《电动汽车结构与检修》教案 项目二 电动汽车高压电系统防护（6课时）

《电动汽车电气设备构造与检修》电子教案PAGE《电动汽车电气设备构造与检修》教案课题2.1认识电动汽车整车高压电系统课时安排2课时授课班级21新能源2班授课类型理论讲授型学情分析1.知识：完成了新能源电动汽车概念与结构的学习，对新能源汽车有了一个初步认识。2.学习者：中职学生思维活跃，接受新生事物的能力较强，具有较大的可塑性。其次，中职生对新知识有极大地兴趣，具有较强的学习动机。3.教学方法与策略：采用项目教学策略，创设教学任务情景，理论实践一体化学习方式，达到理论知识和实践操作的融会贯通，从而提升学习者的综合职业技能。4.职业发展：明确学员的职业发展方向，引导学员树立正确的人生观和价值观。内容分析1.项目化教学设计：突出以工作过程为导向，以工作成效构成模块为主线，以职业能力为核心；教材结构着重反映产品构造和技能点，把工作岗位所需技能分成若干单元，从每个单元中选取若干典型任务，每个学习任务采用实例分析或案例导入的形式，通过学以致用的方式激励学生的学习兴趣。2.技能训练的设计：以行动导向展开，让学生以个体或小组合作的方式围绕明确的学习目标，通过完成一系列的综合性任务，掌握新的知识与技能、提高综合职业能力。实现“行动过程完整”（获取信息、制定计划、实施计划和行动反馈）和“手脑并用”（理论实践一体化学习）的教学方法。教学目标知识目标：1.了解电动汽车整车高压电安全的设计理念。2.理解高压电安全系统工作原理。3.了解国内外高压电标准与法规。技能目标：掌握电器安装和仪器的防护措施和操作注意事项。素养目标：通过对汽车高压电安全的设计理念，培养学员的安全意识。课程思政通过讲解高压的危害和注意事项，让学生在工作中要一丝不苟，培养学生的职业素养与职业认同感。教学重点电器安装和仪器的防护措施和操作注意事项教学难点高压电安全系统工作原理教学方法讲授法、演示法、项目教学法、任务驱动法、实践教学法学习方法自主学习法、合作学习法、小组协作学习法、探究性学习法教具准备多媒体教室、汽车设备相关实物教学过程（2课时）环节时长教学内容学生活动设计意图课前自主学习在学习通平台发布电动汽车整车高压电安全系统宣传片视频，布置操作任务:根据本学习目标对电动汽车高压电安全系统进行全面资料收集，并制作多媒体课件进行校园内宣传。认真观看学习通平台视频和完成操作任务做好课前准备导入课程（5分钟）播放视频：视频1：北汽新能源电动汽车高压系统工作原理技术解析；视频2：东南新能源汽车高压系统工作原理技术解析引入课题——认知电动汽车高压系统（安全规范、一丝不苟）让学生观看视频，明确学习目标通过视频案例的引入课题-认知电动汽车高压系统（安全规范、一丝不苟）认识高压电安全（25分钟）1.高压电安全概念高压电系统的功能是保证整车系统动力电能稳定的传输，并随时检测整个高压电系统的绝缘故障、断路故障、接地故障和高压故障等，以保证各高压设备和人员安全为首要任务，也是电动车辆产业化的关键技术之一。其中涉及与纯电动汽车安全有关的电气特性有：绝缘特性、漏电流、高压设备的过流特性、爬电距离及电气间隙等。纯电动汽车高压电安全保护的执行要点是，首先确保高压电源等的运行安全和高压电的接通必须具备既定的先决条件，以及基于外部故障诊断的自动断开和被动断开。图2-1为电动高压汽车示意图。2.高压电安全现状典型的电动汽车高压电气系统可将其分为两大部分：一是电动汽车自身的高压电系统，主要为电动汽车提供驱动动力、车载空调提供动力等；另一部分是电动汽车充电时的高压电气系统，主要功能是从电网获取电能，将其储存在动力蓄电池里面。一般情况下，可通过物理隔离的方法，如绝缘线缆、绝缘外壳或其他可防止直接接触高压线路的屏护等进行充分隔离。而在一些特殊情况下，这种保护作用会弱化，因此，必须通过某些方法对电气绝缘性能进行实时监测，从而及时采取措施来缓解这种弱化作用，如危险电压自动断开、危险电压手动断开、高压互锁设计、爬电距离、等电位联结等。