車之列。鎳氫電池發(fā)展較早，在日系混動(dòng)車上居多，目前在新能源汽車上處于淘汰的邊緣。本文著重介紹在新能源汽車上應(yīng)用最多的鋰離子蓄電池，以及對(duì)未來(lái)新能源行業(yè)影響較大的燃料電池。1.鋰離子蓄電池鋰離子蓄電池(LithiumBattery)是指正極材料含鋰(金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)，負(fù)極材料采用石墨，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池主要采用鋰離子蓄電池，包括磷酸鐵鋰離子蓄電池(LiFePO4)、鈷酸鋰離子蓄電池(LiCoO2)、錳酸鋰離子蓄電池(LiMn204)以及三元鋰離子蓄電池[Li(NiCoMn)02]。（1）鋰離子蓄電池的優(yōu)點(diǎn)以最常見(jiàn)的磷酸鐵鋰為例，鋰離子蓄電池的優(yōu)點(diǎn)如下:=1\*GB3①單體蓄電池工作電壓高達(dá)3.7V，電壓是鎳氫電池的3倍，是鉛酸蓄電池的近2倍。=2\*GB3②質(zhì)量輕，比能量大，高達(dá)150W·h/kg,是鎳氫電池的2倍，是鉛酸蓄電池的4倍。=3\*GB3③循環(huán)壽命長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)可達(dá)2000次以上，壽命約為鉛酸蓄電池的2～3倍。=4\*GB3④自放電率低，每月不到5%。=5\*GB3⑤允許工作溫度范圍寬，低溫性能好，鋰離子電池可在-20～55°C之間工作。=6\*GB3⑥無(wú)記憶效應(yīng)，所以每次充電前不必像鎳鎘電池那樣需要放電。=7\*GB3⑦無(wú)污染，鋰離子蓄電池中不存在有毒物質(zhì)，因此，被稱為“綠色電池”。（2）鋰離子蓄電池的缺點(diǎn)=1\*GB3①成本高。主要是正極材料LiCoO2的價(jià)格高，但按單位瓦時(shí)的價(jià)格來(lái)計(jì)算，已低于鎳氫電池，與鎳鎘電池持平，但高于鉛酸蓄電池。=2\*GB3②機(jī)械損壞可能導(dǎo)致電池短路。=3\*GB3③電池既不允許過(guò)度充電，也不允許過(guò)度放電，必須有特殊的保護(hù)電路，以防止過(guò)充。2.燃料電池燃料電池是一種把氫氧化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置。在燃料電池內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與水的電解過(guò)程剛好相反。電解是通過(guò)施加電流將水分解成氫和氧的過(guò)程，在電解時(shí)需要消耗能量。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。如圖2-1-3所示，是燃料電池外形圖及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程圖。圖2-1-3所示是燃料電池外形圖及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程圖（1）燃料電池的特點(diǎn)①能量轉(zhuǎn)化效率高。它直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。燃料電池系統(tǒng)燃料的轉(zhuǎn)換效率在45%～60%，而火力發(fā)電和核電的效率在30%～40%。②安裝地點(diǎn)靈活。燃料電池電站占地面積小，建設(shè)周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池?zé)o論作為集中電站還是分布式電或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨(dú)立電站非常合。③負(fù)荷響應(yīng)快，運(yùn)行質(zhì)量高。燃料電池在數(shù)秒鐘內(nèi)就可以從最低功率變換到額定功率。（2）燃料電池的類型燃料電池的類型如表2-1-1所示。表2-1-1燃料電池的類型簡(jiǎn)稱燃料電池類型電解質(zhì)工作溫度（℃）電化學(xué)效率燃料、氧化劑功率輸出AFC堿性燃料電池氫氧化鉀溶液室溫-9060%-70%氫氣、氧氣300W-5kWPEMFC質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜室溫-8040%-60%氫氣、氧氣（或空氣）1kWPAFC磷酸燃料電池磷酸160-22055%天然氣、沼氣、過(guò)氧化氫、空氣200kWMCFC熔融碳酸鹽燃料電池堿金屬碳酸鹽熔融混合物620-66065%天然氣、沼氣、煤氣、過(guò)氧化氫、空氣2MW-10MWSOFC固體氧化物燃料電池氧離子導(dǎo)電陶瓷800-100060%-65%天然氣、沼氣、煤氣、過(guò)氧化氫、空氣100kW燃料電池的類型很多，從目前發(fā)展情況看，PEMFC是技術(shù)最成熟的電動(dòng)車動(dòng)力源，PEMFC電動(dòng)汽車被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為是電動(dòng)汽車的未來(lái)發(fā)展方向。PEMFC燃料電池必須用氫作為能源，可以是直接存儲(chǔ)在車輛上的氫，或者是由另一種燃料生成氫。四、動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)單體鋰離子電池的電壓并不足以支持整車的高壓組件工作，因此有必要將多個(gè)單體蓄電池串、復(fù)聯(lián)組成，這樣用于提高整個(gè)動(dòng)力蓄電池組的容量和輸出電壓。1.電池的串聯(lián)、并聯(lián)和復(fù)聯(lián)1）電池的串聯(lián)：電池串聯(lián)的目的是增加電池的電壓。2）電池的并聯(lián)：電池并聯(lián)的目的是增加電池的容量（電流）。3）電池的復(fù)聯(lián)：電池復(fù)聯(lián)即同時(shí)采用串聯(lián)和并聯(lián)的方式，可同時(shí)增加電池的電壓和容量。2.動(dòng)力蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的名稱1）單體蓄電池：將化學(xué)能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置，通常包括電極、隔膜、電解質(zhì)、外殼和端子，并被設(shè)計(jì)成可充電，也稱作電芯，如圖2-1-4所示。圖2-1-4各種類型的單體蓄電池2）蓄電池電芯組：一組并聯(lián)連接的單體蓄電池，可能包含監(jiān)測(cè)電路與保護(hù)裝置（如熔斷器等），如圖2-1-5所示。3）蓄電池模塊：將一個(gè)以上單體蓄電池按照串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式組合，并作為電源使用的組合體，也稱作蓄電池組，如圖2-1-6所示。圖2-1-5蓄電池電芯組圖2-1-6蓄電池模塊4）蓄電池包：通常包括蓄電池模塊、蓄電池管理系統(tǒng)、蓄電池箱及相應(yīng)附件（冷卻部件、連接線纜等），具有從外部獲得電能并可對(duì)外輸出電能的單元。一般情況下，單個(gè)單體蓄電池并聯(lián)后形成蓄電池電芯組，再由幾個(gè)蓄電池電芯組串聯(lián)成蓄電池模塊，最后再由多個(gè)蓄電池模塊串聯(lián)成蓄電池包(字母P表示并聯(lián)，字母S表示串聯(lián))。如圖2-1-7所示的蓄電池包就是由8個(gè)蓄電池模塊串聯(lián)而成的。圖2-1-7由8個(gè)蓄電池模塊構(gòu)成的蓄電池包四、討論1.想一想鋰離子電池有哪些優(yōu)缺點(diǎn)，在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用情況如何？2.簡(jiǎn)述鋰離子蓄電池組成蓄電池模塊后，哪些參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。