混合动力汽车构造原理与故障检修 教案（第三章）混合动力汽车充电系统检修

混合动力汽车构造原理与故障检修项目三教案封面___________________________混合动力汽车构造原理与故障检修项目三教案___________________________授课课程：混合动力汽车构造原理与故障检修授课对象：新能源汽车技术专业学生对接证书：1+X智能新能源汽车构造（模块4-3中级）授课时长：4课时（180分钟）编制人：编制日期：目录一、任务一：混合动力汽车动力电池充电系统与故障检修..........................................11.1基本信息......................................................................................................11.2教学目标......................................................................................................11.3教学重点与难点..........................................................................................21.4教学方法......................................................................................................21.5教学准备......................................................................................................21.6教学过程......................................................................................................21.7考核评价......................................................................................................81.8板书设计......................................................................................................8二、任务二：混合动力汽车低压蓄电池充电装置与故障检修..........................................92.1基本信息......................................................................................................92.2教学目标......................................................................................................92.3教学重点与难点..........................................................................................102.4教学方法......................................................................................................102.5教学准备......................................................................................................102.6教学过程......................................................................................................102.7考核评价....................................................................................................172.8板书设计....................................................................................................17任务一：混合动力汽车动力电池充电系统与故障检修一、基本信息-课程名称：混合动力汽车构造原理与故障检修-教学项目：项目三混合动力汽车充电系统与故障检修-教学任务：任务一混合动力汽车动力电池充电系统与故障检修-授课时长：2课时（90分钟）-授课对象：新能源汽车技术专业学生-对接证书：1+X智能新能源汽车构造（模块4-3中级）工作任务1-教学场地：新能源汽车理论教室+高压安全实训室二、教学目标知识目标能力目标思政要素和职业素养目标1.