《新能源汽车电机及控制系统检修（第2版）》教案 第8课 能量传递系统和冷却系统（一）

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课题能量传递系统和冷却系统（一）——能量传递系统检修课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解能量传递系统的组成（2）掌握能量传递系统的检修方法（3）会对变速器进行拆装（4）会对TCU和EGSM进行故障诊断素质目标：（1）增强规范操作、安全操作的意识（2）养成好学上进、开拓创新的工作作风教学重难点教学重点：能量传递系统的组成、检修方法及对TCU和EGSM进行故障诊断教学难点：会对变速器进行拆装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：传授新知（28min）课堂讨论（10min）第2节课：实践操作（40min）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——能量传递系统的检修”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，收集能量传递系统的相关资料，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】使用文旌课堂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案例导入

（5min）【教师】讲述“产学研合作，推进技术攻关”的案例，然后提出以下问题：（1）高扭矩输出镁合金变速器壳体有哪些优越性？（2）促进产学研合作顺利实施的必要条件是什么？【学生】聆听、思考、举手回答通过与本任务相关的案例引出任务，激发学生的学习兴趣，让学生带着相关背景去探索新知识传授新知

（28min）【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解能量传递系统的组成、检修方法及对TCU和EGSM进行故障诊断的方法4.1.1能量传递系统的组成在新能源汽车中，产生转矩、传递转矩的所有组件构成了能量传递系统，它既包括电机及控制系统的驱动电机、电机控制器、变速器，以及动力电池、驱动半轴、传动轴、发动机、发电机等机构，还包括发挥控制作用的通信系统及电路等。其中，驱动电机、发动机等发挥产生转矩的作用，变速器、驱动半轴、传动轴等发挥传递转矩的作用。相较于传统汽车的能量传递系统，新能源汽车的能量传递系统具有以下特点：一是在组件的连接方式方面，电气连接部分地取代了机械连接；二是驱动电机输出的转矩、转速之间具有特定的关系，非常符合车辆驱动的需求，因此新能源汽车对变速器功能的要求降低。下面针对新能源汽车的特点，重点介绍其变速器、变速器控制单元、通信系统及电路等组成。1．变速器及其控制单元1）变速器变速器介于驱动电机和驱动半轴之间，主要由主轴、副轴、差速器、箱体等组成。（1）主轴：又称输入轴，是动力进入变速器的轴。动力从驱动电机经主轴进入变速器，并由主轴上的齿轮传递给副轴，带动副轴运动。（2）副轴：又称中间轴，是连接主轴与差速器，将能量从主轴传递给变速器的轴。（3）差速器：使左右或前后驱动轮以不同转速转动的机构。差速器主要由半轴齿轮、行星齿轮、齿轮架、输出轴等组成。变速器主要发挥两个作用：一是将驱动电机的动力传给驱动半轴，起到降低转速、增大扭矩的作用；二是变速器内部的差速器可以满足车辆转弯及在不平路面上行驶的需求，使左右驱动轮以不同的转速旋转，以保证车辆的平稳运行。2）变速器控制单元变速器控制单元（transmissioncontrolunit，简称TCU）是用于控制变速器工作方式的电子装置。TCU是以单片机为核心，由电源电路、检测电路、通信电路、驱动电路等组成。电源电路为TCU提供电源，检测电路用于接收传感器的信号，通信电路负责与VCU保持信息交流，驱动电路直接控制变速器运行，而单片机负责调控所有电路。下面介绍TCU的两种工作情况。（1）驾驶人操作挡位器（见下图）进入P挡（驻车挡），挡位器将驻车的请求信号发送到VCU，VCU结合当前驱动电机转速及车速判断是否存在驻车条件。当存在驻车条件时，VCU发送驻车指令到TCU，TCU根据驻车条件控制驻车电机进入P档，锁止变速器。