授課題目項(xiàng)目2動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2-2蓄電池管理系統(tǒng)認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的組成、作用。2.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的功能。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的組成、作用。難點(diǎn)：1.掌握蓄電池管理系統(tǒng)的功能。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入一輛純電動(dòng)汽車紅色動(dòng)力蓄電池故障指示燈點(diǎn)亮，你的主管初步判斷是電池管理系統(tǒng)方面的問(wèn)題，要求你對(duì)蓄電池管理系統(tǒng)進(jìn)行拆裝并利用診斷儀器進(jìn)行進(jìn)一步診斷，你能完成這項(xiàng)任務(wù)嗎？知識(shí)準(zhǔn)備一、蓄電池管理系統(tǒng)的作用和安裝位置蓄電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystems，BMS），實(shí)物如圖2-2-1所示。它不僅要保證電池安全可靠的使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長(zhǎng)使用壽命，作為電池和其他控制器以及駕駛者溝通的橋梁，根據(jù)采集到的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息，通過(guò)控制接觸器控制動(dòng)力蓄電池組充放電。BMS位于動(dòng)力蓄電池組總成內(nèi)部或附近。如圖2-2-2所示，為豐田混合動(dòng)力汽車HV蓄電池BMS的安裝位置。圖2-2-1蓄電池管理系統(tǒng)BMS圖2-2-2豐田混合動(dòng)力BMS的安裝位置二、蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)的構(gòu)成BMS的結(jié)構(gòu)分為硬件和軟件。硬件包括主板、從板及高壓盒，還包括采集電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的電子器件，如圖2-2-3所示。軟件用于監(jiān)測(cè)動(dòng)力蓄電池電壓、電流、SOC值、絕緣電阻值和溫度值等參數(shù)，通過(guò)與整車VCU、車載充電機(jī)的通信，來(lái)控制動(dòng)力蓄電池組的充放電。圖2-2-3BMS系統(tǒng)硬件組成1.BMS硬件各部分作用（1）主控盒（主板）主控盒如圖2-2-4所示，是一個(gè)連接外部通信和內(nèi)部通信平臺(tái)，主要功能如下：接收電池管理系統(tǒng)反饋的實(shí)時(shí)溫度和單體電壓（并計(jì)算最大值和最小值）；接收高壓盒反饋的總電壓和電流情況；與整車控制器的通信；與充電機(jī)或快充樁通信；控制正主繼電器；控制電池加熱；喚醒應(yīng)答；控制充/放電電流。圖2-2-4主控盒（2）高壓盒高壓盒是“監(jiān)控”動(dòng)力蓄電池的總電壓和絕緣性能，主要功能如下：監(jiān)控動(dòng)力蓄電池的總電壓（繼電器內(nèi)外4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）；檢測(cè)高壓系統(tǒng)絕緣性能；監(jiān)控高壓連接情況（繼電器角閉合狀態(tài)檢查）；將以上項(xiàng)目監(jiān)控到的數(shù)據(jù)反饋給主控盒。（3）電壓和溫度采集單元電池低壓管理系統(tǒng)是“監(jiān)控”動(dòng)力蓄電池的單體電壓、電池組的溫度，主要功能如下：監(jiān)控每個(gè)單體電壓；監(jiān)控每個(gè)電池組的溫度；電量（SOC）值監(jiān)測(cè)；將以上項(xiàng)目監(jiān)控到的數(shù)據(jù)反饋給主控盒。（4）動(dòng)力蓄電池的輔助元器件主要包括動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)內(nèi)部的電子電器元件，如熔斷器、繼電器、電流傳感器、接插件等，如圖2-2-5所示。圖2-2-5動(dòng)力蓄電池的輔助元器件四、蓄電池管理系統(tǒng)的功能電池管理系統(tǒng)主要功能是對(duì)電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)電壓、電流、溫度以及SOC等參數(shù)采集、計(jì)算，進(jìn)而控制電池的充放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)，提升電池綜合性能的管理系統(tǒng)，是連接車載動(dòng)力蓄電池和新能源汽車的重要紐帶，如圖2-2-6所示。對(duì)于新能源車輛而言，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)電池組充放電的有效控制，可以達(dá)到增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)電池使用壽命，降低運(yùn)行成本，保證動(dòng)力蓄電池組的安全性和可靠性。圖2-2-6BMS的控制方式1.數(shù)據(jù)采集BMS采集的動(dòng)力蓄電池?cái)?shù)據(jù)，包括電壓、電流、溫度、絕緣性能等重要指標(biāo)。根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，主控制器將檢測(cè)蓄電池狀態(tài)、故障診斷、熱管理等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力蓄電池的工作性能。圖2-2-7所示，為某車型動(dòng)力蓄電池的信息采集器(BIC)。BIC的主要功能是電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測(cè)等。圖2-2-7動(dòng)力蓄電池信息采集器（1）電壓監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池有數(shù)百個(gè)電芯的串聯(lián)連接，需要許多通道來(lái)測(cè)量電壓。每個(gè)電芯組至少應(yīng)有一個(gè)電壓傳感器，如圖2-2-8所示，每個(gè)電芯組的電芯上都安裝有電壓采集信號(hào)線，這些信號(hào)線連接到BIC上，再通過(guò)BIC輸送到BMS，完成電芯的監(jiān)測(cè)，電芯的相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過(guò)診斷儀進(jìn)行讀取。圖2-2-8電芯電壓采集線安裝位置（2）溫度監(jiān)測(cè)溫度對(duì)動(dòng)力蓄電池性能影響較大，目前一般只能測(cè)得動(dòng)力蓄電池表面溫度，而動(dòng)力蓄電池內(nèi)部溫度需要使用熱模型進(jìn)行估計(jì)。溫度控制是通過(guò)測(cè)溫元件測(cè)得動(dòng)力蓄電池組不同位置的溫度，綜合溫度分布情況，然后系統(tǒng)儲(chǔ)存的熱管理系統(tǒng)控制電路進(jìn)行散熱。在動(dòng)力蓄電池包里面，每個(gè)電芯組都安裝了相應(yīng)的溫度傳感器，電芯的溫度可以通過(guò)診斷儀進(jìn)行讀取如圖2-2-9所示。圖2-2-9動(dòng)力蓄電池溫度傳感器安裝位置（3）電流監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車上用于監(jiān)測(cè)電流的部件主要是電流傳感器，電流傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理，檢測(cè)電流的感應(yīng)磁場(chǎng)，從而對(duì)電流大小進(jìn)行測(cè)量的，如圖2-2-10所示，同時(shí)對(duì)動(dòng)力蓄電池的電量狀態(tài)進(jìn)行判斷，防止使用過(guò)程中過(guò)充電或過(guò)放電情況的發(fā)生，避免影響電池組的使用壽命。