掌握混合动力汽车动力电池充电方式。2.掌握混合动力汽车动力电池系统构成。3.了解动力电池管理器（BMS）的工作原理及作用。4.对接1+X证书模块4-3（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。1.能查阅不同类型混合动力汽车动力电池充电系统的相关技术资料。2.熟知动力电池充电系统工作原理。3.能掌握混合动力汽车的动力电池充电系统故障检修技能。4.对接1+X证书模块4-3（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。1.养成严谨、客观、认真分析的职业习惯。2.了解混合动力汽车市场，感受汽车之美，践行制造强国战略。3.具备敏锐的安全防范意识，严格遵守高压作业规范。4.对接1+X证书模块4-3（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。三、教学重点与难点-重点：混合动力汽车动力电池充电方式（电网充电、再生制动充电、发动机驱动电机充电），充电系统构成，比亚迪唐PHEV充电系统故障检修流程及故障码解读。-难点：动力电池管理器（BMS）的协调控制机制，再生制动联合控制原理，充电系统电气故障的精准判断与排除。四、教学方法讲授法、图示法、案例分析法、实物观察法、小组实训法、课堂互动法、实操演示法五、教学准备1.多媒体课件、教材、动力电池充电系统结构原理图、比亚迪唐PHEV、一汽丰田卡罗拉混动版充电系统相关资料、故障码手册。2.实训设备：混合动力实训车（比亚迪唐PHEV、一汽丰田卡罗拉混动版）、动力电池充电系统总成、车载充电器、动力电池管理器（BMS）。3.工具器材：万用表、故障诊断仪（VDS1000、ED400）、绝缘手套、绝缘工具、充电枪、跨接线、应急解锁工具。4.教学资料：课前预习表、工作任务单、考核评价表、高压安全操作规范手册、充电系统故障案例集。六、教学过程（一）情境导入（5分钟）比亚迪唐PHEV混合动力汽车的车主赵先生驾车来比亚迪4S店，找王师傅检修爱车，车辆出现无法正常充电、仪表无充电指示的问题。引导学生思考：若你是王师傅，如何按照安全操作要求，完成该车辆充电系统的检修工作？通过真实维修场景，引出本课核心：充电系统是混合动力汽车的核心组成部分，其故障直接影响车辆续航与正常使用，本节课将学习动力电池充电方式、系统构成及故障检修技能，解决此类实际维修问题。（二）课前预习回顾（5分钟）结合课前预习表（表3.1-1），组织学生分组分享预习成果，重点检查以下内容：1.车载充电器的运行模式（提问2-3名学生回答，教师补充纠正，明确核心模式：AC/DC转换、DC/DC交换等）。2.比亚迪唐PHEV发动机驱动电机的充电模式（邀请基础薄弱学生发言，教师总结：行驶发电、怠速发电两种模式）。通过回顾，帮助学生快速衔接新知识，明确预习中的薄弱点，为后续学习铺垫。（三）新知识讲解（60分钟）1.知识储备：动力电池充电系统核心基础混合动力汽车的动力电池充电需依靠完整的智能充电系统，无论采用外部供电、发动机驱动发电还是再生制动能量回收，都需通过动力电池管理器（BMS）协调控制，确保充电安全、高效。BMS的核心作用是监测电池状态、控制充电功率、监控冷却系统，保障充电过程稳定。混合动力汽车按能否外接电源充电，分为插电式混合动力汽车（PHEV）和非插电式混合动力汽车，其中PHEV是当前主流车型，重点讲解其充电系统。2.动力电池充电方式详解（1）电力电网充电核心是通过民用电网或交流充电桩，经车载充电器将220V交流电转换为直流高压电，为动力电池充电。①系统结构：主要由220V交流电源、交流充电桩、车辆交流充电口、车载充电器、BMS、高压配电箱、动力电池组成。②充电流程：连接充电枪→打开电源及充电开关→仪表显示正常→车载充电器转换电压→BMS全程监控→充电至额定电压自动停止。③应急措施（比亚迪唐PHEV）：充电中出现电气故障（如锁闭故障），可通过左前车轮拱罩发动机舱内的紧急断开装置，推动按钮解锁充电插头。（2）再生制动充电是混合动力汽车的节能核心模式，车辆减速或下坡时，驱动电机充当发电机，将动能、位能转化为电能，回收至动力电池，同时利用电磁阻力辅助制动，减少制动摩擦片磨损，可回收约30%的能量。结合一汽丰田卡罗拉混动版，讲解再生制动联合控制：制动时，制动防滑控制ECU分配制动力，再生制动系统输出大部分制动力矩发电，车辆即将停止时，液压制动力接管，确保制动平稳。