模块一 课题1 交流充电装置的使用（教案）《新能源汽车充电系统检测与维修》同步精品课堂（劳动版·第3版）

《新能源汽车充电系统检测与维修》教案 课 题 模块一课题1 交流充电装置的使用 课 型 理论课 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节课的内容是关于《新能源汽车充电系统检测与维修》中的模块一。要求学生理解新能源汽车的功用、结构等，课标要求是掌握新能源汽车的作用。选用的教材是由中国劳动社会保障出版社出版的《新能源汽车充电系统检测与维修》（第三版），学习内容是新能源汽车的内容和各项方法。 学情分析 知识储备：对新能源汽车有着初步的了解。 能力水平：熟悉新能源汽车的各项方法。 学习特点：学习、接受新知识能力较弱，尤其是理论性强的知识，不能充分利用课余时间学习。 学习目标 知识目标：理解维护工具与设备的使用。 能力目标：能够掌握维护作业前的准备。 素质目标：1.认识到新能源汽车的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习重难点 教学重点：1. 交流充电装置的类型。 2. 交流充电装置的作用和结构。 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、实物教学法 课前准备 教师准备：教学课件 学生准备：课前预习 教学媒体 多媒体教室、多媒体课件 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 1. 情境导入 让学生阅读教材导入情景，引导学生思考： 新能源汽车充电基本知识。 2. 展示学习目标 认识到新能源汽车的重要性。 掌握新能源汽车的基本知识的具体内容。 1.阅读导入情景，思考教师提问，结合生活中的实际，认真回答。 2.查看并记住本节任务的学习目标。 1.通过情景问话，引出本课主题。同时激发学习兴趣。 2.通过课件展示本节任务，让学生明确课堂任务。 活动二： 调动思维 探究新知 一.导入新课:组织教学、吸引学生注意力，使学生进入上课状态。 二.1.新课讲解:借助PPT讲授新能源汽车充电基本知识内容，利用课件进行讲授，对比课件中的构造简图 ，对新能源汽车基本知识有一个初步的了解。 一、交流充电装置的类型与结构 交流充电装置是指采用传导方式为具有车载充电机（泛指固定安装在电动汽车上的充电机）的电动汽车提供交流电源的专用供电装置。交流充电装置是电动汽车充、换电设施的一种。单相交流充电桩的最大额定功率为 7 kW，主要适用于为小型乘用车充电。充满电所需要的时间根据车辆配置电池容量和充电装置的功率而定。 交流充电装置主要包括四种，即便携式充电器、壁挂式充电盒、立柱式充电桩和无线充电装置。 1. 便携式充电器 （1）便携式充电器的作用 便携式充电器又称常规充电器或车载充电器，可使用家用电源或专用的充电桩电源对车辆进行充电，其充电电流较小，一般为 10～15 A，电源可采用直流、两相交流电或三相交流电。充电时间视电池组容量大小而定，一般为 12～15 h。 便携式充电器充电时间较长，但其对充电环境的要求不高，制造和安装成本较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；更为重要的是可对电池深度充电，提升电池的充放电效率，延长电池的使用寿命。因其充电时间较长，比较适用于白天使1. 便携式充电器 （2）便携式充电器的主要参数 以比亚迪为例，其便携式充电器（下图所示），是目前市场上体积较小的便携式交流充电设备，使用普通家用三芯插座即可为车辆充电，其主要技术参数（表1）。 表1 比亚迪便携式充电器的主要技术参数 （2）便携式充电器的主要参数 便携式充电器上装有红色、绿色两个 LED 指示灯，能够反映充电器的电源、充电、故障信息。LED 指示灯状态说明（表2）。 注意： 1）电源侧插座应严格使用符合标准要求的插座，严禁使用其他插座。 