圖2-2-10霍爾電流傳感器2.蓄電池狀態(tài)計(jì)算蓄電池狀態(tài)計(jì)算包括蓄電池荷電狀態(tài)(StateofCharge,SOC)和蓄電池健康狀態(tài)(StateofHealth,SOH)兩方面。SOC用來(lái)提示動(dòng)力蓄電池剩余電量，是計(jì)算和估計(jì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的基礎(chǔ)。SOH用來(lái)提示電池技術(shù)狀態(tài)，預(yù)計(jì)可用壽命等健康狀態(tài)的參數(shù)。如圖2-2-11所示是某車型儀表顯示的SOC。圖2-2-11某車型儀表顯示的SOC3.能量管理能量管理主要包括以電流、電壓、溫度、SOC和SOH為輸入進(jìn)行充電過(guò)程控制，以SOC、SOH和溫度等參數(shù)為條件進(jìn)行放電功率控制兩個(gè)部分。（1）充電控制管理是指BMS在充電過(guò)程中對(duì)充電電壓、充電電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的優(yōu)化控制，優(yōu)化的目標(biāo)包括充電時(shí)長(zhǎng)、充電效率以及充電的飽滿程度等。過(guò)充電不僅會(huì)引起動(dòng)力蓄電池性能下降，有時(shí)甚至?xí)鸢l(fā)熱或冒煙等。因此，需要監(jiān)視各電芯電壓，控制充電電流和再生電流不超越上限電壓，杜絕過(guò)充電。（2）放電控制管理是指在動(dòng)力蓄電池的放電過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)力蓄電池的狀態(tài)對(duì)放電電流大小進(jìn)行控制。例如，在動(dòng)力蓄電池荷電狀態(tài)小于10%的情況下，如果適當(dāng)限制動(dòng)力蓄電池的最大放電電流大小，盡管會(huì)對(duì)汽車的最高速度產(chǎn)生影響，但有利于延長(zhǎng)車輛的續(xù)駛里程。更為重要的是，這有利于延長(zhǎng)動(dòng)力蓄電池的壽命。4.安全管理安全管理監(jiān)控電池電壓、電流、溫度是否超過(guò)正常范圍，防止電池組過(guò)充、過(guò)放。在對(duì)動(dòng)力蓄電池組進(jìn)行整組監(jiān)控的同時(shí)，大部分車型的BMS已經(jīng)發(fā)展到對(duì)單體蓄電池進(jìn)行過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)熱等安全狀態(tài)管理。（1）過(guò)流保護(hù)也稱為過(guò)電流保護(hù)，指的是在充放電過(guò)程中，如果工作電流超過(guò)了安全值，則應(yīng)該采取相應(yīng)的安全保護(hù)措施。大多數(shù)的磷酸鐵鋰動(dòng)力蓄電池都支持短時(shí)間的過(guò)載放電，能在汽車起步、提速過(guò)程中提供較大的電流以滿足動(dòng)力性能的要求。但不同廠家、不同型號(hào)的動(dòng)力蓄電池所支持的過(guò)載電流倍率、過(guò)載持續(xù)時(shí)間都是不一致的。如表2-2-1所示為在不同電流值狀態(tài)下BMS做出的保護(hù)措施。表2-2-1BMS監(jiān)測(cè)電流及保護(hù)措施（2）過(guò)充過(guò)放保護(hù)指在動(dòng)力蓄電池的荷電狀態(tài)為100%的情況下，為了防止繼續(xù)對(duì)動(dòng)力蓄電池充電造成的動(dòng)力蓄電池?fù)p壞，而采取切斷動(dòng)力蓄電池的充電回路的保護(hù)措施。在另一方面，在動(dòng)力蓄電池的荷電狀態(tài)是0的情況下，若繼續(xù)對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行放電，也會(huì)對(duì)動(dòng)力蓄電池造成損壞，此時(shí)應(yīng)采取措施，切斷動(dòng)力蓄電池的放電回路，這就是過(guò)放保護(hù)。在實(shí)際操作過(guò)程中，過(guò)充過(guò)放保護(hù)有一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式，即設(shè)定充、放電的截止保護(hù)電壓，即如果檢測(cè)到的動(dòng)力蓄電池電壓高于或者低于所設(shè)定的門限電壓值，則及時(shí)切斷電流回路以保護(hù)電池。如表2-2-2所示為在不同的電壓下BMS做出的相應(yīng)保護(hù)措施。表2-2-2不同的電壓下BMS做出的相應(yīng)保護(hù)措施（3）過(guò)溫保護(hù)就是當(dāng)溫度超過(guò)一定限制值時(shí)對(duì)動(dòng)力蓄電池采取保護(hù)性的措施。過(guò)溫保護(hù)需要考慮環(huán)境溫度、動(dòng)力蓄電池的溫度以及每個(gè)電芯本身的溫度。由于溫度的變化需要一個(gè)過(guò)程，溫度控制往往也具有滯后性，因此溫度保護(hù)往往要考慮一些“提前量”。如表2-2-3所示為不同溫度狀態(tài)下BMS做出的保護(hù)措施。表2-2-3不同溫度狀態(tài)下BMS做出的保護(hù)措施（4）碰撞保護(hù)當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，蓄電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到碰撞信號(hào)大于一定閾值時(shí)，會(huì)切斷高壓系統(tǒng)主回路的電氣連接，同時(shí)通知電機(jī)控制器激活主動(dòng)泄放，從而使發(fā)生碰撞時(shí)的短路危險(xiǎn)、人員電擊危險(xiǎn)降低到最低。（5）高壓互鎖裝置高壓互鎖一般指高壓互鎖回路。BMS通過(guò)對(duì)低壓回路的狀態(tài)來(lái)檢測(cè)高壓部件、導(dǎo)線和插接器的電氣回路的連通性，判斷回路是否存在斷開(kāi)的現(xiàn)象，并及時(shí)斷開(kāi)高壓輸入端的控制器。（6）漏電保護(hù)在電動(dòng)汽車高壓回路上安裝有漏電傳感器，主要監(jiān)測(cè)與動(dòng)力蓄電池輸出相連接的負(fù)母線與車身底盤之間的絕緣電阻，來(lái)判定高壓系統(tǒng)是否存在漏電。圖2-2-12示為某車型漏電傳感器安裝的位置。漏電傳感器中有一個(gè)電阻，當(dāng)出現(xiàn)漏電時(shí)，漏電傳感器將漏電數(shù)據(jù)信息、通過(guò)CAN信號(hào)發(fā)送給BMS，再與BMS儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行對(duì)比，從而進(jìn)行漏電判斷。圖2-2-13所示為漏電傳感器的系統(tǒng)框圖。圖2-2-12某車型漏電傳感器安裝的位置圖2-2-13為漏電傳感器的系統(tǒng)框圖5.熱管理熱管理指在電池工作溫度超高時(shí)進(jìn)行冷卻，低于適宜工作溫度下限時(shí)進(jìn)行電池加熱，使電池處于適宜的工作溫度范圍內(nèi)。并在電池工作過(guò)程中總保持單體蓄電池間溫度均衡。對(duì)于大功率放電和高溫條件下使用的電池，電池的熱管理系統(tǒng)尤為必要。熱管理系統(tǒng)的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷兩種。本書(shū)重點(diǎn)介紹水冷式熱管理系統(tǒng)采用水冷的動(dòng)力蓄電池，會(huì)設(shè)計(jì)一套較為復(fù)雜的冷卻回路。