（3）发动机驱动电机充电分为行驶发电和怠速发电两种模式，重点结合比亚迪唐PHEV讲解：①行驶发电：SOC低于预设值（15%左右）时，系统自动切换模式，前电机转为发电机充电，后电机搭配发动机驱动车辆，城市行驶每1.5km可补充1%-2%电能，长途可回充至70%。②怠速发电：SOC低于15%，等红绿灯时发动机带动前电机充电，5分钟可补充1%-2%电能；P挡踩油门到底可激活原地应急充电，保障220V电源输出。3.动力电池充电系统认知以比亚迪唐PHEV为例，讲解充电系统构成及核心部件（结合实物和原理图）：①系统组成：交流充电口、车载充电器、高压配电箱、动力电池、BMS、电源电缆等。②核心部件——双向车载充电器：安装在底盘后部后驱动电机上部，具备AC/DC转换、DC/DC交换、DC/AC转换、电锁、保护、CAN通信等功能，讲解其电气特性及端子定义。4.技能实践：充电系统故障检修结合比亚迪唐PHEV典型故障案例，讲解故障检修流程，演示操作步骤，强调高压安全规范：（1）故障检修流程（核心步骤）从交流充电装置检查→仪表充电指示灯检查→车载充电器感应信号检查→低压电源输入检查→继电器、保险、充电口、CAN通信、充电输出电压、整车回路检查，逐步排查故障。（2）故障码解读与排除重点讲解常见故障码（如P157016车载充电器交流侧电压低、P157897充放电枪连接故障、U011100与BMS通信故障）的诊断流程，演示用诊断仪读取数据流、排查故障的操作。（3）典型故障案例分析比亚迪秦动力电池无法充电故障：故障现象（无法充电、仪表无显示）→故障分析（外部电源、充电装置、线束、车载充电器等故障）→故障维修（读取故障码→排查外部电源→检查充电装置→更换车载充电器→故障排除），总结维修要点。（四）任务实施（12分钟）组织小组实训，每组4-5人，结合实训车辆和工作任务单，完成以下任务：1.确认实训车辆型号及类型，在实车上找到动力电池充电系统的各部件位置，记录其结构特点（至少2辆实训车）；2.通过线上、线下收集信息，列举4种以上不同类型混合动力汽车的充电方式及系统特点；3.记录实训过程中的安全注意事项，模拟完成1个常见充电系统故障的排查步骤。教师全程巡视指导，纠正操作错误，强调高压作业安全，记录各小组任务完成情况，确保学生掌握核心实操技能。（五）课堂小结（2分钟）梳理本节课核心知识点：三种充电方式的原理及特点、充电系统的构成及核心部件、比亚迪唐PHEV充电系统故障检修流程及故障码解读；强调实操过程中的安全规范，培养严谨的职业素养，践行制造强国战略。（六）布置作业（1分钟）1.完成教材“巩固与提高”部分的填空题、判断题、问答题；2.熟记三种充电方式的流程、充电系统构成及常见故障码的诊断方法，下节课抽查；3.预习任务二低压蓄电池充电装置的相关内容，了解DC/DC转换器的功能。七、考核评价综合课堂表现、课后巩固、任务完成情况，从知识、能力、思政与职业素养三个维度进行评价：评价维度评价内容知识考核动力电池充电方式、充电系统构成、BMS工作原理、常见故障码定义能力考核充电系统部件识别、故障检修流程操作、诊断仪使用、技术资料查阅能力思政与职业素养考核小组协作能力、沟通交流能力、实训积极性、严谨客观的实训态度、安全防范意识、制造强国战略践行意识互动考核课前预习分享、课堂提问回答、实训任务完成质量、故障排查准确性附：任务教学目标达成情况评价表（班级：________姓名：________）知识目标达成情况教师评价学生自评是否掌握混合动力汽车动力电池充电方式是否掌握混合动力汽车动力电池系统构成评价结论：知识目标达成与否〇是〇否〇是〇否能力目标达成情况教师评价学生自评是否能找到混动汽车动力电池充电系统的安装位置是否掌握动力电池充电系统工作原理是否能掌握混合动力汽车的动力电池充电系统故障检修评价结论：能力目标达成与否〇是〇否〇是〇否思政要素和职业素养目标达成情况教师评价学生自评小组活动展现的团队协作、沟通交流能力本课实训参与的积极性实训是否严谨、客观、科学八、板书设计#任务一：混合动力汽车动力电池充电系统与故障检修1.核心组成：充电装置、BMS、动力电池、高压配电箱等2.三种充电方式：-电网充电：电网→充电桩→车载充电器→动力电池-再生制动充电：动能→电能，回收30%能量-发动机驱动充电：行驶发电、怠速发电（应急）3.核心部件：双向车载充电器（功能：转换、保护、通信）4.故障检修：-核心流程：从外部到内部，逐步排查-常见故障：充电失败、通信故障、电压异常5.职业素养：安全、严谨、制造强国意识任务二：混合动力汽车低压蓄电池充电装置与故障检修一、基本信息-课程名称：混合动力汽车构造原理与故障检修-教学项目：项目三混合动力汽车充电系统与故障检修-教学任务：任务二混合动力汽车低压蓄电池充电装置与故障检修-授课时长：2课时（90分钟）-授课对象：新能源汽车技术专业学生-对接证书：1+X智能新能源汽车构造（模块4-3中级）工作任务2-教学场地：新能源汽车理论教室+高压安全实训室二、教学目标知识目标能力目标思政要素和职业素养目标1.