2）电源侧插座前端需配备额定电流为 10 A 的漏电断路器。 3）电源侧采用单相三线制进线（L、N、PE），并按标准接线，否则易造成故障、危险或者线上控制盒的损坏。 4）在充电过程中，严禁强行拔出交流充电枪，否则易造成充电枪损坏，以及给操作人员带来危险。 表2 LED 指示灯状态说明 1. 便携式充电器 （3）便携式充电器的结构 便携式充电器主要由交流充电枪、交流插头、主控制板、控制盒和连接电缆等组成，其结构（图 1）所示。控制盒的内部结构（图 2） 所示，其主要元件的作用（见表 1）。 图 1 便携式充电器的结构 1—交流充电枪 2—交流插头 3—主控制板 4—控制盒 5—连接电缆 图 2 控制盒的内部结构 1—主控单片机 2—电流互感器 3—继电器 4—零序电流互感器 5—工频变压器 6—熔丝 表 1 便携式充电器控制盒内部元件的作用 2. 壁挂式充电盒 （1）壁挂式充电盒的作用 壁挂式充电盒是为了满足乘用车、物流车等电动汽车充电而配备的充电设备，可安装在车库、停车场等场所。充电盒内的高压线路、低压线路和电子元器件结构复杂，可为具备车载充电机的电动汽车提供交流电能，操作简便。 （2）壁挂式充电盒的主要参数 以比亚迪壁挂式充电盒为例，根据充电功率不同可将其分为 3.3 kW/7 kW （图1）和40 kW （图2）两种。 图1 比亚迪 3.3 kW/7 kW 壁挂式充电盒 图2 比亚迪 40 kW 壁挂式充电盒 2. 壁挂式充电盒 （2）壁挂式充电盒的主要参数 比亚迪 3.3 kW/7 kW 壁挂式充电盒的技术参数（表 1），在壁挂式充电盒上有“BYD”“充电”“故障”三个 LED 指示灯，能反映充电器的电源、充电、故障信息，指示灯状态（表 2）。 表1比亚迪3.3 kW/7 kW 壁挂式充电盒的技术参数 表2 比亚迪 3.3 kW/7 kW 壁挂式充电盒的指示灯状态 2. 壁挂式充电盒 （3）壁挂式充电盒的结构 壁挂式充电盒的外部结构（图 1），其内部主要元件的作用（表 1）。 图 1 壁挂式充电盒的外部结构 1—“BYD”（电源）指示灯 2—检修口 3—故障指示灯 4—充电指示灯 5—急停开关 6—充电枪 7—接线舱 表1 壁挂式充电盒内部主要元件的作用 3. 立柱式充电桩 3.1 立柱式充电桩的作用 立柱式充电桩又称交流充电桩，俗称“慢充”，固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源。立柱式充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电，相当于起到一个控制电源的作用。立柱式充电桩本质上就是一个带控制器的插座，输出的是交流电，需要车载充电机进行变压整流。因为立柱式充电桩受限于车载充电机的功率，所以其功率一般较小。 7 kW 标准立柱式充电桩（下图所示）。 3. 立柱式充电桩 3.2 立柱式充电桩的特点 1）人机交互界面采用大屏幕 LCD 彩色触摸屏，用于显示当前充电模式、时间（已充电时间、剩余充电时间）、电量（已充电电量、待充电电量）及当前计费信息。充电模式可选择定电量、定时间、定金额、自动（充满为止）四种模式。 2）支持刷卡、扫码等多种支付方式。 3）满足 GB/T 20234.1—2015、GB/T 20234.2—2015、GB/T 18487.1—2015 等最新国家标准的要求。 4）人机界面友好，易操作、易维护。 5）通信接口丰富，兼容所有车辆 BMS 通信协议及充电后台协议。 6）保护功能完善，具有过压保护、欠压保护、过载保护、短路保护、漏电保护等功能。 3. 立柱式充电桩 3.3 立柱式充电桩的结构 立柱式充电桩的内、外部结构（见下图），主要包括指示灯、触摸屏、刷卡器、急停按钮、充电口、计费控制单元、接触器、开关电源等。 3. 立柱式充电桩 3.4 立柱式充电桩电气系统架构 立柱式充电桩电气系统架构（见下图），由主回路和二次回路组成。