如圖2-2-14所示是水冷式動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要部件包括散熱器、膨脹壺、電動(dòng)水泵(冷卻液泵)、冷卻液控制閥、加熱器和冷卻管路，以及相關(guān)的控制模塊(VCU、BMS和空調(diào)控制模塊)等。圖2-2-14水冷式動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)電池組溫度過(guò)高時(shí)，利用空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行先對(duì)電池組的冷卻液進(jìn)行降溫，再冷卻電池組；當(dāng)電池組溫度過(guò)低時(shí)，通過(guò)加熱電池組內(nèi)的冷卻液來(lái)讓電池組升溫。需要注意的是，整個(gè)電池組的冷卻液都是由電動(dòng)水泵來(lái)讓電池組內(nèi)冷卻液保持循環(huán)的。以下介紹冷卻系統(tǒng)關(guān)鍵部件電動(dòng)水泵和電子風(fēng)扇。電動(dòng)水泵如圖2-2-15所示，冷卻液循環(huán)的動(dòng)力元件對(duì)冷卻液加壓，促使冷卻液在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)，帶走系統(tǒng)散發(fā)的熱量。電子風(fēng)扇如圖2-2-16所示，作用是提高流經(jīng)散熱器、冷凝器的空氣流速和流量，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力，并冷卻機(jī)艙其他附件。圖2-2-15電動(dòng)水泵圖2-2-16電子風(fēng)扇以下介紹動(dòng)力蓄電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)在不同條件下的冷卻和加熱控制方法。=1\*GB3①常規(guī)冷卻控制。如圖2-2-17所示，冷卻液控制閥控制冷卻液循環(huán)不經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行常規(guī)冷卻。圖2-2-17動(dòng)力蓄電池常規(guī)冷卻=2\*GB3②增強(qiáng)冷卻控制。如圖2-2-18所示，冷卻液控制閥控制冷卻液循環(huán)經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)，冷卻液通過(guò)冷卻液制冷器對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行增強(qiáng)冷卻。圖2-2-18動(dòng)力蓄電池增強(qiáng)冷卻=3\*GB3③加熱控制。如圖2-2-19所示，冷卻液控制閥控制冷卻液循環(huán)經(jīng)過(guò)加熱器加熱冷卻液，對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行加熱。圖2-2-19動(dòng)力蓄電池加熱6.均衡控制由于電池的一致性差異導(dǎo)致電池組的工作狀態(tài)是由最差單體蓄電池決定的。在電池組各個(gè)電池之間設(shè)置均衡電路，實(shí)施均衡控制是為了使各單體蓄電池充放電的工作情況盡量一致，提高整體電池組的工作性能。如圖2-2-20所示為動(dòng)力蓄電池均衡效果。常見(jiàn)的均衡方式有消耗電阻方式、轉(zhuǎn)移電能型變壓器方式和轉(zhuǎn)移電能型電容器方式。此外，電芯本身發(fā)生故障，產(chǎn)生電壓差時(shí)，需要立刻進(jìn)行處理，確保安全。圖2-2-20蓄電池均衡效果7.通信功能通過(guò)BMS實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)和信息與車載設(shè)備或非車載設(shè)備的通信，為充放電控制、整車控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)，是BMS的重要功能之一，根據(jù)應(yīng)用需要，數(shù)據(jù)交換可采用不同的通信接口，如模擬信號(hào)、脈沖(PWM)信號(hào)、CAN總線或串行接口。8.人機(jī)接口根據(jù)設(shè)計(jì)的需要設(shè)置顯示信息以及車輛控制面板的按鍵、旋鈕等。BMS的主要工作原理可簡(jiǎn)單歸納為:數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)后，由電子控制單元(ECU)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，然后BMS根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令,并向外界傳遞參數(shù)信息。常見(jiàn)儀表顯示如圖2-2-21所示。圖2-2-21常見(jiàn)儀表顯示五、BMS的工作模式1.下電模式 下電模式是整個(gè)系統(tǒng)的低壓與高壓處于不工作狀態(tài)的模式。在下電模式下，蓄電池管理系統(tǒng)控制的所有高壓接觸器均處于斷開(kāi)狀態(tài)，低壓控制電源處于不供電狀態(tài)。2.準(zhǔn)備模式在準(zhǔn)備模式下，系統(tǒng)所有的接觸器均處于未吸合狀態(tài)。在該模式下，系統(tǒng)可接收外界的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、整車控制器、電機(jī)控制器、充電插頭開(kāi)關(guān)等部件發(fā)出的硬線信號(hào)或CAN報(bào)主控制的低壓信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制各高壓接觸器，從而使BMS進(jìn)入所需工作模式。3.放電模式BMS監(jiān)測(cè)到點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的高壓上電信號(hào)后，首先閉合主預(yù)充接觸器，進(jìn)入預(yù)充電狀態(tài)；當(dāng)主預(yù)充接觸器兩端電壓達(dá)到母線電壓的90%，且系統(tǒng)檢測(cè)到無(wú)故障時(shí)，立即閉合主接觸器，然后斷開(kāi)主預(yù)充接觸器，并進(jìn)入放電模式。4.充電模式BMS檢測(cè)到充電喚醒信號(hào)(ChargeWakeUp)時(shí)，系統(tǒng)即進(jìn)入充電模式。根據(jù)不同的充電模式(交流充電和直流充電)，按需接通交流充電接觸器或者直流充電接觸器，同時(shí)BMS要保證低壓控制電源持續(xù)供電。無(wú)論在充電狀態(tài)還是在放電狀態(tài)，蓄電池的電壓不均衡與溫度不均衡將極大地妨礙動(dòng)力蓄電池性能的發(fā)揮。在充電狀態(tài)下，極易出現(xiàn)電壓、溫度不均衡的狀態(tài)，充電過(guò)程中可通過(guò)電壓比較及控制電路使得電壓較低的電芯充電電流增大，而讓電壓較高的電芯充電電流減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓均衡的目的。溫度的不均勻性會(huì)大大降低動(dòng)力蓄電池組的使用壽命，因此，當(dāng)電芯溫度傳感器監(jiān)測(cè)出各電芯溫度不均衡時(shí)，可選擇強(qiáng)制風(fēng)冷的方式，實(shí)現(xiàn)電芯組內(nèi)氣流的循環(huán)流動(dòng)，以達(dá)到溫度均衡的目標(biāo)。5.故障模式故障模式是控制系統(tǒng)中常出現(xiàn)的一種狀態(tài)。由于車用動(dòng)力蓄電池的使用關(guān)系到用戶的人身安全，因而系統(tǒng)對(duì)于各種相應(yīng)模式總是采取“安全第一”的原則。BMS對(duì)于故障的響應(yīng)需根據(jù)故障等級(jí)而定：當(dāng)故障級(jí)別較低時(shí)，系統(tǒng)可采取報(bào)錯(cuò)或者發(fā)出報(bào)警信號(hào)的方式告知駕駛?cè)?；而?dāng)故障級(jí)別較高，甚至伴隨有危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)將采取斷開(kāi)高壓接觸器的控制策略。低壓蓄電池是整車控制系統(tǒng)的供電來(lái)源，無(wú)論是處于充電模式、放電模式還是故障模式，直流轉(zhuǎn)換器接觸器的閉合都可使低壓蓄電池處于充電模式，從而保證低壓控制系統(tǒng)工作正常。討論1.在沒(méi)有BMS的情況下動(dòng)力蓄電池會(huì)存在什么樣的安全隱患？2.蓄電池管理系統(tǒng)的功能主要有哪些？小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注