驻车完成后，TCU将收到变速器发出的P挡位置信号，并将此信号反馈给VCU，完成换挡过程。挡位器（2）驾驶人操作挡位器退出P挡，挡位器将解除驻车的请求信号发送到VCU，VCU结合当前驱动电机转速及车速判断是否存在解除驻车条件。当存在解除驻车条件时，VCU发送解除驻车指令到TCU，TCU根据解除驻车条件控制驻车电机退出P挡，启动变速器。解除驻车完成后，TCU将收到变速器发出的挡位位置信号，并将此信号反馈给VCU，完成换挡过程。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述驻车电机驻车电机：在P挡下可将差速器的输出轴锁定在变速器箱体上的机构。退出P挡后，驻车电机通电并转动，可解除对变速器的锁止。【学生】聆听、思考2．通信系统及电路通信系统及电路主要包括增强全球移动通信系统、控制器局域网络、本地互联网络等。（1）增强全球移动通信系统（extendedglobalsystemformobilecommunication，简称EGSM）是传统全球移动通信系统的扩展，突破了多种移动设备之间难以共享信息的瓶颈，可为多种移动设备提供通信服务，并能在多个无线电频段下工作。（2）控制器局域网络（CAN）是一种用于汽车电子控制装置之间交换信息的串行通信网络，它属于现场总线的范畴，是国际上应用最广泛的现场总线之一。（3）本地互联网络（localinterconnectnetwork，简称LIN）是一种低成本的串行通信网络，用于实现分布式电子系统控制，是对现有汽车网络（如CAN）的一种补充。4.1.2能量传递系统的检修1．变速器的拆装变速器故障主要包括变速器异响、换挡时冲击过大、车辆加速异常等。当仪表显示变速器故障时，应先根据故障诊断仪的指示进行检查，必要时将变速器拆下，检查其各个部件。变速器的安装步骤与拆卸步骤相反。以变速器的拆卸过程为例，其步骤如下。（1）拆卸TCU插头，以防止拆卸过程中启动变速器。（2）将变速器箱体内的润滑油排放干净。（3）交错拧开变速器箱体与驱动电机之间的固定螺栓，分离变速器箱体与驱动电机。注意采取相关的保护措施，防止磕碰。（4）取下变速器箱体，并将其用螺栓固定在专用工作台上，以保证主轴、驱动半轴及变速器箱体的凸点没有接触磨损。（5）交错拧开连接变速器前、后箱体的固定螺栓，将前箱体与后箱体分离。（6）拆卸并分解差速器。分解差速器的过程包括拆卸并检查输出轴、轴承、半轴齿轮等部件。（7）拆卸副轴、副轴轴承、主轴及油封。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述没有配置TCU的车型拆卸变速器注意事项、排放润滑油及更换油封注意事项（1）部分车型没有配置TCU，对于此类车型，在拆卸变速器前应断开低压蓄电池的负极线，拔下电机控制器的低压连接器，并做好高压安全防护。（2）排放润滑油的时候应使用器皿收集液体，以防止润滑油污染地面，且可以回收利用润滑油。（3）油封是一次性零部件，每次拆卸后应安装新的油封。【学生】聆听、思考2．TCU故障诊断TCU故障主要包括通信故障、电源故障等，它们的诊断流程类似。下面以吉利帝豪EV450纯电动汽车为例，介绍TCU通信故障的诊断流程。（1）用故障诊断仪检测TCU，确定是否输出故障码。若输出故障码，则根据故障码进行维修；若没有输出故障码，则检查低压蓄电池。（2）测量低压蓄电池的电压，检查其是否符合标准值（11～14V）。若电压不符合标准值，则给低压蓄电池充电或检查低压蓄电池的充电装置；若电压符合标准值，则检查保险丝。（3）查看保险丝是否熔断。若保险丝熔断，则先检查保险丝的线路是否存在短路故障。若有短路故障，则先排除短路故障，再更换新的保险丝。若更换保险丝后，TCU能正常工作，则结束故障诊断工作；若更换保险丝后，TCU仍不能正常工作，则检查TCU的电源电路。若保险丝未熔断，则检查TCU的电源电路。（4）操作启动开关使电源模式至OFF状态，断开TCU的线束连接器。操作启动开关使电源模式至ON状态，测量TCU的线束连接器与车身搭铁处之间的电压，检查其是否符合标准值（11～14V）。若电压不符合标准值，则修理或更换TCU的电源电路；若电压符合标准值，则检查TCU的搭铁电路。（5）操作启动开关使电源模式至OFF状态，测量TCU的线束连接器与车身搭铁处之间的电阻，检查其是否符合标准值（小于1Ω）。