混合动力汽车构造原理与故障检修 教案（第四章）混合动力汽车电机驱动系统检修

混合动力汽车构造原理与故障检修项目四教案封面___________________________混合动力汽车构造原理与故障检修项目四教案___________________________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5-1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：混合动力汽车电机驱动系统认知..........................................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：混合动力汽车电机驱动系统故障检修..........................................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：混合动力汽车电机驱动系统认知一、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：项目四混合动力汽车电机驱动系统与故障检修-教学任务：任务一混合动力汽车电机驱动系统认知-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5-1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.掌握混合动力汽车电机驱动系统结构特点及组成部件。2.掌握驱动电机、旋转变压器、电机控制器的结构与工作原理。3.了解不同车型电机驱动系统的差异及特点。4.对接1+X证书模块5-1（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电机驱动系统的相关技术资料。2.能在实车上识别电机驱动系统各核心部件的安装位置。3.能描述各核心部件的工作过程及功能。4.对接1+X证书模块5-1（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。1.具备敏锐的维修安全防范意识，初步建立高压作业规范认知。2.养成严谨、客观、认真观察和分析的职业习惯。3.培养团结互助的团队精神和积极交流沟通的职业能力。4.对接1+X证书模块5-1（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：混合动力汽车电机驱动系统的整体组成，驱动电机、旋转变压器、电机控制器的结构及工作原理，比亚迪秦电机驱动系统的核心特点。-难点：驱动电机的工作参数及控制逻辑，旋转变压器的信号传输原理，电机控制器的功能及电气原理。四、教学方法讲授法、图示法、实物观察法、小组讨论法、课堂互动法、多媒体演示法五、教学准备1.多媒体课件、教材、电机驱动系统结构原理图、比亚迪秦、一汽丰田卡罗拉混动版电机驱动系统相关资料、部件结构图册。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）、驱动电机总成、旋转变压器、电机控制器总成。3.工具器材：绝缘手套、绝缘工具、万用表、手电筒、部件拆解工具。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、电机驱动系统部件说明书。六、教学过程（一）情境导入（5分钟）比亚迪秦混合动力汽车的车主李先生驾车来比亚迪4S店，找王师傅检修爱车，车辆出现动力不足、仪表提示“电机驱动系统故障”的问题。引导学生思考：若你是王师傅，首先需要了解电机驱动系统的组成和工作原理，才能开展检修工作，本节课将带领大家认识混合动力汽车电机驱动系统的核心部件及工作机制。通过真实维修场景，引出本课核心：电机驱动系统是混合动力汽车的核心执行结构，其性能直接影响车辆动力输出，掌握其结构和原理是故障检修的基础。（二）课前预习回顾（5分钟）结合课前预习表（表4.1-1），组织学生分组分享预习成果，重点检查以下内容：1.一汽丰田卡罗拉混合动力汽车驱动电机MG2的组成（提问2-3名学生回答，教师补充纠正，明确核心组成：定子、转子、旋转变压器等）。2.驱动电机MG2的控制原理（邀请基础薄弱学生发言，教师总结：通过电机控制器接收信号，控制电机转速和转矩）。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：电机驱动系统核心基础混合动力汽车具有两套驱动系统，即电机驱动系统和燃油发动机驱动系统。整车控制单元（HVECU）根据行驶状况、道路状况和天气情况，分配电动机和发动机的驱动力，以获得最佳燃油经济性、最少废气排放和最长能量储存系统使用寿命。电机驱动系统是混合动力汽车行驶中的主要执行结构，其核心组成包括驱动电机、带转换器的逆变器（电机控制器）、各种检测传感器、变速机构、HVECU、高压电源和高压电缆等，其中驱动电机和电机控制器是核心部件。