學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目三驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理認(rèn)知授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能及組成。2.能夠熟悉新能源汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.熟悉電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能及組成。2.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的認(rèn)知與拆裝。難點(diǎn)：1.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。2.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是新能源汽車核心技術(shù)之一，作為純電動(dòng)汽車唯一的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源，提供了車輛行駛?cè)康尿?qū)動(dòng)力，保證車輛的行駛動(dòng)力性、平順性等性能，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。在驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)的同時(shí)能夠具備回收制動(dòng)能量的作用，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在車輛制動(dòng)時(shí)，能夠?qū)④囕v的動(dòng)能通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)電特性轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)到車載電源系統(tǒng)中。一、知識(shí)準(zhǔn)備（一）、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能目前，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的三大核心部件之一。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率地將?dòng)力蓄電池的電量轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將車輪的動(dòng)能反饋到動(dòng)力蓄電池中。新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)不僅起電動(dòng)機(jī)的作用，還兼顧發(fā)電機(jī)的功能。駕駛車輛時(shí)，根據(jù)駕駛?cè)艘庠?，整車控制?有些車型不單獨(dú)設(shè)立該模塊，而是與電機(jī)控制器等集成設(shè)計(jì))判斷駕駛?cè)艘鈭D，相應(yīng)輸入前進(jìn)、倒退、起步、加速制動(dòng)等信號(hào),并發(fā)出控制指令給驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)為車輛提供驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整車的前行、倒車、停車和能量回收，以及駐坡等功能。（二）、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、變速器以及電機(jī)冷卻系統(tǒng)，向驅(qū)動(dòng)車輪提供轉(zhuǎn)矩，是純電動(dòng)汽車的唯一驅(qū)動(dòng)裝置。1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)是純電動(dòng)汽車的唯一動(dòng)力源，既可以作為電動(dòng)機(jī)又可以作為發(fā)電機(jī)。作為電動(dòng)機(jī)可將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，向外輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)后退；同時(shí)也可以作為發(fā)電機(jī)發(fā)電，在高坡下滑、高速滑行以及制動(dòng)過(guò)程中把勢(shì)能或者動(dòng)能通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。應(yīng)用在新能源汽車（電動(dòng)汽車）上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)（圖3-1-1）和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四種形式。圖3-1-1永磁同步電機(jī)2.電機(jī)控制器電機(jī)控制器通常位于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上部，如圖3-1-3所示，是按整車控制器的指令，根據(jù)駕駛?cè)瞬倏v變速桿加速踏板和制動(dòng)踏板等動(dòng)作，相應(yīng)輸入的前進(jìn)、倒退、起步、加速制動(dòng)以及各種檢測(cè)傳感器反饋的信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算邏輯判斷、分析比較等適時(shí)向功率轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出相應(yīng)的指令，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，使整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有效運(yùn)行。3.變速器純電動(dòng)汽車沒(méi)有像燃油汽車那樣的多檔變速器或無(wú)級(jí)變速器，常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配單檔固定齒輪比變速器，簡(jiǎn)稱單檔變速器或單級(jí)減速器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減速增矩作用。4.電機(jī)冷卻系統(tǒng)純電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)與回收能量的工作過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器在工作過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生熱量，會(huì)影響工作性能，因此，需要借助電機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，以保證電機(jī)的安全運(yùn)行和使用壽命。