《电动汽车结构与检修》教案 5.2电动汽车动力系统相关附件控制（2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5.3电动汽车动力系统相关附件控制课时安排2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：学习了电动汽车上下电的作用及相关零部件的组成，掌握了上下电的工作流程。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.理解电动汽车动力系统冷却方式和动力回收方式。2.熟悉电动汽车动力系统能量分配优先原则。3.能够根据输出输入功率计算系统效率。技能目标：能描述电动汽车动力系统冷却方式的工作过程素养目标：树立严谨的工作态度。激发学生勇于创新的勇气。课程思政结合我国控制器制造技术，和国外技术形成对比，激发勇于创新、争创一流的勇气。教学重点电动汽车动力系统冷却方式和动力回收方式教学难点驱动模式及能量回收模式的工作过程教学方法讲授法、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。动力系统能量分配原则（20分钟）1.动力系统能量分配原则（1）整车电器能量最优原则。为保证车辆能够正常工作，也为了保证电池的使用寿命，在电池电量较小时，整车控制器需权衡所有用电器的使用情况，以用电情况看，共分为4大系统，其优先级划分为：DC/DC系统>电池热管理>电机系统>驾驶舱内的乘客加热与冷却。1）DC/DC系统。DC/DC作为整车大多数控制器的电源，若其失效，意味着整车陷入瘫痪，控制器无法工作，故其功率使用优先级为最高。2）电池热管理。在温度极低/极高的环境下，温度对电池活性影响大，将会直接影响到电池的放电效率，久而久之，将会影响到电池的寿命，故部分能量必须用于电池的加热/冷却，以保证整车的正常行驶及使用寿命。3）电机系统。电机系统作为整车的执行机构，为整车的动力源，直接影响到整车的驾驶，但权衡电池寿命及控制器工作状态，其优先级略低于1及2。4)驾驶舱内的乘客加热与冷却。乘客的舒适性不影响整车的正常行驶，故其优先级最低。（2）功率与扭矩的匹配性计算因为电池是被动放电的载体，其自身无法控制输出电流大小，故需要整车控制器对电池放电能力进行约束。为释放电机的所有性能，在扣除附件系统所用的能量外，将电池能量全部用于电机的旋转。其中电机输出功率P1=T*n/9550(KW)，DC/DC输入功率P2(KW)，AC/PTC输入功率P3(KW),电池系统的输出功率P=U*I*0.001(KW)，由能量守恒原则可知：P=P1/ξ+P2+P3： 可以计算出：T=(P-(P2+P3))*ξ*9550/n; ξ为电机及电机控制器的系统效率认识动力系统能量分配原则分析讲解，让学员理解动力系统能量分配原则动力系统的冷却方式介绍（40分钟）2.动力系统的冷却方式介绍电动车在放电过程中，电机及其控制器会产生较大的热量，过高的温度将直接影响到高功率元件及电机的性能，对整车的动力性及动力系统的寿命都有较大的影响，故设计冷却系统，用于动力系统的冷却。动力系统的冷却方式主要是以水冷为主，下面介绍水泵及风扇与整车的匹配过程：（1）水泵1）水泵系统结构图。水泵的任务是让冷却液在整个散热系统中循环，而整个水冷循环经过多个功率器件，DX3BEV的水冷系统结构图如图5-9所示，冷却液由水泵流出，因行车过程中OBC不工作，无热量产生，温度较低，故OBC置于水冷系统的前段。电机在行车过程产生较大的热量，温度最高，置于水冷系统的末段，因为水冷系统为一循环系统，故水流又从电机重新流回水泵，以此循环。2）水泵调速方式。整车控制器根据电机不同的温度，整车控制器输出具有一定频率及占空比的脉冲信号至水泵控制器，水泵控制器将该脉冲信号放大后，驱动水泵工作，水流速度加快，达到冷却效果。(注：占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时所占的比例。占空比(DutyRatio)在电信领域中有如下含义：例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为0.25。)。逻辑框如图5-10所示：（2）风扇与散热器当动力系统的温度越来越高时，需要打开风扇进行冷却，风扇冷却装置的管道上附加热传导性能优异的散热片，以加速散热，因环境温度远小于引擎舱温度，风扇的运转使得环境温度直接吹向散热器，导致散热器内的高温冷却液得到冷却，从而达到散热调温的效果。3.排档状态与整车状态DX3BEV排挡系统共有3个状态，分别为D、R、N档，不同档位所对应的驱动状态不同，那么整车控制器是如何识别档位的呢？ （1）档位的检测与故障排查 ①档位检测。不同档位下，排挡系统识别旋钮档位状态，控制4根硬线SW1-4输出相应电压值，其中0代表低电平，1代表高电平，图5-12为排挡逻辑信号。图5-12排挡逻辑信号 ②故障排查：当仪表档位与物理档位位置不匹配时，需注意排挡所输出的信号电压值是否与上图匹配。 （2）档位行驶状态 ①当档位为D档时，车辆应为向前驱动，驱动速度最大值为140km/h。 ②当档位为N档时，车辆为停车状态，车辆无驱动力。 ③当档位为R档时，车辆应为向后驱动，驱动速度最大值为30km/h。观摩学习让学员熟悉动力系统的冷却方式的工作过程，引导学生思考除了水冷，还有其他方法可以进行冷却吗，从而引导学生创新，激发勇于创新的精神。整车工作模式分析（30分钟）4.整车工作模式分析根据制动踏板和加速踏板的输入信号，整车控制器发出控制指令，决定电机的工作模式。无论工作模式是何种，均是控制功率转换器功率装置的通断，功率转换器的功能是调节电机和电源之间的功率流，如下介绍驱动模式及能量回收模式。 （1）驱动模式工作过程：驱动模式主要以踩加速踏板为主，踏板深度越深，驱动扭矩越大，整车控制器发出驱动模式，电机系统识别扭矩大小，控制驱动电机的输出转矩，从而使电动汽车以驾驶人预期的状态行驶。其中，最关键的是电机系统中的驱动电机逆变器，驱动电机逆变器的主要功能是调节动力驱动电机和动力蓄电池之间的电流频率和幅值，使其达到匹配，将动力蓄电池的直流电逆变成交流电提供给驱动电机，将电能转换成机械能，驱动电机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。如图5-13为东南DX3纯电动汽车驱动电机。图5-13东南DX3纯电动汽车驱动电机 （2）能量回收当驾驶员处于滑行及制动状态下，整车控制器发出能量回收模式，电机系统识别模式状态，电动汽车进行能量回收，能量回收本质就是利用电机的电气制动产生反向力矩使车辆减速或停车。对于感应电机来说，电气制动有反接制动、直流制动和再生制动等。其中，能实现将刹车过程中能量回收