主回路由输入保护断路器、交流控制接触器和充电接口接插器组成；二次回路由控制继电器、急停按钮、运行状态指示灯、交流智能电能表、充电桩智能控制器和人机交互设备（包括显示、输入和刷卡功能）组成。 3.4 立柱式充电桩电气系统架构 主回路和二次回路的主要功能如下： 1）主回路 ①输入保护断路器具有过载、短路和漏电保护功能。 ②交流控制接触器控制电源的通断。 ③充电接口接插器提供与电动汽车连接的充电接口，具有锁紧装置和防误操作功能。 2）二次回路 ①急停按钮提供“启停”控制与“急停”操作。 ②运行状态指示灯提供“待机”“充电”与“充满”状态指示。 ③交流智能电能表进行交流充电计量。 ④人机交互设备提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。 4. 无线充电装置 4.1 无线充电装置的优缺点 动力蓄电池的电气充电方法包括接触式充电和无线充电两种。接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电；无线充电（或称无线供电）以耦合的电磁场为媒介实现电能的传递（见下图）。 动力蓄电池组输出电压较高，带来的安全隐患较多，因此，安全性和方便性是无线充电的发展方向。无线充电便于实现无人自动充电和移动式充电，在保证所需行驶里程的前提下，可通过频繁充电来大幅减少电动汽车配备的动力蓄电池容量，减轻车体质量，提高能量的有效利用率，并且有助于降低电动汽车初始购置成本，推进电动汽车的市场化。 无线充电是将变压器的一次侧、二次侧绕组分置于车外和车内，通过高频磁场的耦合传输电能。与接触式充电相比，无线充电使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，可适用于恶劣环境和天气。无线充电技术也有缺点，如成本较高等。无线充电技术的优缺点（见下表）。 无线充电技术的优缺点 4. 无线充电装置 4.2 两种无线充电技术的比较 目前，主流的电动汽车无线充电技术有两种，分别是电磁感应和磁场共振。这两种无线充电技术的比较（见下图）。 4.2.1 电磁感应技术 电磁感应式无线充电技术在电力系统中比较成功的应用是非接触式电能传输。非接触式电能传输是利用电磁感应耦合技术、电力电子技术和现代控制技术实现的电源侧与负载侧完全分离的电能传输技术。它避免了传统电能传输方式中裸露导体的存在和接触火花的产生，克服了传统电能传输方式在一些特殊环境存在的弊端，如在易燃易爆、水下等场合，实现了电能的安全、可靠传送。 该技术相对较成熟，在传输功率上比较容易获得突破，但其传输效率不高，而且传输距离很短，基本需要贴在一起，因此只适合在局部电网中应用。这种方式其实是利用了变压器磁耦合的原理，由一次侧线圈通入电流，产生变化的磁通，然后在二次侧线圈内激起感应电动势，从而实现电能的无线传输。 4.2.2 磁场共振技术 与电磁感应技术相比，磁场共振技术的优势在于能在更大的范围内实现有效的能量传递，具有更高的空间自由度。因此，其可靠性更高，而且支持多个设备同时充电。 磁场共振技术的原理是：发送端遇到共振频率相同的接收端，由共振效应进行电能传输。这种方式传输距离较远，同时传输的功率较大，适合远距离、大功率充电。但这种方式效率较低，传输过程中有较大的能量损耗，且距离越远，传输功率越大，能量损耗也就越大。更重要的是必须对使用的频段进行保护，以免受到外界因素的干扰。 二、交流充电装置的使用 进行车辆充电前，应先进行基础检查，确认充电设备没有生锈、破损现象，交流充电枪、电缆、控制盒、电线以及供电插头表面没有破损等异常情况，如发现异常则不能进行充电。当供电插头或车辆插头很脏或潮湿时，应用干燥、清洁的抹布擦拭插头，确保充电插头干净。 1. 便携式充电器的使用 便携式充电器的使用（见下表）。 2. 壁挂式充电盒的安装与使用 2.1 壁挂式充电盒的安装 2.1.1 安装前的准备工作 在安装前，先要勘查确认是否符合安装条件，比如是否有固定车位，离国家电网线路距离有多远等，了解小区物业、当地供电部门对于安装充电盒的政策，向它们询问安装方案、安装面积、电路布置情况等。