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制器冷卻系統(tǒng)。電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的功能是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器及其他部件（如車載充電機(jī)等）產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證其在要求的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定高效地工作。（三）、比亞迪秦EV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知比亞迪秦EV是2019年全新一代純電動(dòng)汽車，搭載了通過(guò)33111高集成化系統(tǒng)設(shè)計(jì),極限壓縮空間，標(biāo)準(zhǔn)化程度高的e平臺(tái)，第一個(gè)“3”代表前驅(qū)動(dòng)總成，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器以及變速器三者集成，稱為“驅(qū)動(dòng)三合一”，如圖3-1-2所示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器采用直連的方式，可以減少車輛在運(yùn)行過(guò)程中電纜線的能量損耗以及在能量回收過(guò)程中的損耗，因此，轉(zhuǎn)矩密度提升17%，功率密度提升20%，重量降低25%，體積降低30%，總成成本降低33%。圖3-1-2比亞迪秦EV前驅(qū)動(dòng)力總成四、討論1.想一想，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能是怎樣的？請(qǐng)簡(jiǎn)要描述。2.想一想，簡(jiǎn)要敘述純電動(dòng)汽車的冷卻系統(tǒng)?五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目三驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用、類型。2.能夠熟悉新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用、類型。2.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的認(rèn)知與拆裝。難點(diǎn)：1.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理。2.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是新能源汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的核心組件，用于實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)稱驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，它主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)控制器。從應(yīng)用角度看，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)與變速器、減速器等耦合形成了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已成為發(fā)展的主流。一、知識(shí)準(zhǔn)備（一）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用電機(jī)，也稱為電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是純電動(dòng)汽車的唯一動(dòng)力源，可向外輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)后退；同時(shí)也可以作為發(fā)電機(jī)發(fā)電（例如，在高坡下滑、高速滑行以及制動(dòng)過(guò)程中把勢(shì)能或者動(dòng)能通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能）。（二）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)新能源汽車采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有以下特點(diǎn)：1.體積小、功率密度大2.效率高、高效區(qū)廣、重量輕3.安全性與舒適度（三）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型電機(jī)從很早以前就已經(jīng)實(shí)用化，并且產(chǎn)品種類、形式也越來(lái)越豐富。按照電機(jī)電源供給進(jìn)行的分類，新能源電動(dòng)汽車中驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括四種類型:直流電機(jī)、永磁電機(jī)、交流異步電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)）及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。（四）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)動(dòng)力總成（即變速驅(qū)動(dòng)單元，安裝在前機(jī)艙內(nèi)）的齒輪減速機(jī)構(gòu)（即單檔變速器）直接傳遞給傳動(dòng)軸。動(dòng)力總成的分解圖如圖3-2-1所示。圖3-2-1動(dòng)力總成的分解圖四、討論1.什么是驅(qū)動(dòng)電機(jī)？驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理是怎樣的？請(qǐng)簡(jiǎn)要描述。2.什么是永磁同步電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)是什么呢?五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。

學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目三驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)3電機(jī)控制器認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車電機(jī)控制器的安裝位置。2.能夠熟悉新能源汽車的電機(jī)控制器的功能和結(jié)構(gòu)組成。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.熟悉電機(jī)控制器的安裝位置。2.掌握電機(jī)控制器的功能和結(jié)構(gòu)組成。難點(diǎn)：1.電機(jī)控制器的工作原理。2.電機(jī)控制器的認(rèn)知與拆裝。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入一輛純電動(dòng)汽車無(wú)法運(yùn)行，你的主管初步判斷電機(jī)控制器發(fā)生故障，讓你更換電機(jī)控制器總成，你能完成這個(gè)任務(wù)嗎？