纯电动-混合动力汽车结构原理与检修 教案 项目3 纯电动 混合动力汽车动力电池及管理系统检修

《动力电池结构、原理与安全检修基础》教案（4学时版）一、课程基本信息项目内容课程名称《纯电动汽车、混合动力汽车结构原理与检修》授课任务任务1：动力电池结构、原理与安全检修基础授课对象中职/高职新能源汽车技术、汽车检测与维修专业学生课时安排4学时（180分钟）教学形式理论讲授+多媒体演示+电池模组实物/模型观察+安全规范演练+小组探究二、教学目标（一）知识目标能说出动力电池的基本性能参数含义（比能量、比功率、SOC、循环寿命等）；能描述常见动力电池类型（三元锂、磷酸铁锂、镍氢）的结构特点与代表车型；能说明动力电池的组成层级（电芯→单元组→模组→电池包）及BMS核心功能；能列举电池一致性对整车性能的影响及检测方法。（二）能力目标能识别不同车型（帝豪EV、荣威e50、比亚迪e6、丰田普锐斯）动力电池的安装位置与结构差异；能通过铭牌或参数表判断电池类型、电压平台、容量与能量（kWh）；能理解BMS在监控、保护、均衡中的作用；能在指导下执行动力电池检修前的安全隔离与断电准备。（三）素养目标牢固树立“高压危险、严禁非专业拆解”的安全红线意识；培养严谨细致的工作态度，尊重技术规范；建立环保意识：理解电池回收与梯次利用的重要性。三、教学重难点教学重点：动力电池的层级结构（电芯→模组→电池包）；三元锂vs磷酸铁锂vs镍氢电池的性能对比与应用车型；BMS（电池管理系统）的核心功能（监控、保护、SOC估算、均衡）；检修安全前提：工位隔离、断开维修开关、验电。教学难点：理解SOC（荷电状态）的非线性特性及估算复杂性；掌握电池串并联对总电压/容量的影响（如荣威e50的93串结构）；认识“电池一致性”对寿命与安全的关键影响。四、教学准备教师准备：PPT课件（含电池层级图、各车型电池结构分解图、BMS功能框图、参数对比表）；视频素材：电池生产线、BMS工作原理动画、安全事故警示片；教具：

•锂电池电芯（方形/软包）、模组实物或高仿真模型；

•维修开关（服务插销）样品；

•高压警示隔离带、绝缘手套、验电笔；学习任务单（含参数计算、车型匹配、安全判断题）；安全警示标语：“警告：动力电池分解必须由厂家或专业技术人员完成！”学生准备：复习电学基础（电压、电流、串联/并联）；预习本任务文档中关于电池类型与结构的内容。五、教学过程设计（总时长：180分钟）教学环节教师活动学生活动时间设计意图1.情境导入

（引发认知冲突）展示新闻：“某车主自行拆解电动车电池起火！”

提问：为什么一块‘电池’如此危险？它内部到底是什么结构？

引出任务：今天我们要“看懂”动力电池，但绝不“乱动”！思考并讨论：电池为何会爆炸？普通人能修吗？10分钟强化安全敬畏心，明确学习边界2.核心概念精讲

（构建知识框架）（1）电池关键参数（20分钟）

-比能量（Wh/kg）：决定续航

-比功率（W/kg）：决定加速（混动更看重）

-SOC：剩余电量百分比（非线性！）

-循环寿命：容量<80%即报废

（2）电池类型与代表车型（30分钟）

①三元锂电池（帝豪EV300）：高能量密度，成本高

②磷酸铁锂（比亚迪e6/e5、荣威e50、北汽EV160）：安全、寿命长，能量密度略低

③镍氢电池（丰田普锐斯）：用于HEV，电压低（1.2V/单体）

结合文档图3-1-30至3-1-37展示结构差异

（3）电池结构层级（10分钟）

电芯→并联成单元组→串联成模组→多模组串联成电池包

以荣威e50为例：93串×3.2V≈300V听讲、记录参数定义

完成“车型-电池类型”匹配练习

计算：比亚迪e5（198×3.3V=653.4V）60分钟系统化梳理知识；

用真实车型数据强化理解3.BMS与一致性

（深化原理）（1）BMS功能详解（15分钟）

-实时监控：总电压、电流、温度、单体电压

-故障诊断：短路、漏电、过温

-SOC估算、充放电控制、均衡管理

-与VCU通信，协调整车功率

（2）电池一致性问题（15分钟）

-为何要一致？不一致会导致：容量下降、发热、寿命缩短

-检测方法：开路电压、容量分选、内阻测量

强调：一致性是PACK厂核心工艺观察BMS功能框图

小组讨论：为什么不能随便混用旧电芯？30分钟揭示“看不见”的控制逻辑；

理解高质量电池包的制造难度4.安全规范与检修前提

（重中之重）重点强调文档警告：

“动力电池的分解和组装必须由生产厂家或专业技术人员完成！”

