第一章 第一节 VCU的结构与工作原理（教案）-《电动汽车控制系统及检修》同步精品课堂（机工版）

《第一章 整车控制系统(VCU)及检修》教案 课 题 第一节 VCU的结构与工作原理 课 型 必修 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本课选自新能源汽车产教融合系列教材教材《电动汽车控制系统及检修》第一章第一节，由戈国鹏、魏建平编著。 学情分析 中职学生的培养目标是理论够用、注重操作技能的提升，由于他们的文化水平存在差异、依赖性强、学习主动性差，所以在组织教学时要因材施教、耐心的讲解才能达到我们设定的教学效果和目的，培养出更多的实用型技能人才。根据教学大纲和培养目标确定本课的教学目标和教学重点、难点。 学习目标 1.能够描述VCU的组成结构 2.能够描述VCU的工作原理 学习重难点 重点：VCU的组成结构 难点：VCU的工作原理 教学方法 讲授法、自主学习法、探究法、小组讨论法 课前准备 (1)备课 (2)准备教具 (3)课前侯课 教学媒体 教材、网络资源、教学视频、相关PPT，多媒体教室 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 一、VCU 功能 VCU通过接收、处理驾驶人的驾驶操作指令，并向各个部件发送控制指令，使车辆按驾驶人的期望行驶;同时与电机控制系统(MCU)、DC-DC变换器、动力蓄电池管理系统(BMS)等进行通信;在系统运行过程中，VCU针对关键信号的输人判断车辆的状态，启动保护功能，视故障的类别对整车进行分级保护，紧急情况下可以关掉驱动电机及切断母线高压系统。 如下图所示为 VCU控制结构图。它主要围绕VCU 展开，通过检测电子档位信号、加速踏板信号和制动踏板信号，通过数据总线控制驱动电机的正反转、转速和转矩，通过咸速输出转速和转矩，调整整车车速。 如下图所示为整车控制架构图，从中可以看出，整个系统主要由动力控制系统、车身电控系统两大部分组成。动力控制系统主要田绕储能[BMS、车载充电机(OBC)]和耗能(MCU、DC - DC变変换器及控制系统、PTC加热器及控制系统、空调压缩机及控制系统)两大系统展开;车身电控系统主要围绕空调、制动、仪表、电子转向、车辆防盗、导航、座椅、天窗、安全气囊、电子稳定控制系统(ESC)、电子驻车(EPB)等系统展开。 VCU根据车辆运行的不同情况，包括档位、车速、动力蓄电池荷电状态(SOC)、加速踏板位置传感器、制动开关、温度等参数来决定电机输出转矩、功率及旋转方向，同时根据辅助电气信号及充电状态信号来控制车辆运行，主要有以下几个功能: 1.驾驶人意图解析 2.驱动控制 3.制动能量回收控制 4.整车能量优化管理 5.充电过程控制 6.高压上、下电控制 7.上坡辅助功能控制 8.电动化辅助系统管理 9.车辆状态的实时监测和显示 10.行车控制模式 11.故障诊断与处理 12.热管理控制 13.主动放电模式 14.动力系统防盗控制 15.DC- DC变换器 16. VCU的 CAN总线网络化管理 17.基于CCP的在线匹配标定 18.换档控制 19.远程监控 听讲、思考 通过VCU控制结构图掌握VCU 功能 活动二： 调动思维 探究新知 二、VCU线路 VCU线路主要分为电源线路、制动开关线路、加速踏板位置传感器线路、电机水泵控制线路、冷却风扇控制线路、驱动电机唤醒线路、通信线路(P-CAN、V- CAN)、高压互锁线路。此处只对电源线路、制动开关线路、加速踏板位置传感器线路做详细说明，其他线路在各自相关内容中有详细介绍。 1. VCU电源 2.制动开关 3.加速踏板位置传感器 三、VCU通信 在电动汽车整车的网络管理中，VCU是信号控制的中心，负责信号的组织与传输、网络状态的监控与管理，信号优先权的动态分配以及网络故障的诊断与处理等功能。通过CAN总线协调与其他单元以及车身V- CAN 之间相互通信。如下图所示为数据总线结构图。 1.线路结构 2.信号发送 3.实际应用 四、整车热管理系统 1.热管理系统的功能 2.热管理系统组成 3.热管理系统运行模式 听讲、思考 观看、思考 听讲、思考 了解VCU线路方面的知识 理解VCU通信方面的知识 理解整车热管理系统方面的知识 活动三： 调动思维 探究新知 五、整车高压互锁 1.高压互锁的功能 高压互锁(HVIL)的目的是用来确认整个高压系统的完整性，当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动安全措施了。HVIL的存在，可以使得在高压总线上电之前，就知道整个系统的完整性，也就是说在动力蓄电池系统主、负继电器闭合给电之前就防患于未然。 2.高压互锁线路插接器的结构 如教材P30图1-40所示为高压插接器互锁端子结构图。高压互锁线路是在高压插接器内部增加低