补充电机驱动系统的特点：转矩、功率密度大，电机工作速域宽，系统效率高，适应环境能力强，电磁兼容性好，性价比高。2.核心部件认知（结合实物和原理图）（1）驱动电机以比亚迪秦为例，讲解驱动电机的安装位置、结构、工作参数及特点：①安装位置：集成于变速器总成之内，安装于前舱变速器上方，是车辆行驶的主要动力源，可输出扭矩驱动车辆，也可作为发电机回收能量。②结构：交流永磁同步电机，由外圈的定子与内圈的转子组成，结合结构图讲解定子、转子的作用及连接方式。③工作参数：额定功率40kW，最大功率110kW，最大转速12000r/min，最大扭矩250N·m，强调参数对电机性能的影响。④特点：高密度、小型轻量化、高效率、高可靠性、高耐久性、强适应性。（2）旋转变压器旋转变压器（简称旋变）是输出电压随转子转角变化的信号元件，用于速度及位置检测，将信号反馈给电机控制器，精准控制电机转速及位置。①结构：由旋变线圈（一组励磁绕组、两组输出绕组）和信号盘（椭圆形转子）组成，结合实物讲解各部件功能。②工作原理：励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正、余弦函数关系，实现位置和速度信号的传输。（3）电机控制器比亚迪秦的电机控制器与给低压蓄电池充电的DC/DC变换器集于一体，是动力系统的总控中心，结合实物和电气原理图讲解：①安装位置：位于前机舱内，结合实训车指出具体位置。②外部结构：包含高压直流输入、三相交流输出、冷却水管、检测开关和低压64pin接插件等，讲解各接口的作用。③内部结构：由输入/输出接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成。④核心功能：控制电机运行（正反转、功率、转矩、转速），协调发动机工作；采集各类信号（旋变、温度、制动、加速踏板等）；通过CAN通信交互故障信息及控制信号；处理电压、电流、温度等内部信号。3.不同车型电机驱动系统差异对比比亚迪秦和一汽丰田卡罗拉混动版的电机驱动系统，重点讲解两者在驱动电机安装位置、电机控制器集成方式、旋转变压器型号等方面的差异，帮助学生全面认知不同车型的特点。（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，在实车上找到驱动电机、旋转变压器、电机控制器的安装位置，记录其结构特点（至少2辆实训车）；2.观察驱动电机、电机控制器的外部结构，识别各接口和部件，记录关键特征；3.小组讨论驱动电机与旋转变压器的配合工作过程，记录讨论结果。教师全程巡视指导，纠正观察错误，解答学生疑问，记录各小组任务完成情况，确保学生掌握核心部件的识别和基本工作原理。（五）课堂小结（2分钟）梳理本节课核心知识点：电机驱动系统的整体组成及特点，驱动电机、旋转变压器、电机控制器的结构、安装位置及工作原理，不同车型的系统差异；强调职业素养，培养严谨的观察习惯和安全防范意识。（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；2.熟记驱动电机、旋转变压器、电机控制器的结构及工作原理，下节课抽查；3.预习任务二电机驱动系统故障检修的相关内容，了解常见故障类型。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电机驱动系统组成、核心部件结构及工作原理、不同车型系统差异能力考核核心部件识别、技术资料查阅、小组讨论及表达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、严谨客观的观察态度、安全防范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电机驱动系统结构特点是否掌握驱动电机、旋转变压器、电机控制器的工作原理评价结论：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电机驱动系统各核心部件的安装位置是否能描述各核心部件的工作过程及功能评价结论：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：混合动力汽车电机驱动系统认知1.系统组成：驱动电机、电机控制器、旋转变压器、传感器、HVECU等2.核心部件：-驱动电机：定子+转子，交流永磁同步，功率/转速/扭矩参数-旋转变压器：励磁绕组+输出绕组，检测速度/位置-电机控制器：与DC/DC集成，控制核心，多信号采集与处理3.系统特点：高功率密度、宽速域、高效率、强适应性4.职业素养：安全、严谨、团队协作任务二：混合动力汽车电机驱动系统故障检修一、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：项目四混合动力汽车电机驱动系统与故障检修-教学任务：任务二混合动力汽车电机驱动系统故障检修-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5-1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.