讲解专业检修前的必要准备（20分钟）：

-工位隔离：独立空间或隔离带

-环境要求：洁净、干燥、无火花

-断电流程：关闭点火→拔维修开关→静置5–10分钟→验电

-个人防护：绝缘手套、护目镜

演示维修开关（服务插销）的位置与拆卸示意（图3-1-41/42）观看安全操作视频

模拟“断电准备”流程（手势+口述）

填写《安全操作确认清单》30分钟将“禁止非专业操作”转化为“专业如何做”；

建立职业行为规范5.小组探究与总结

（整合输出）布置小组任务：

“对比分析比亚迪e6与丰田普锐斯动力电池的异同”

维度：电池类型、电压、结构、BMS、应用场景

课堂总结：

-动力电池=高能量+高风险

-三元锂重续航，铁锂重安全，镍氢用于混动

-BMS是“电池大脑”，一致性是寿命关键

-安全第一：不拆、不碰、不冒险！

作业布置：

1.完成小组对比报告；

2.查阅本地一家车企（如比亚迪、蔚来）的动力电池技术路线。小组合作完成对比表

代表汇报核心发现30分钟培养技术分析能力；

连接产业前沿六、板书设计（简要）任务1：动力电池结构、原理与检修一、关键参数✓比能量（Wh/kg）→续航✓比功率（W/kg）→动力（混动看重）✓SOC：剩余电量%（非线性！）✓寿命：容量<80%即报废二、电池类型&车型•三元锂：帝豪EV300（高能量）•磷酸铁锂：比亚迪e6/e5、荣威e50（安全、长寿命）•镍氢：丰田普锐斯（HEV专用，1.2V）三、结构层级电芯→单元组（并联）→模组（串联）→电池包例：荣威e50=93串×3.2V≈300V四、BMS功能监控|保护|SOC估算|均衡|通信⚠️警告：动力电池分解必须由专业人员完成！检修前提：隔离+断电+验电+防护七、教学反思（课后填写）（此处由教师课后填写，例如：学生对SOC非线性理解较抽象，下次可引入实际放电曲线图；实物模组观察环节参与度高，建议增加更多品牌样本；安全警示效果显著，多数学生主动复述“不拆电池”原则。）《动力电池管理系统（BMS）结构、原理与检修基础》教案（4学时版）一、课程基本信息项目内容课程名称《纯电动汽车、混合动力汽车结构原理与检修》授课任务任务2：动力电池管理系统（BMS）结构、原理与检修基础授课对象中职/高职新能源汽车技术、汽车检测与维修专业学生课时安排4学时（180分钟）教学形式理论讲授+多媒体演示+BMS模块/电路图分析+检修条件模拟+小组案例研讨二、教学目标（一）知识目标能描述BMS的核心功能（监控、保护、SOC估算、均衡、通信）；能说明BMS采集的关键参数（单体电压、总电流、温度、绝缘电阻等）；能理解充放电控制逻辑，包括温度限制、压差保护、加热/保温策略；能说出热管理系统的作用、形式（水冷/风冷）及帝豪ITCS系统的工作逻辑。（二）能力目标能根据文档图表识别BMS硬件组成（BMU、CSC、高压盒等）；能判断车辆是否满足放电或充电的基本条件（内外部共15项）；能解读帝豪EV300在不同模式下（快充/慢充/放电）的温控启停阈值；能在模拟环境中验证“一级故障禁止放电”等保护逻辑。（三）素养目标强化系统思维：理解BMS作为“电池大脑”对整车安全的核心作用；培养规范意识：掌握BMS相关检修必须满足的前提条件；树立数据驱动理念：认识到精准采集是智能控制的基础。三、教学重难点教学重点：BMS采集的四大类参数及其安全阈值（如单体压差<300mV、温差<25℃）；充放电的内外部条件清单（如BMS供电正常、CAN通信、绝缘>500Ω/V）；帝豪ITCS热管理系统的冷却/加热触发逻辑（如快充>32℃启冷，<10℃启热）。教学难点：理解“匀热模式”的持续工作逻辑（即使温度达标，仍运行至温差稳定）；掌握充电加热与保温策略的复杂条件（如慢充<0℃加热，快充<5℃加热）；区分水冷系统中“常规冷却”与“增强冷却”的回路差异（是否经过空调制冷器）。四、教学准备教师准备：PPT课件（含BMS功能框图、帝豪EV300BMS模块图3-2-8、热管理结构图3-2-9至3-2-18）；表格素材：充放电条件清单、温度-电流对照表（表3-2-1/2/3）、ITCS启停阈值表；教具：