在电动汽车高压电安全标准法规的制定方面，国际的两大标准化组织ISO、IEC和世界三大区域（美国、欧洲、日本）都早已开展了工作，并相继发布了一些标准。我国的国家标准委员会依据我国现状于2001年起发布了一系列有关电动汽车的国家标准，这些标准对电动汽车的许多方面做出了较详尽的规定。3.高压电安全意义高压电安全技术就是为了防止高压接触对人体造成触电伤害，高压电安全的合理设计可以使电动车产品符合相关安全要求，可以保证驾乘人员在电动车使用中的触电安全，同时可以保证相关从业人员的防触电危险。理解高压电安全的概念与意义让学员明白高压电安全的重要性规范高压安全操作，培养安全规范的意识和一丝不苟的工作态度。高压电安全系统方案（45分钟）电动汽车高压电系统主要包括动力蓄电池PACK、MCU、EM、OBC、DCDC、VCU、PDB、HL。1.高压电安全系统设计高压电安全设计分为主动安全设计和被动安全设计。（1）主动安全就是采用物理的方法将整车及动力系统相关部件绝缘，如图2-4所示。图2-4主动安全组成（2）被动安全是指车辆在出现故障之时能自行切断电源，其组成如下图2-5所示。图2-5被动安全组成2.高压电系统主要功能模块（1）具备预充回路，如下图2-6所示，降低系统因存在电容而造成大电流冲击；图2-6预充回路的设计（2）具备绝缘检测模块，如图2-7所示，在蓄电池管理系统（简称BMS）内，负责整个高压电系统的绝缘状态检测；图2-7绝缘电阻的测量（3）具备高压电系统下电后的主动高压余电泄放功能，如图2-8所示；图2-8主动放电等效电路（4）具备快慢充电口高压隔离功能，实现充电时充电口不带电，如图2-9所示；（5）具备高压互锁检测功能，互锁信号可由硬件判断实现。（6）高压接插件具备防误插措施，如图2-10所示。（7）高压电系统内的每一路高压回路需要设置必要的过载/短路保护装置，如图2-11所示--继电器、熔断器。理解高压电安全系统设计思路让学员理解电动汽车高压电安全系统设计理念，培养安全规范操作的意识高压电系统防护措施（15分钟）1.电器安装和仪器的防护措施对于触电危险的防护必须由两个互不干预的防护措施或一个加强的保护装置构成。这里可以应用以下这些防护措施。（1）基本保护所谓的基本保护通过覆盖包装，包裹或绝缘化杜绝了与带电部件的直接接触。覆盖包装或外壳必须符合与使用地点、应用区域相对应的保护标准。绝缘保护只能通过毁坏绝缘物质去除。（2）容错保护容错保护的保护装置应当防止在基本保护失效情况下产生的伤害以及导电部件上危险接触电压的产生。例如在家庭安装电路中的容错保护由一个电流自动断路器（在过高电流下短路）以及所有导体的“接地”构成。它具体体现为所有金属管路和其它房屋结构中的金属部件于一个总接地汇流排连接。插座上连接的用电器也同样通过电气设备的地线与一个电位均衡器相连。危险的电位差可以由此减弱甚至消除。额外保护在基本保护和/或容错保护失效的情况下，在使用者疏忽大意以及特殊条件下，例如故障电流保护系统能够提供额外的人员保护。RCD线路集成在电路的往、返回路中，它通过磁动势平衡互感器来对比往、返回路中的电流大小。当两路电流不相等时，电路就会被切断。在额定故障电流I=30mA介入工作的RCD线路提供了人员保护。2.仪器外壳的保护标准对于电子设备的外壳及包装需要按照其使用地点及使用功能满足不同要求。因此例如触碰防护，异物入侵防护和防水保护等重要属性都是由IP等级所确定，如图2-15的IP44所示。DIN标准EN60529和40050第9项（仅公路机动车）明确了相应IP码的标准。IP码由最少2项最多4项说明组成。具体数字意义详见表2-1和表2-2.3.