2.4 电机控制器系统（教案）《新能源汽车概论》（劳保版）同步精品课堂

《新能源汽车概论》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务2.4 电机控制器系统 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生已掌握电动汽车 “三电” 系统（电池、电机、电控）的基础概念，对驱动电机及变速器结构有初步认知，了解动力蓄电池的基本工作原理。本节 “电机控制器系统” 作为电控系统的核心内容，需以传感器、执行器、控制器的功能为切入点，衔接前期 “三电” 知识框架，重点突破系统组成与控制逻辑的理解。 背景分析 随着全球环保意识增强和 “双碳” 目标推进，新能源汽车产业进入高速发展期。据中国汽车工业协会数据，2024 年我国新能源汽车销量占比已超 40%，动力电池、驱动电机、电控系统（“三电”）作为核心技术，成为车企竞争的焦点。“三电” 系统知识是中职生进入新能源汽车行业的 “敲门砖”。掌握动力电池管理（BMS）、电机控制逻辑等核心原理，可助力学生在就业初期胜任基础维护岗位，并为后续晋升至高压电工、电控系统检修等进阶岗位提供理论支撑。同时，通过 “思考与练习”（如分析驱动电机类型、控制器工作原理），可激发学生对新技术（如固态电池、800V 高压平台）的探索兴趣，提升职业发展潜力。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养安全规范操作意识与 6S 管理素养，提升团队协作及创新思维。 掌握 “三电” 系统组成、原理及典型车型配置。 能进行部件认知、简单故障排查及跨系统协同分析。 学习任务 描述 认知驱动电机及变速器结构，能识别输入轴、中间轴等部件，按 6S 规范完成现场整理。 分析电机控制器系统组成，理解传感器信号传递与控制模块协同逻辑，绘制系统工作流程图。 探究电动空调、DC/DC 变换器原理，对比传统系统差异，能简述比亚迪 e5 车型相关部件工作过程。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握电机控制器系统的组成（传感器、VCU/MCU/BMS 等控制模块、驱动电机与动力蓄电池执行器）及工作原理，理解信号流与能量流的协同逻辑。 教学难点 解析 CAN 总线通信网络在系统中的数据传输机制，以及电动空调、DC/DC 变换器等子系统与核心控制模块的跨系统联动原理。 教学难点突破方法 利用教材图示（如 CAN 总线拓扑图）动态演示信号传输路径，对比传统线束连接差异，简化抽象逻辑。先拆解单一模块（如 PTC 加热）工作原理，再整合至 “驾驶员意图 - 控制器运算 - 执行器响应” 主线，逐步构建系统思维。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《新能源汽车概论》，主编：李辉学，中国劳动社会保障出版社，2020。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 提问：“加速时电机如何快速响应？制动时能量去哪了？” 展示 “三电” 系统架构图，聚焦电控模块。 提出问题。 观察并结合生活经验猜想动力响应机制，自由交流对 “能量回收” 的认知，初步建立电控系统的探究兴趣。 通过动态场景激发好奇心，从熟悉的驾驶场景切入，利用问题链引导学生关注电控系统的核心作用，明确新课探究方向。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 一、电机控制器系统的定义及作用 二、电机控制器系统的组成 1.传感器 2.执行器 3.ECU 4.电动汽车控制系统通信网络 三、电动空调系统 1.电动空调系统概述 2.电动空调系统的结构与功能 展示电机控制器系统组成思维导图，分模块讲解定义、作用及子系统（传感器 / ECU / 电动空调等），结合比亚迪 e5 拓扑图标注 CAN 总线连接路径。 对照教材图 2-3-2，在思维导图空白处填写各模块具体元件（如传感器类型、ECU 功能），分组核对并补充电动空调与主系统的关联点。 