掌握电机驱动系统常见故障类型及故障原因。2.掌握旋变信号故障、缺项故障、控制器故障的检修流程。3.熟悉常见故障码的含义及解读方法。4.对接1+X证书模块5-1（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。1.能使用诊断仪读取电机驱动系统故障码及数据流。2.能按照检修流程排查常见故障，掌握电阻测量、线路检查等操作。3.能分析典型故障案例，总结维修要点。4.对接1+X证书模块5-1（中级）工作任务1-智能新能源汽车构造。1.严格遵守高压作业规范，强化安全防范意识。2.养成严谨、细致的故障排查习惯，提高故障判断准确性。3.培养分析问题、解决问题的能力，践行大国工匠精神。4.增强团队协作和沟通能力，提升职业素养。三、教学重点与难点-重点：电机驱动系统常见故障（旋变信号故障、缺项故障、控制器故障）的检修流程，故障码解读，典型故障案例分析。-难点：旋变传感器阻值测量方法，故障码对应的故障点精准判断，控制器故障的检测与更换流程。四、教学方法讲授法、案例分析法、实操演示法、小组实训法、课堂互动法、故障模拟法五、教学准备1.多媒体课件、教材、电机驱动系统故障检修流程图、比亚迪秦故障码手册、典型故障案例资料。2.实训设备：混合动力实训车（比亚迪秦）、驱动电机总成、电机控制器总成、旋转变压器、高压配电箱。3.工具器材：万用表、故障诊断仪（VDS1000、ED400）、绝缘手套、绝缘工具、跨接线、维修塞把手、示波器。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、故障检修记录表。六、教学过程（一）情境导入（5分钟）承接上节课内容，比亚迪秦车主李先生的车辆经初步检查，确定为电机驱动系统故障，仪表提示故障灯点亮，诊断仪读取到故障码P1B1100（旋变故障）。引导学生思考：如何按照安全操作规范，排查旋变故障的具体原因，完成故障维修？引出本课核心：掌握电机驱动系统常见故障的检修流程和方法，是新能源汽车维修的核心技能。（二）课前预习回顾（5分钟）结合课前预习内容，组织学生分组分享预习成果，重点检查以下内容：1.旋变传感器的正常阻值范围（提问2-3名学生回答，教师补充纠正，明确正弦、余弦、励磁绕组的阻值标准）。2.电机缺项故障的判断方法（邀请学生发言，教师总结：测量三相线之间的阻值及与壳体的绝缘性）。通过回顾，帮助学生快速衔接故障检修的核心知识点，为实操训练铺垫。（三）新知识讲解（60分钟）1.知识储备：故障检修基础电机驱动系统故障检修的核心原则：先诊断后维修、先电气后机械、先简单后复杂，严格遵守高压作业规范，断开高压电源后再进行检修操作（重点强调：断开维修开关后需等待5分钟，确保高压放电完成）。常见故障类型分类：旋变信号故障、电机缺项故障、电机控制器故障、冷却系统故障等，结合比亚迪秦的故障案例，逐一讲解。2.常见故障检修流程（结合实操演示）（1）旋变信号故障检修①故障现象：仪表提示电机驱动系统故障，诊断仪读取到旋变相关故障码（P1B1100、P1B1200、P1B1300）。②检修流程：断开维修开关→等待5分钟→测量旋变传感器各引脚阻值（对照表4.1-3，正弦+/-、余弦+/-、励磁+/-的正常阻值）→检查接插件是否松动、线束是否破损→若阻值异常，更换旋变传感器；若阻值正常，检查电机控制器。③实操演示：佩戴绝缘手套，演示阻值测量方法，强调测量时的安全注意事项和引脚识别技巧。（2）电机缺项故障检修①故障现象：车辆动力不足、无法正常行驶，诊断仪读取到缺项故障码（P1B1400、P1B1500、P1B1600）。②检修流程：断开维修开关→测量电机三相线之间的阻值（正常应在0.5Ω以内）→测量三相线与壳体的绝缘性（阻值无穷大）→检查线束和接插件→若线路正常，检查电机或电机控制器。（3）电机控制器故障检修①故障现象：车辆无法启动、动力中断，诊断仪读取到控制器相关故障码（P1B0000、P1B0100、P1B0500等）。②检修流程：连接诊断仪读取故障码→分析故障码含义→检查低压接插件、线束→测量控制器端子电压（对照表4.1-5正常值）→若线路正常，更换电机控制器与DC总成。③重点讲解：常见故障码（P1B0000电机过流、P1B0100IPM故障、P1B0500高压欠压）的具体检修步骤，演示诊断仪的使用方法。3.典型故障案例分析案例1：比亚迪秦电机控制器温度过高（故障码P1B0300）①故障现象：车辆行驶一段时间后，散热器风扇一直高速运转，读取故障码为IGBT温度过高报警。②故障分析：冷却系统故障、电动水泵故障、散热器脏堵、电机控制器故障。③检修流程：检查冷却系统防冻液→确认电动水泵工作正常→用诊断仪读取数据流→判断IGBT本身故障→更换电机控制器总成→试车验证。案例2：比亚迪秦电动模式无法工作（故障码PIA3400预充失败）①故障现象：无EV模式，仪表提示检查动力系统，故障码为预充失败。②故障分析：电池包故障、电机控制器故障、高压配电箱故障、高压互锁故障。③检修流程：检查电池包状态→测量高压母线电压→判断电机控