《电动汽车结构与检修》教案 5.1电动汽车上电与下电功能控制（4课时）

《电动汽车电气设备构造与检修》电子教案PAGEPAGEPAGE2《电动汽车电气设备构造与检修》教案课题5.2电动汽车上电与下电功能控制课时安排4课时授课班级21新能源2班授课类型理论+实践学情分析1.知识：了解了电动汽车整车控制器功能及工作原理，为电动汽车上下电控制奠定基础。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.了解整车上下电的作用和相关零部件组成。2.掌握整车上下电工作流程。3.能够完整描绘整车上下电的每个步骤。技能目标：能够描绘整车上下电的每个步骤。能够协作完成整车上下电。素养目标：树立严谨的工作态度，树立执着专注的工作作风。课程思政结合我国控制器制造技术，和国外技术形成对比，激发执着专注、争创一流的勇气。教学重点整车上下电教学难点低压上电及唤醒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、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、汽车维修教学实训室、汽车设备相关实物教学过程（2课时）环节时长教师活动学生活动设计意图课前自主学习1.在学习通上传自主学习资料2.布置课前学习任务完成学习通平台任务1.借助网络教学平台实现线上线下无缝对接，提高课堂教学效率2.帮助学生了解知识架构，认识自身知识薄弱点，提升自主学习的能力。整车控制系统功能及作用简介（25分钟）（1）整车控制器（VCU）的功能（1）整车控制器（VCU）的功能整车控制器（VCU）是整个汽车的核心控制部件，相当于汽车的大脑。它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，整车控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。因此整车控制器的优劣直接决定了车辆的稳定性和安全性。（2）整车驾驶工况需求VCU主要控制整车运行工况：整车启动、低速走行、平路爬坡、加速或爬坡、定速、减速、停车等待等。（3）VCU控制原理图VCU接收外部零部件信号，实现各种功能。了解功能整车上下电过程（15分钟）1.整车上下电过程整车上下电包括低压上电与下电、各控制器唤醒与休眠、高压上电与下电，整个过程涉及到整车所有控制单元，包括整车控制器VCU、电机控制器MCU、动力蓄电池控制系统BMS、DC/DC转换器、车载充电机OBC、空调系统AC与PTC、组合仪表ICU、远程监控系统T-BOX等。整车上下电过程是由VCU协调各个控制器，使各控制器按顺序合理地接通或断开控制电信号，使车辆上的各个高压继电器闭合或断开，从而使车辆能够正确地完成“启动”和“关闭”动作，同时进行信息交互和故障检测。整车上下电过程必须保证逻辑正确、顺序正确、故障检测合理有效。理解整车上下电过程分析讲解，让学员了解整车上下电过程的同时，引导学生树立执着专注的工作作风。低压上电及唤醒原理（30分钟）2.低压上电及唤醒原理电动汽车要能正常启动，动力蓄电池就需要对外供电。为了保证供电安全，整车控制系统必须在确保整车主要高低压部件正常的情况下才会使动力蓄电池的正负极继电器闭合，从而对外输出高压电。VCU被唤醒将会与其他系统进行信息交互，检测正常后才会使高压继电器闭合而对外供电。电动车唤醒整车控制器的方式通常有四种，即点火开关唤醒、快充唤醒、慢充唤醒和远程APP唤醒。（1）整车低压供电原理车辆低压控制器的供电途径有三种。1）由蓄电池直接供电，主要有整车控制器VCU、电池管理系统BMS、DC/DC、空调系统A/C、电池控制器MCU等。2）由VCU控制低压电器，低压继电器闭合后12V蓄电池会给水泵、真空泵、冷却风扇供电。3）DC/DC将电池包的高压电转换为12V低压电再供给车上的各个控制器。（2）非充电模式下各控制器唤醒原理非充电模式下控制唤醒主要通过钥匙IGON继电器唤醒。当启动开关或钥匙打到ON档，IGON继电器将会闭合，12V电池的电会通过控制线输入到各个控制器的唤醒引脚，从而将各个控制器唤醒（除了车载充电机OBC）。