若电阻不符合标准值，则修理或更换TCU的搭铁电路；若电阻符合标准值，则检查TCU的通信电路。（6）断开低压蓄电池负极线，测量TCU与VCU之间相应端子的电阻，检查其是否符合标准值（小于1Ω）。若电阻不符合标准值，则修理或更换TCU的通信电路；若电阻符合标准值，则说明TCU存在其他问题，应更换TCU。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述TCU电源故障的诊断流程与TCU通信故障的诊断流程的区别TCU电源故障的诊断流程类似于TCU通信故障的诊断流程，但TCU电源故障的诊断不需要检查通信电路，且需注意区分这两类故障涉及的保险丝、连接器端子等，具体可查阅相应车型的维修手册。【学生】聆听、思考3．EGSM故障诊断EGSM故障主要包括通信故障和电源故障，通信故障又可以根据通信电路性质的不同分为CAN通信故障和LIN通信故障，它们的诊断流程类似。下面以吉利帝豪EV450纯电动汽车为例，介绍CAN通信故障的诊断流程。（1）用故障诊断仪检测EGSM，检查是否输出故障码。若输出故障码，则根据故障码进行维修；若没有输出故障码，则检查低压蓄电池。（2）测量低压蓄电池的电压，检查其是否符合标准值（11～14V）。若电压不符合标准值，则给低压蓄电池充电或检查低压蓄电池的充电装置；若电压符合标准值，则检查保险丝。（3）查看保险丝是否熔断。若保险丝熔断，则先检查保险丝的线路是否存在短路故障。若有短路故障，则先排除短路故障，再更换新的保险丝。若更换保险丝后，EGSM能正常工作，则结束故障诊断工作；若更换保险丝后，EGSM不能正常工作，则检查VCU的线束连接器。若保险丝未熔断，则检查VCU的电源电路。（4）操作启动开关使电源模式至OFF状态，断开VCU的线束连接器。操作启动开关使电源模式至ON状态，测量VCU的线束连接器与车身搭铁处之间的电压，检查是否符合标准值（11～14V）。若电压不符合标准值，则修理或更换VCU与低压蓄电池之间的连接线束；若电压符合标准值，则检查VCU的搭铁电路。（5）操作启动开关使电源模式至OFF状态，测量VCU的线束连接器与车身搭铁处之间的电阻，检查其是否符合标准值（小于1Ω）。若电阻不符合标准值，则修理或更换VCU的搭铁电路；若电阻符合标准值，则检查EGSM的电源电路。（6）断开EGSM的线束连接器。操作启动开关使电源模式至ON状态，测量EGSM的线束连接器与车身搭铁处之间的电压，检查其是否符合标准值（11～14V）。若电压不符合标准值，则修理或更换EGSM的电源电路；若电压符合标准值，则检查EGSM的搭铁电路。（7）操作启动开关使电源模式至OFF状态，测量EGSM的线束连接器与车身搭铁处之间的电阻，检查其是否符合标准值（小于1Ω）。若电阻不符合标准值，则修理或更换EGSM的搭铁电路；若电阻符合标准值，则检查EGSM与VCU之间的CAN通信电路。（8）检查EGSM与VCU之间的CAN通信电路，即测量EGSM与VCU之间相应端子的电阻，检查其是否符合标准值（小于1Ω）。若电阻不符合标准值，则修理或更换EGSM与VCU之间的CAN通信电路；若电阻符合标准值，则说明VCU可能存在问题，应更换VCU。更换VCU后，若EGSM能正常工作，则结束故障诊断工作；若EGSM不能正常工作，则说明EGSM存在其他问题，应更换EGSM。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述LIN通信故障的诊断及EGSM电源故障的诊断注意事项（1）LIN通信故障的诊断流程类似于CAN通信故障的诊断流程，但需注意区分这两类故障涉及的保险丝、连接器端子、通信电路等，具体可查阅相应车型的维修手册。（2）EGSM电源故障的诊断流程类似于EGSM通信故障，但电源故障的诊断不需要检查通信电路，也不需要更换VCU，且需注意区分电源故障和通信故障涉及的保险丝、连接器端子等，具体可查阅相应车型的维修手册。【学生】聆听、思考【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解能量传递系统的组成、检修方法及对TCU和EGSM进行故障诊断的方法课堂讨论（10min）【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：相较于变速器在传统汽车中发挥的作用，其在新能源汽车中发挥的作用有什么不同？