现场勘测之后，施工方才能根据实际情况给出最终的施工方案，包括安装费用。 为了充电盒的运行安全，安装场所必须满足以下条件： ①安装位置必须随时可接近。 ②充电盒不应安装在有剧烈振动和易燃易爆物品的场所（如有易燃气体、蒸汽或者粉尘的场所）。 ③充电盒不应安装在地势低洼并可能积水的场所。 ④充电盒的安装场所要求通风良好。 ⑤安装位置应保证方便观测指示灯及各种操作。 ⑥安装环境应清洁。 2.1.2 安装前的资料准备 申请安装壁挂式充电盒的资料包括：充电盒（电动汽车）持有人身份证复印件、向小区物业索取车位的产权证明书、小区物业统一的安装充电桩说明书，资料收集齐全后交给电力部门工作人员。 2.1.3 安装过程 2.1.4 安装后的检查 安装完成后，必须检查现场的所有电气连接，确保连接正确、牢固。确保管形端子压紧、牢靠，漏电断路器的进线方向正确无误。安装完成后，由充电盒公司向国家电力部门报备存档，由电力公司工作人员到现场进行验收（合格后对电表进行加封），验收后电力公司会制造专门的电卡用于充电盒缴费，电卡制作完成后由充电盒公司领取再转交给用户（或用户自取）。 2.1.5 安装要求 目前，电动汽车厂家为了推广电动汽车都免费赠送充电盒，赠送的充电盒安装时一般不需要缴纳额外的费用。但是安装公司会根据实际情况收取费用，如加长充电枪线束、加长充电盒电源线等。充电盒的安装要求及规格（见下表）。 充电盒的安装要求及规格 2. 壁挂式充电盒的安装与使用 2.2 壁挂式充电盒的使用 壁挂式充电盒的使用（见下表）。 3. 立柱式充电桩的使用 立柱式充电桩的使用（见下表）。 三.课堂互动: 组织学生进行小组讨论，分享学习心得和体会，教师进行点评和指导。 四.巩固练习:布置相关练习题和思考题，让学生巩固所学知识，教师进行个别辅导 学习新能源汽车基本知识的总体认知 学生以小组为单位，巩固旧课，展示预习情况 (1) 听课、思考、结合生活实际，认真回答教师提出的问题。 (2) 听课、理解新能源汽车基本知识的总体认知 积极发言 (3) 结合生活实际，思考现代新能源汽车基本知识的总体构造及作用。 请学生先结合教材自行归纳分类 观看PPT、图片及动画，学生自主分析，各小组派代表阐述本组学习成果。 针对特点，提出相应的保育要点 注意要点，提醒学生结合生活经验分析。 通过视频、多媒体学习。以小组为单位进行阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 小组讨论，根据所学知识进行总结，阐述。 1.通过导入情景以及学生思考结果引出新能源汽车基本知识的总体内容。为进一步学习本课重点奠定基础。 2.教师讲述新能源汽车基本知识总体认知等重点知识。 活动三： 巩固练习 素质提升 1.提问学生交流充电装置的类型。 2.提问学生立柱式充电桩的特点。 学生课上复习，并完成本节教学重点。 加深对本节内容的理解并加强课堂知识点的记忆。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结： 本节课通过讲解、示范、小组讨论和案例分析等多种教学方法和手段，使学生掌握了新能源汽车基本知识等内容，培养了学生对于新能源汽车充电系统这门课程的兴趣，树立了良好的职业道德观念。同时，也让学生认识到新能源汽车的基本内容，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 2.作业： (1)简述交流充电装置的类型。 (2)简述立柱式充电桩的特点。 板书设计 三、交流充电装置的使用 1.流程 2..安装位置 3.使用过程 一、交流充电装置 1.定义 2.类型 3.结构 4.作用 二、便携式充电器 1.结构 2.类型 3.作用 4.主要参数 教学反思 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 $$