（3）慢充模式下各控制器唤醒原理慢充模式下控制器唤醒主要有慢充OBC唤醒和BMS唤醒。1）慢充唤醒是指当交流慢充桩上的充电枪插入到车辆上的慢充座后，慢充桩会与车载充电机进行握手交互，交互完成后，车载充电机会输出12V唤醒信号将BMS唤醒。2）BMS唤醒是指BMS被慢充座唤醒后，BMS输出12V唤醒信号将VCU、MCU等其他控制器唤醒，以使整车达到可以充电的状态。（4）快充模式下各控制器唤醒原理快充模式下主要有快充唤醒（直流快充桩唤醒）和BMS唤醒。1）快充唤醒是当直流快充桩上的充电枪插入到车辆上的快充座后，快充插座会输出12V唤醒信号将BMS唤醒。2）BMS唤醒是指BMS被快充座唤醒后，与快充桩进行握手交互，交互完成后，BMS输出12V唤醒信号将VCU、MCU等其他控制器唤醒，以使整车达到可以充电的状态。（5）远程模式下各控制器唤醒原理远程模式下控制器唤醒主要有T-BOX唤醒及BMS唤醒。1）远程APP发送唤醒信号给T-BOX，T-BOX发送12V唤醒信号唤醒BMS。2）BMS被唤醒后，与T-BOX进行交互，交互完成后发送12V唤醒信号唤醒车上的其他控制器。理解低压上电及唤醒原理分析讲解，让学员熟悉低压上电及唤醒原理高压供电原理（20分钟）3.高压供电原理电动汽车的高压部件主要有动力电池包、电机及电机控制器、DC/DC、空调压缩机、PTC、车载充电机OBC、高压配电盒，如图所示。电池包内部包含维修开关、主正继电器K1、预充继电器K2、主负继电器K3以、预充电阻、以及几个位置的高压检测点等高压元件。（1）高压检测点的作用1）高压检测点V1位于高压主正和主负继电器内侧，测量动力电池包总电压，也可用于判定MSD是否断路。2）高压检测点V2位于主负继电器外侧，另一点位于预充继电器与预充电阻之间，用于判定预充继电器是否粘连、负极继电器是否断路、预充电电阻是否短路、预充继电器是否断路。3）高压检测点V3位于动力蓄电池直流母线输出两端，用于判定正极继电器是否粘连。（2）预充电电路的作用预充电电路的作用是为了防止在高压继电器闭合瞬间形成的强电流和高压对高压回路中的控制器形成冲击，导致高压电路瞬间造成器件损毁。预充电电路通过整车控制器VCU在供电过程中控制相应高压接触器通断时序，达到高压系统安全供电的目的。（3）高压接触器的控制顺序首先是整车控制器发指令给BMS控制负极接触器接通后，BMS会再控制预充电继电器闭合，当BMS判断预充电结束后，再控制正极继电器闭合，同时断开预充电继电器断开，这样完成了动力蓄电池高压供电。理解高压供电原理分析讲解，让学员熟悉高压供电原理，同时强调高压检测操作流程，引导学生树立精益求精的工作作风。整车上下电流程图（25分钟）4.整车上下电流程图整车上下电流程由整车控制器VCU控制，整车控制器VCU唤醒方式有四种，包括点火开关IGON唤醒、快充唤醒、慢充唤醒、远程APP唤醒，唤醒之后的控制过程近似，下面仅以点火开关唤醒整车控制器的方式来介绍整车上下电流程，如图5-7所示。（1）上电流程当按下启动按钮或钥匙旋转到Start档，松开后回到ON档，且档位处于N档，整车开始高压供电检测。整车控制器被唤醒后会进行模式判断，如果此时充电枪插在充电口上，会判断为充电模式，此时将不会进入行车模式，上高压的流程会继续，以便车辆能正常充电。当整车模式被判断为运行模式后，整车控制器进行初始化并完成自检；之后整车控制器会判断其他控制器自检是否正常，并判断整车是否有不允许上高压的故障；如果无故障VCU发送BMS高压继电器闭合指令，BMS先闭合主负继电器和预充继电器，判断预充完成后再闭合主正继电器；主正继电器闭合后各高压用电器会反馈高压状态是否正常，高压状态正常后，如果档位在N档、有START信号并且有踩刹车，VCU将会控制车辆进入可行车模式。（2）下电流程整车下电流程如图5-8所示，当钥匙打到OFF档或ACC档，VCU会执行整车下电流程。首先VCU会给车上的高压用电器发送停机指令，使它们停止工作；当车速小于一定值且电池包输入电流小于一定值时，VCU会发送断开高压继电器指令给PTC及电池包，电池包会执行断高压继电器指令；当确认电池包高压继电器断开后，VCU会发送主动放电指令给MCU，MCU完成主动放电动作后，VCU会发送休眠指令给MCU及