【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实践操作（40min）【教师】组织学生扫码观看“变速器的拆卸”视频，然后带领学生到实操间进行实践操作1．情景描述为了适应新能源汽车产业的发展趋势，某汽车维修公司准备大力发展新能源汽车维修业务。小明在公司已经工作3年了，现在被提拔为公司新能源汽车维修部门的负责人。小明面对新的工作内容，发现新能源汽车与传统汽车明显不同的一点是其变速器较小。为了更全面地了解新能源汽车的变速器，小明决定和同事们一起进行变速器的拆卸和安装工作。2．准备工作（1）工具设备：拆装专用工具和设备。（2）台架车辆：电机及控制系统实训台、比亚迪e5纯电动汽车。（3）辅助资料：维修手册、教材。3．操作步骤1）拆卸步骤（1）断开低压蓄电池的负极线，拆卸电机控制器的低压连接器。（2）清理变速器箱体的润滑油：组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸放油螺塞，排放变速器箱体内的润滑油，如图所示。润滑油排放干净后，再拧紧放油螺塞。清理变速器箱体的润滑油组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，交错拧开变速器箱体与驱动电机之间的固定螺栓，并用橡胶锤敲松变速器箱体和驱动电机的连接部位，分离变速器箱体与驱动电机，如下图所示。拆卸变速器箱体（4）组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，安装变速器箱体与专用工作台之间的固定螺栓，将变速器箱体固定在专用工作台上，如下图所示。使用固定螺栓将变速器箱体固定在专用工作台上（5）组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，交错拧开连接变速器前、后箱体的固定螺栓，并用橡胶锤敲松前箱体和后箱体之间的连接部位，分离前箱体与后箱体，如下图所示。拆解变速器箱体（6）拆解差速器。①组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸差速器的固定螺栓，并使用起重装置取下差速器，如下图所示。拆卸差速器②使用内六角扳手，并组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸差速器的输出轴，如下图所示。拆卸差速器的输出轴③组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手、套筒头和三爪拉马，拆卸轴承，如图所示。拆卸轴承④取出半轴齿轮，如图所示。取出半轴齿轮（7）组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸副轴的固定螺栓，并取下副轴，如图所示。拆卸副轴（8）使用尖嘴钳取下副轴轴承的压板，并使用两爪拉马取下副轴轴承，如图所示。拆卸副轴轴承（9）组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，拆卸主轴的固定螺栓，并使用橡胶锤敲松主轴，再将其取下，如图所示。拆卸主轴（10）组合使用橡胶锤和油封起子敲松油封，并取下油封，如图所示。拆卸油封2）安装步骤（1）在油封安装处添加润滑油，平稳放置好油封，再组合使用橡胶锤和专用压板工具将油封压紧，如图所示。安装油封（2）将主轴放回原位，使用橡胶锤将其固定到位，并组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，安装主轴的固定螺栓。（3）将副轴轴承放回原位，使用橡胶锤将其固定到位，并使用尖嘴钳安装副轴轴承的压板。（4）将副轴放回原位，并组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，安装副轴的固定螺栓。（5）使用棘轮扳手、直杆套筒扳手、套筒头和内六角扳手，组装并安装差速器。（6）将前箱体与后箱体组装在一起，使用橡胶锤将两者固定到位，并组合使用棘轮扳手、直杆套筒扳手和套筒头，安装连接变速器前、后箱体的固定螺