对高压电系统进行操作时应遵守的注意事项所有橙色电缆都带有威胁生命的高压电；不要将浇淋水管或高压清洁水管正对着高电压组件；不要让润滑油、油脂、触点喷剂等接触到高压电接头；在靠近带高压电的组件附近进行操作时，要切断系统电源；在需要使用拆卸工具或锋利工具的焊接操作之前必须将系统断电；必须防止灰尘和湿气沾染到所有断开的高压电连接装置；高压电连接装置必须始终保持干燥且由裸金属制成；必须用螺丝刀或其他工具把接触表面清理干净（接触表面的刮痕会产生过渡电阻）。高压电系统进行操作时还应注意：务必更换受损的电缆，身体上或身体内佩戴电子/医疗生命和健康维持设备（如起搏器）的人员不得操作高压电系统（包括点火系统）；所有使用的测量仪器应适当而且是经过批准的；小心操作潮湿的高压电系统；道路用盐和水会形成具有高导电性的电解液，如果高压电系统受损或者存在接地故障，尤其是在湿润的情况下，系统会威胁生命安全；环境中的湿度过大对高压电系统来说是一个严重的问题，因为在这种情况下所有组件表明都会有附有水汽。（此现象的一个显著迹象是：所有车窗都蒙上一层水汽。）观看图片、实物或视频，理解电器安装和仪器的防护措施以及注意事项让学生学会电器安装和仪器安全操作的防护措施以及注意事项课后拓展知识拓展：“刀片电池”的构造和原理？小组协作，让学生查阅资料，自主探索学习。自主探索学习，完成内容回顾《电动汽车电气设备构造与检修》教案课题2.2电动汽车高压安全操作课时安排4课时授课班级21新能源2班授课类型理实一体型学情分析1.知识：完成了电动汽车整车的高压电系统的学习，为高压安全操作奠定基础。2.学习者：中职学生思维活跃，接受新生事物的能力较强，具有较大的可塑性。其次，中职生对新知识有极大地兴趣，具有较强的学习动机。3.教学方法与策略：采用项目教学策略，创设教学任务情景，理论实践一体化学习方式，达到理论知识和实践操作的融会贯通，从而提升学习者的综合职业技能。4.职业发展：明确学员的职业发展方向，引导学员树立正确的人生观和价值观。内容分析1.项目化教学设计：突出以工作过程为导向，以工作成效构成模块为主线，以职业能力为核心；教材结构着重反映产品构造和技能点，把工作岗位所需技能分成若干单元，从每个单元中选取若干典型任务，每个学习任务采用实例分析或案例导入的形式，通过学以致用的方式激励学生的学习兴趣。2.技能训练的设计：以行动导向展开，让学生以个体或小组合作的方式围绕明确的学习目标，通过完成一系列的综合性任务，掌握新的知识与技能、提高综合职业能力。实现“行动过程完整”（获取信息、制定计划、实施计划和行动反馈）和“手脑并用”（理论实践一体化学习）的教学方法。教学目标知识目标：1．掌握常用仪表及工具设备的使用2．掌握人身防护用具的使用3．掌握电气操作资质及其相关要求技能目标：1.学会万用表、绝缘测试仪的使用2.掌握电动汽车的相关安全检测方法素养目标：强化维修人员的操作规范，培养学员的安全意识。课程思政高压操作危及生命，通过理虚实结合完成高压安全操作，培养安全规范的意识和一丝不苟的工作态度。教学重点万用表、绝缘测试仪的使用电气操作资质及其相关要求教学难点万用表、绝缘测试仪的使用电动汽车的相关安全检测教学方法讲授法、演示法、项目教学法、任务驱动法、实践教学法、示范教学学习方法自主学习法、合作学习法、小组协作学习法、探究性学习法、行动学习法教具准备多媒体教室、万用表、绝缘测试仪教学过程（4课时）环节时长教学内容学生活动设计意图课前自主学习在学习通平台发布安全操作电动汽车整车高压电安全系统示范视频，布置操作任务:根据本学习目标对操作电动汽车高压电安全系统注意事项进行全面资料收集，并制作多媒体课件进行小组讨论。认真观看学习通平台视频和完成操作任务做好课前准备导入学习任务（5分钟）电动汽车维修与燃油车有很大的区别，电动汽车维修更多地需要测试控制器和执行数据，根据数据来判断车辆的故障原因，那么电动汽车维修需要使用哪些绝缘工具，以及电动汽车专业检测设备？这样才能确保检修过程中人物和设备安全。接下来任务就是学会使用电动汽车检修工具使用和电动汽车安全操作。