•BMS控制板（或高仿真模型）；

•温度传感器、电流霍尔元件样品；

•水冷系统管路示意图（标注水泵、控制阀、PTC、储液罐）；学习任务单（含条件判断、阈值匹配、故障情景分析）；安全提示卡：“BMS检修前必须确认高压已断开且系统无故障！”学生准备：复习上节课动力电池基本结构与参数；预习本任务文档中的BMS功能、充放电条件及热管理内容。五、教学过程设计（总时长：180分钟）教学环节教师活动学生活动时间设计意图1.情境导入

（问题切入）展示故障案例：“车辆显示‘动力电池故障’，无法启动，但电池有电。可能哪里出问题？”

引出BMS角色：“它就像电池的‘监护医生’，一旦它判断不安全，就切断电源！”思考：BMS会监控哪些“生命体征”？10分钟从故障反推功能，激发探究欲2.BMS核心功能与参数

（系统解析）（1）BMS五大功能（15分钟）

-实时监控（电压/电流/温度/绝缘）

-故障诊断与分级（一级故障=禁止放电）

-SOC/SOH估算

-电池均衡

-与VCU/充电桩通信

（2）关键采集参数与阈值（25分钟）

结合文档详细讲解：

-单体电压差<300mV

-电芯温差<25℃

-绝缘>500Ω/V

-SOC>10%才可放电

-最低放电温度：-20℃（帝豪）

强调：任一超限→保护动作听讲、记录安全阈值

完成“参数超限后果”匹配练习

观察图3-2-8BMS模块组成40分钟构建“监控-判断-执行”逻辑链；

量化安全边界3.充放电控制逻辑

（条件清单）（1）放电条件（15分钟）

内外部共8+7=15项，重点强调：

-电池内部：SOC>10%、温度-20~45℃、压差<300mV

-车辆外部：BMS常电、点火ON、CAN通信、高压连接正常

（2）充电条件（15分钟）

区分慢充（>0℃）与快充（>5℃）

新增条件：快充需软件版本匹配、通信不超时

展示表3-2-1/2：温度-电流关系（如<0℃慢充电流=0A）小组竞赛：找出“最易被忽略”的放电条件

填写《充放电许可自查表》30分钟强化系统性思维；

预防因单一条件缺失导致故障误判4.热管理系统深度解析

（特色技术）（1）水冷vs风冷（10分钟）

-风冷：丰田普锐斯，成本低，散热弱

-水冷：帝豪/荣威，效果好，可集成加热

（2）帝豪ITCS系统详解（20分钟）

①高温冷却：

-快充：>32℃启，<28℃停

-放电：>38℃启，<32℃停

②低温预热：

-快充：<10℃启，>12℃停

-放电：<0℃启，>3℃停

③匀热模式：继续运行至温差稳定

结合图3-2-15至3-2-18讲解部件位置（双储液罐、四通阀、大功率水泵）对比水冷/风冷优缺点

计算：帝豪在-10℃能否快充？（能，因<10℃启热）

标注ITCS管路简图30分钟聚焦国产先进技术；

提升技术自豪感5.检修前提与安全规范

（职业底线）强调：BMS检修≠拆解电池包！

讲解专业检修必须满足的前提：

-高压已断开（维修开关拔出）

-BMS无一级故障

-低压供电正常（12V）

-使用专用诊断仪读取故障码

演示：如何通过仪表或诊断仪判断BMS是否“在线”模拟“检修准入”判断流程

讨论：为什么不能直接测量高压侧信号？20分钟划清操作边界；

培养合规意识6.案例研讨与总结

（整合应用）布置小组任务：

“分析帝豪EV300在东北冬季快充失败的可能原因”

提示方向：温度、加热策略、充电桩兼容性

课堂总结：

-BMS=电池安全守门人

-控制逻辑=参数阈值+条件清单+温控策略

-检修原则：先诊断，后操作；先断电，再检测

作业布置：

1.绘制帝豪ITCS水冷系统简图，标注加热/冷却回路；

2.列出5条BMS导致车辆无法充电的可能原因。小组讨论并汇报分析思路

整理BMS核心知识点脑图30分钟培养故障诊断思维；

连接真实应用场景六、板书设计（简要）任务2：BMS结构、原理与检修一、BMS核心功能监控|保护（一级故障=禁放电）|SOC估算|均衡|通信二、关键安全阈值•单体压差<300mV•电芯温差<25℃•绝缘>500Ω/V•放电温度：-20~45℃•SOC>10%才可放电三、充放电