了解混合动力汽车的低压蓄电池充电装置的安装位置。2.掌握混合动力汽车低压蓄电池充电装置的结构组成。3.掌握DC/DC转换器的工作原理及功能。4.对接1+X证书模块4-3（中级）工作任务2-智能新能源汽车构造。1.能查阅不同类型混合动力汽车低压蓄电池充电装置的相关技术资料。2.熟知混合动力汽车的低压蓄电池充电装置的工作原理。3.掌握低压蓄电池的充电装置故障检修技能。4.对接1+X证书模块4-3（中级）工作任务2-智能新能源汽车构造。1.具备敏锐的维修安全防范意识，严格遵守操作规范。2.养成严谨、客观、认真分析的职业习惯。3.感受汽车之美，践行大国工匠责任。4.培养团结互助的团队精神和积极交流沟通的职业能力。三、教学重点与难点-重点：低压蓄电池充电装置（DC/DC转换器）的安装位置、结构组成、工作功能，典型车型DC/DC转换器的故障检修流程。-难点：DC/DC转换器的升降压工作原理，一汽丰田卡罗拉混动版DC/DC与逆变器一体总成的检修方法，故障的精准判断。四、教学方法讲授法、图示法、案例分析法、实物观察法、小组实训法、课堂互动法、实操演示法五、教学准备1.多媒体课件、教材、DC/DC转换器结构原理图、比亚迪秦、一汽丰田卡罗拉混动版低压充电装置相关资料。2.实训设备：混合动力实训车（比亚迪秦、一汽丰田卡罗拉混动版）、DC/DC转换器总成、低压蓄电池、带转换器的逆变器总成。3.工具器材：万用表、故障诊断仪（ED400）、绝缘手套、绝缘工具、跨接线、维修塞把手。4.教学资料：课前预习表、工作任务单、考核评价表、高压安全操作规范手册、故障案例集。六、教学过程（一）情境导入（5分钟）比亚迪混合动力汽车的车主小李驾车来比亚迪4S店，找张师傅检修爱车，车辆仪表提示“低压电池电量低，请检查充电系统”，无法正常启动。引导学生思考：若你是张师傅，如何按照安全操作要求，完成低压蓄电池充电装置的检修工作？引出本课核心：低压蓄电池充电装置（DC/DC转换器）是混合动力汽车低压系统的核心，替代传统发电机，其故障会导致低压供电异常，本节课将学习DC/DC转换器的结构、原理及故障检修技能。（二）课前预习回顾（5分钟）结合课前预习表（表3.2-1），组织学生分组分享预习成果，重点检查以下内容：1.直流转换器（DC/DC）的工作模式（提问2-3名学生回答，教师补充纠正，明确核心模式：降压、升压）。2.直流转换器（DC/DC）的核心功能（邀请学生发言，教师总结：电压转换、低压供电、动力电池应急充电）。通过回顾，帮助学生快速衔接新知识，明确预习中的薄弱点，为后续学习铺垫。（三）新知识讲解（60分钟）1.知识储备：低压蓄电池充电装置核心基础混合动力汽车的储能装置包括动力电池和低压辅助蓄电池，低压辅助蓄电池是整车高低压电器部件的基础电源。DC/DC转换器作为低压蓄电池的核心充电装置，替代传统发电机，当监测到低压蓄电池电压过低时，将动力电池的高压直流电转换为低压直流电，为低压蓄电池充电并为低压负载供电。不同车型的DC/DC转换器安装位置和结构不同，主要分为两种：与前电机控制器一体（发动机舱内）、与车载充电器一体（后备箱内）。2.低压蓄电池充电装置（DC/DC转换器）认知（1）DC/DC转换器安装位置结合比亚迪秦、一汽丰田卡罗拉混动版讲解：比亚迪秦的DC/DC转换器与驱动电机控制器总成安装于发动机舱内；一汽丰田卡罗拉混动版的DC/DC转换器与逆变器集成为一体，安装于发动机舱内。（2）DC/DC转换器结构以比亚迪秦为例，讲解DC/DC转换器的外部结构（接线端子、散热装置）和内部结构（整流模块、逆变模块、控制单元），结合实物和原理图，让学生直观认识各部件功能。（3）DC/DC转换器工作原理与功能核心功能是电压转换，分为降压和升压两种模式：①降压模式：将动力电池528V高压电转换为13.5V低压电，为整车低压用电器供电，同时为低压蓄电池充电（主接触吸合时工作）。②升压模式：当动力电池电量不足时，将发电机发出的低压电升压后，为动力电池充电及空调供电。讲解DC/DC转换器的系统控制原理，明确其与动力电池、低压蓄电池、整车控制单元的通信逻辑。3.技能实践：低压蓄电池充电装置故障检修结合典型车型和故障案例，讲解故障检修流程，演示操作步骤，强调高压安全规范：（1）一汽丰田卡罗拉混动版DC/DC转换器故障检修该车型DC/DC与逆变器为一体总成，无法单独维修，重点讲解两个核心检修内容：①电机电缆接插器端子电弧痕迹检查：佩戴绝缘手套→断开维修塞把手→拆下逆变器盖→断开电机电缆接插件→检查端子电弧痕迹→排查故障并复位。②低压线束和接插件检查：断开接插件→测量各端子电压、电阻→检查线束是否断裂、接插件是否退针→清除故障码并复位。补充：警告灯点亮时的检查方法，通过测量READY灯亮/灭时的低压蓄电池电压，判断DC/DC转换器工作状态（READY灯亮时14V，熄灭时12V）。（2）典型故障案例分析比亚迪秦DC/DC变换器不工作故障：故障现象（无纯电EV模式、仪表提示低压电池电量低）→故障分析（DC/DC故障、低压输出断路）→故障维修