引入课题——安全操作电动汽车高压系统（安全规范、一丝不苟）引导学员思考导入课程主题-安全操作电动汽车高压系统（安全规范、一丝不苟）电动汽车专业检测设备（25分钟）1.万用表万用表是用于测量电压、电流、电阻等参数的测量仪表。用来检测车辆电子电气零部件的状态与性能十分重要。很多万用表也可以自带测量电容、二极管、三极管等功能。数字式万用表的优点：是耐用、精度相对较高而且操作者更容易读取数据。适用于测量电压、电流和电阻。测量参数和量程用一个旋转开关来设定。在许多测量仪表中能够自动切换。仪表中常常带有分段形式的模拟显示。万用表使用时的常规注意事项：表笔破损必须更换并换上同样型号或相同电气规格的表笔。在使用表笔时您的手指必须放在表笔手指保护环之后；当仪表在直流电压或交流有效值电压下工作时应多加小心此时会有电击的危险；应将仪表置于正确的档位进行测量，严禁在测量进行中转换档位以防损坏仪表；不允许使用电流测试端子或在电流档去测试电压。2.绝缘测试仪（兆欧表）兆欧表是电力、邮电、通信、机电安装和维修以及利用电力作为工业动力或能源的工业企业部门常用而必不可少的仪表。它适用于测量各种绝缘材料的电阻值及变压器、电机、电缆及电器设备等的绝缘电阻。测量准备工作：当被测对象接有电源时，在测量之前应将其退出运行状态，切断电源，绝对不准被测对象带电进行测试，不然的话，非但测不准绝缘电阻，还将损坏兆欧表并造成人身触电事故及其他事故。只有在被测对象自身不带电又不可能受到其他电源感应而带电的情况下，才能进行绝缘电阻的测量。为确保测试结果的准确性，对被测对象的测量部分必须进行清洁处理，应消除一切积尘、油污和锈迹，减小接触电阻，保证电接触的可靠性和准确性。接线规则：兆欧表上的三个端钮“L”（线路）、“E”（地线）和“G”（屏蔽）与被测对象之间应当正确地进行连接，不可随意颠倒，否则将给测量带来很大的误差，甚至造成无法测量。通常，“L”端连接被测对象的高电位（导电工作部分），“E”端连接被测对象的外壳或低电位，“G”端连接被测对象的保护遮蔽部分或其他不参加测量的部分。摇测与读数：把兆欧表置于水平且稳固的地方，对于手摇式兆欧表，转动摇柄由慢渐快达到并保持120转/分钟的速度，允许有±20%的变化范围，但切忌忽快忽慢，否则表针会摇摆不定。对于普通电器的测量，在测量一分钟后待指针指示稳定或显示的数字基本上不再跳变时，即可从刻度尺或显示屏上读出被测对象的绝缘电阻值。对于大电容量被测对象，应使摇柄的转速尽可能地保持稳定，使指针尽量减小摆幅，无论何种兆欧表，正确的结果应该在测量一至三分钟之后，而且表针或显示的数字的确稳定不变时的读数为准。由于测试过程受被测对象的结构、绝缘材料的成分、泄漏电流各组分的比例关系、测试环境等诸多复杂因素的影响，所以，为确保绝缘电阻测试结果的可靠性，最好能重复测量两次以上。观摩教学过程，演示仪器设备的操作使用让学会万用表、绝缘测试仪的操作使用人身防护用具（10分钟）图片演示教学或示范操作1.常用的高压电操作防护用品。警示牌、绝缘手套、隔离栅、绝缘鞋、防护眼镜、绝缘帽、绝缘垫、绝缘工具等防护用品的操作使用要求。2.高压用电警示标志按照高压电操作规范，在进行高压电操作时必须根据固有危险性对所有带高电压的组件进行标识。某些情况下需提供额外信息标志，尤其是在高压蓄电池上，通过看图即可明白其含义。车辆标识、维护工作区域安全，维修车间内配备有高压装置的车辆，必须做上标识表明该车属于带有高压系统的车辆，并且阐述清楚车辆目前处于怎样的状态。各种标识的作用及可执行的操作3.作业前场地准备维修区域仅允许具备足够资质和知识的人员对车辆高压电气系统进行操作。仅允许单独的房间或实验室或者分割并标识的独立区域，并按表2-5作业流程做好作业前场地准备。认知听讲做好笔记分组轮流练习认知听讲做好笔记熟悉人身防护用具的含义及使用要求电气操作资质（20分钟）1．电动汽车维修操作资质有权利在车间内参与电动汽车维修维护的人员分为两个级别。电动汽车电气作业中的一般准则。2.电动汽车的