通过可视化框架整合碎片化知识，强化 “系统由元件构成、元件通过网络协同” 的逻辑，培养结构化认知能力，为后续原理学习奠定基础。 学 习 新 知（14分钟） 一、电机控制器系统的定义及作用 二、电机控制器系统的组成 1.传感器 2.执行器 3.ECU 4.电动汽车控制系统通信网络 展示电机控制器系统组成示意图（图 2-3-2），逐一讲解传感器（如加速踏板位置传感器）、ECU（VCU/MCU/BMS）功能，结合比亚迪 e5 故障案例提问：“若 MCU 故障，车辆会出现什么现象？” 观察示意图标注各模块连接关系，分组讨论 MCU 故障对电机控制的影响（如无法调速、动力中断），结合教材案例描述信号中断的连锁反应。 通过 “图示认知 + 故障推演” 强化系统组成记忆，将抽象模块功能转化为具体故障场景，培养 “元件 — 系统 — 应用” 的逻辑推导能力，加深对 ECU 核心作用的理解。 三、电动空调系统 1.电动空调系统概述 2.电动空调系统的结构与功能 对比传统空调与电动空调结构图（图 2-3-9），提问 “电动压缩机为何无需离合器？” 演示比亚迪 e5 电动空调制冷循环动画，标注电子膨胀阀调节过程。 观察图示找出电动空调特有部件（如变频器、PTC 加热器），分组描述制冷时 “压缩机→冷凝器→蒸发器” 的制冷剂状态变化，绘制简易流程图。 通过新旧系统对比凸显电动空调特性，利用动画拆解抽象循环过程，以绘图任务强化 “结构决定功能” 的认知，帮助学生掌握电动空调的核心工作逻辑。 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 发放 “加速踏板位置传感器电路原理图”，提出任务：“若传感器电压信号异常，车辆可能出现什么现象？如何用万用表检测故障？” 巡回指导，提示检测步骤（断电→测电阻 / 电压→对比标准值），纠正安全操作规范（如佩戴绝缘手套）。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 分组讨论传感器故障对车辆加速的影响（如 “踩油门无反应”“加速顿挫”）。 模拟万用表检测流程，记录 “正常阻值范围” 与 “故障阻值特征”。 通过电路图分析与虚拟检测，强化 “传感器信号→控制器指令” 的关联认知，培养故障预判能力。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 系统梳理了电机控制器系统的组成架构（传感器、VCU/MCU/BMS 控制模块、驱动电机与动力蓄电池执行器），通过比亚迪 e5 车型的 CAN 总线拓扑图，直观呈现了信号传输路径，帮助学生理解 “驾驶员意图→传感器采集→控制器运算→执行器响应” 的核心逻辑。课后需通过分层作业巩固难点：基础层绘制 “电机控制器系统组成思维导图”，进阶层分析 “动力蓄电池 SOC 过低时，VCU 如何协调 MCU 限制电机输出”，满足不同水平学生的需求。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） （1）绘制电机控制器系统组成框架图（含传感器、控制模块）。 （2）简述比亚迪 e5 电动空调制冷系统工作流程。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 通过驱动电机拆解视频导入，激活学生对 “电控如何控制机械” 的探究欲；模拟万用表检测传感器、绘制制动能量回收流程图等任务，将抽象的信号流转化为 “可操作、可绘制” 的具象环节，85% 学生能准确描述 “加速踏板信号→VCU→MCU→电机” 的传递路径，体现了 “做中学” 的有效性。CAN 总线通信机制的讲解仍依赖静态图示，部分学生对 “动力网 250kbps 速率含义”“不同模块如何共享数据” 理解模糊。后续可引入动画演示数据帧传输过程，或用 “班级分组模拟节点通信”（如一组扮演 VCU、一组扮演 MCU 传递指令），增强动态感知。本节课基本达成 “掌握系统组成、强化故障分析” 的目标，但在难点可视化、个体差异化教学方面仍有提升空间。后续需持续优化 “做中学” 的设计细节，让中职生在 “够得着、用得上” 的学习体验中夯实技能基础。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$