一、知識(shí)準(zhǔn)備（一）、電機(jī)控制器的功能大多數(shù)電動(dòng)汽車將驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器與控制模塊集成在一起，稱為電機(jī)控制器，簡(jiǎn)稱MCU。MCU通常位于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上部，作用是利用IGBT將動(dòng)力蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，然后輸出給電機(jī)，用于控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、運(yùn)轉(zhuǎn)方向（前進(jìn)及倒車）以及將電機(jī)作為逆變電機(jī)發(fā)電（減速及制動(dòng)時(shí)）進(jìn)行能量回收。MCU是電機(jī)的主控制模塊，通過(guò)CAN與整車控制器VCU形成通信，接收車輛行駛控制指令，同時(shí)利用各種傳感器采集信息，并將運(yùn)行狀態(tài)的信息通過(guò)CAN發(fā)送給整車控制器VCU，間接地控制車上相關(guān)系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)，MCU具備自身內(nèi)部故障的檢測(cè)和處理功能。（二）、電機(jī)控制器的組成電機(jī)控制器主要由接口電路、控件主板、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、超級(jí)電容、放電電阻、傳感器、殼體水道等組成。（1）控制主板(中央控制模塊)控制主板主要包括控制芯片及外圍電路、A-D采樣電路、IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路、位置檢測(cè)電路等幾部分。中央控制模塊，對(duì)外，通過(guò)對(duì)外接口，得到整車上其他部件的指令和狀態(tài)信息；對(duì)內(nèi)，把翻譯過(guò)的指令傳遞給逆變器驅(qū)動(dòng)電路，并檢測(cè)控制效果。（2）IGBT驅(qū)動(dòng)模塊絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）是一種快速切換大電流的半導(dǎo)體器件，也是控制電動(dòng)汽車(需要較大輸出功率)電機(jī)的最佳器件，被認(rèn)為是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一。（3）超級(jí)電容超級(jí)電容安裝在電機(jī)控制器內(nèi)一端，其功用是在接通高壓電路時(shí)給電容充電，保證電機(jī)工作時(shí)電壓的穩(wěn)定。（4）放電電阻放電電阻的作用是斷開(kāi)高壓電路時(shí)，通過(guò)電阻給高壓電容放電。放電電路發(fā)生故障時(shí)，會(huì)報(bào)放電超時(shí)導(dǎo)致高壓下電故障。在電機(jī)控制器工作時(shí)，放電電阻會(huì)一直消耗電容器電能。放電電阻一般在1000～1500Ω。（5）傳感器使用以下傳感器用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作信息，包括:電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、位置傳感器。（三）、電機(jī)控制器的控制邏輯電機(jī)控制器系統(tǒng)主要是由高壓配電、控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及相關(guān)的傳感器組成，其元件位置如圖3-3-1所示。電機(jī)控制器接受檔位開(kāi)關(guān)信號(hào)、加速踏板深度、制動(dòng)踏板深度、旋變等信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列的邏輯處理和判斷，來(lái)控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等。圖3-3-1驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)元件位置四、討論1.查閱資料，分析一下某一車型驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路？請(qǐng)簡(jiǎn)要描述。2.想一想，電機(jī)控制器的功能有哪些？五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。

學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目四充配電系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)1充電系統(tǒng)認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車充配電總成部件的識(shí)別。2.能夠熟悉新能源汽車充電系統(tǒng)的功能和基本結(jié)構(gòu)。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.熟悉新能源汽車充電系統(tǒng)的功能和基本結(jié)構(gòu)。2.掌握新能源汽車充電類型。難點(diǎn)：1.電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的工作原理。2.新能源汽車充電系統(tǒng)基本功能及要求。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入對(duì)于新能源汽車來(lái)講，充電系統(tǒng)是新能源汽車主要的能源補(bǔ)給系統(tǒng)，要想續(xù)駛里程跑的遠(yuǎn)，動(dòng)力蓄電池的儲(chǔ)能得跟得上，同時(shí)后續(xù)的充電操作也不能被忽略，充電時(shí)的安全性以及電網(wǎng)的承載能力是一個(gè)關(guān)鍵的制約因素。一、知識(shí)準(zhǔn)備（一）、純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)功能及要求1.新能源汽車充電系統(tǒng)功能充電系統(tǒng)是新能源汽車（包含純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車）的能源補(bǔ)給系統(tǒng)，為保障車輛持續(xù)行駛提供動(dòng)力能源。充電系統(tǒng)將地面電網(wǎng)進(jìn)行電力變換為新能源汽車充電，供給與動(dòng)力蓄電池額定條件相對(duì)應(yīng)的電力，完成新能源汽車對(duì)動(dòng)力蓄電池的充電。2.新能源汽車對(duì)充電裝置的要求（1）安全性當(dāng)電動(dòng)汽車充電時(shí),要確保人員的人身安全和蓄電池組的安全。當(dāng)電動(dòng)車輛充電時(shí),電動(dòng)車輛及充電設(shè)備要正確連接,便于在正常情況下使電能安全地從充電設(shè)備傳輸給車輛。即使在正常使用中有些疏忽,也不會(huì)給周圍的環(huán)境和人(尤其是充電的操作人員)帶來(lái)危險(xiǎn)。（2）使用方便充電裝置應(yīng)具有較高的智能性,不需要操作人員過(guò)多干預(yù)充電過(guò)程。（3）成本經(jīng)濟(jì)成本經(jīng)濟(jì)、價(jià)格低廉的充電設(shè)備有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車的成本,提高運(yùn)行效益,促進(jìn)電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。（4）效率高高效率是對(duì)現(xiàn)代充電裝置最重要的要求，效率的高低對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車的推廣使用具有重大影響。（二）、充電系統(tǒng)類型1.按充電設(shè)備位置分，純電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)類型有車載和非車載兩種。（1）車載充電車載充電指采用地面交流電網(wǎng)和車載充電機(jī)（也稱車載充電機(jī)）對(duì)動(dòng)力蓄電池組進(jìn)行充電。車載充電機(jī)一般設(shè)計(jì)為小充電率，充電時(shí)間長(zhǎng)（5～8h）。充電器和電池管理系統(tǒng)都安裝在車上，所以它們相互之間容易利用電動(dòng)汽車的內(nèi)部電路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。（2）非車載充電非車載充電，即地面充電，指利用專用或通用充電器、專用或公共場(chǎng)所用充電站等對(duì)動(dòng)力蓄電池組進(jìn)行充電。通常非車載充電機(jī)的功率、體積和質(zhì)量均比較大，以便能夠適應(yīng)各種充電方式。非車載充電機(jī)與蓄電池管理系統(tǒng)在物理位置上是分開(kāi)的。2.按充電方式分，純電動(dòng)汽車的充電方式有接觸式和感應(yīng)式兩種。3.按充電的時(shí)間分，純電動(dòng)汽車的充電類型有交流慢充（常規(guī)充電）和直流快充（快速充電）兩種。4.更換動(dòng)力蓄電池的方式充電難、充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)駛里程短的問(wèn)題，一直困擾著新能源(純電動(dòng))汽車用戶，特別是出租車及網(wǎng)約車。因此有的汽車廠家和專家提出解決方案:直接更換充滿電的動(dòng)力蓄電池，將更換下來(lái)的電池集中充電。（三）、充電系統(tǒng)的組成秦EV車型的交流充電系統(tǒng)由充配電總成中的車載充電機(jī)、充電口（交直流）、充電樁（含充電槍）、高壓電纜、低壓控制線束以及動(dòng)力蓄電池組成，如圖4-1-1所示。圖4-1-1比亞迪秦EV充電系統(tǒng)四、討論1.新能源汽車的充電系統(tǒng)都有哪些類型？請(qǐng)舉例說(shuō)明。2.想一想，分析一下常見(jiàn)的直流快充系統(tǒng)和交流慢充系統(tǒng)有什么特點(diǎn)?五、小結(jié)講授法案例法提問(wèn)法討論法視頻多媒體課件新能源汽車網(wǎng)站作業(yè)、討論、輔導(dǎo)答疑課后小結(jié)備注說(shuō)明：本頁(yè)用于某一章節(jié)或某一課教學(xué)實(shí)施方案的設(shè)計(jì)，該表可根據(jù)內(nèi)容加頁(yè)。注：1、本樣式供教師制作教案時(shí)填寫(xiě)，供教學(xué)管理部門檢查用，一式兩份，開(kāi)學(xué)初提交一份給各學(xué)院教務(wù)室，自己留一份；2、如教師提供的是教案詳案，本頁(yè)不夠?qū)?，可另附?nèi)頁(yè)，詳案格式可自行設(shè)計(jì)。學(xué)年第1學(xué)期新能源汽車構(gòu)造授課題目項(xiàng)目四充配電系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2交流充電系統(tǒng)認(rèn)知與拆裝授課方式（請(qǐng)打√）理論（） 討論（ ） 實(shí)驗(yàn)（ ） 習(xí)題課( 討論、參觀（ ） 其他（ ）授課時(shí)數(shù)教學(xué)目的與要求1.能夠準(zhǔn)確描述不同類型新能源汽車交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。2.能夠熟悉新能源汽車交流充電系統(tǒng)的工作原理。3.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，在新能源汽車項(xiàng)目實(shí)踐中，能夠分工合作，共同解決問(wèn)題，提高團(tuán)隊(duì)效率。4.具備一定的創(chuàng)新思維能力，能針對(duì)新能源汽車的未來(lái)發(fā)展提出創(chuàng)新性的建議，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)策。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.掌握新能源汽車交流充電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。2.能正確認(rèn)知比亞迪秦EV交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)：1.新能源汽車交流充電系統(tǒng)的工作原理。2.比亞迪秦EV交流充電系統(tǒng)的拆裝認(rèn)知。教學(xué)內(nèi)容及時(shí)間安排教學(xué)方法及手段新課導(dǎo)入對(duì)于EV車輛而言,其電能補(bǔ)充的方式有交流充電(俗稱"慢充")、直流充電(俗稱"快充")以及機(jī)械換電等方式，在面向個(gè)人用戶的私家車中，交流充電的方式尤為普遍。一、知識(shí)準(zhǔn)備（一）、交流充電系統(tǒng)概述交流充電，顧名思義就是指直接用電網(wǎng)220V交流電連接車輛給車輛充電，通過(guò)車載充電機(jī)將220V交流電轉(zhuǎn)為350V直流電給車輛動(dòng)力蓄電池進(jìn)行充電。交流充電裝置供給到車輛的是220V交流電，動(dòng)力蓄電池是高壓350V以上的直流電，要完成這個(gè)充電過(guò)程必須有一個(gè)車載裝置實(shí)現(xiàn)直流—交流逆變和升壓，這個(gè)車載裝置稱為車載充電機(jī)（OBC）。交流充電（慢充）主要是通過(guò)家用電源插頭和交流充電樁接入交流充電口，如圖4-2-1是純電動(dòng)交流充電系統(tǒng)示意圖。公共場(chǎng)所充電有交流車充電樁，家用充電使用小的充電盒，分為落地式、便攜式、壁掛式，如圖4-2-2所示。圖4-2-1純電動(dòng)交流充電系統(tǒng)示意圖落地式交流充電樁家用便攜式充電器家用壁掛式充電樁圖4-2-2不同類型交流充電樁（二）、新能源汽車交流充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)知秦EV車型的交流充電系統(tǒng)由交流充電口、充配電總成中的車載充電機(jī)、高壓電纜、低壓線束以及動(dòng)力蓄電池組成。秦EV車型的交流充電口安裝在右后側(cè)圍內(nèi)，充電口上端安裝有充電槍鎖電機(jī)及鎖拴。國(guó)標(biāo)交流充電口有7個(gè)端子，分別為CC、CP、N、L3、PE、L2、L1。秦EV車型交流充電口的定義如圖4-2-3所示。圖4-2-3秦EV車型交流充電口（三）、新能源汽車交流充電系統(tǒng)工作原理新能源汽車的動(dòng)力蓄電池的充電過(guò)程由電池管理器（BMC）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)。車載充電機(jī)工作狀態(tài)及指令均由BMC發(fā)出的指令進(jìn)行控制，包括工作模式指令、動(dòng)力蓄電池允許充電的最大電壓、充電允許最大電流、電池包加熱狀態(tài)的電流值等。（四）、交流充電的條件1）交流充電槍與交流充電口連接確認(rèn)信號(hào)正常；2）車載充電機(jī)供電電源正常（含AC220V和充電槍端的DC12V）及車載充電機(jī)低壓控制線束及本體正常；3）充電喚醒信號(hào)輸出正常（DC12V）；4）車載充電機(jī)、整車控制器、BMS之間通信正常，電池包正、負(fù)極接觸器閉合、BMC相車載充電機(jī)發(fā)送電流強(qiáng)度需求的指令；5）動(dòng)力蓄單體蓄電池之間的最高溫度與最低溫度差不超過(guò)5℃，且單體蓄電池的溫度>5℃；6）單體蓄電池最高電壓與最低電壓差＜0.03V（30mv）；7）電池組的絕緣阻值＞500Ω/V；8）高、低壓電路連接正常（遠(yuǎn)程控制