模块二 课题1 交流充电系统的检修（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 模块二课题1 交流充电系统的检修 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》中的模块二。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. 交流充电系统的组成。 2. 交流充电系统的工作过程。 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讲授充电交流电基本知识内容，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、交流充电系统的组成与工作过程 1. 交流充电系统的组成 在交流充电模式下，充电系统主要由供电设备（充电桩）、交流充电接口、车载充电机、高压控制盒、动力蓄电池、整车控制器（VCU）、交流充电系统高压线束和低压线束等组成（图 1）。 1. 交流充电系统的组成 1.1 交流充电系统高压线束 交流充电系统高压线束主要包括交流充电线束、动力蓄电池高压线束和高压附件线束等。以北汽 EC180 车型为例，交流充电系统高压线束及其布置方式（图 1） 。 1—交流充电线束 2—车载电源高压线束 3—动力蓄电池正极线束 4—动力蓄电池负极线束 1.1 交流充电系统高压线束 交流充电线束用于连接交流充电接口与车载充电机（如图所示）。车载充电机接口端子的含义（表 1）。 1—1 脚 2—2 脚 3—3 脚 4—4 脚 5—5 脚 6—6 脚 表 1 车载充电机接口端子的含义 1.1 交流充电系统高压线束 动力蓄电池高压线束用于连接动力蓄电池与高压控制盒（如图所示）。其接口端子的含义（表 1）。 A、B、C、D—接动力蓄电池端接口端子 1—接高压控制盒端 1 脚 2—接高压控制盒端 2 脚 3—接高压控制盒端中间位 表 1 动力蓄电池高压线束接口端子的含义 1.1 交流充电系统高压线束 高压附件线束（也称高压线束总成）（图 1）用于连接高压控制盒与 DC/DC 变换器、车载充电机、空调压缩机、空调 PTC。车载充电机端子和高压控制盒端子的含义（表 1）。 表 1 高压附件线束接口端子的含义 1. 交流充电系统的组成 1.2 交流充电接口 交流充电接口端子的名称（如图所示），接口端子的功能定义（表 1）。 表 1 交流充电接口端子的功能定义 1. 交流充电系统的组成 1.3 车载充电机 电动汽车车载充电机（图 1）的主要功能是将交流 220 V 市电转换为高压直流电为动力蓄电池充电，保证车辆正常行驶。同时，车载充电机提供相应的保护功能，如过压、欠压、过流、欠流等，当充电系统出现异常时能及时切断供电。 1.3 车载充电机 车载充电机的内部结构可分为三部分，即主电路、控制电路、线束及标准件。 1）主电路：前端将交流电转换为恒定电压的直流电，主要是全桥电路 +PFC（功率因数校正）电路。后端为 DC/DC 变换器，将前端转出的直流高压电转换为合适的电压及电流供给动力蓄电池。 2）控制电路：用于控制 MOS 管（场效应管）的开关，与 BMS（电池管理系统）之间通信，监测车载充电机的状态，与充电桩握手等。 3）线束及标准件：用于主电路及控制电路的连接，固定元器件及电路板。 1. 交流充电系统的组成 1.4 控制导引电路 电动汽车交流充电系统应具有控制导引电路，以实现以下功能：充电连接状态的判断、充电电缆承载电流的识别、带载切断的安全保护。以交流充电接口标准为例，其典型控制导引电路（见下图）。 1.4 控制导引电路 1.4.1 充电连接状态的判断 在交流充电接口的 7 个针脚中，CC 针和 CP 针最短，当 CC 针或 CP 针与对应的插孔导体连接后，说明所有针脚都已连接，可以通过检测点 1、检测点 2 和检测点 3 的电压变化进行判断。供电控制装置可以根据这些电压值判断连接状态，从而控制主回路开关 K1、K2 的闭合或打开。 1.4.2 充电电缆承载电流的识别 目前，交流充电连接装置可分为 16 A 和 32 A 两种功率等级。电阻 RC 是充电连接装置的内置电阻，其电阻值与电缆承载电流的大小相匹配。车载充电机可以通过测量检测点 3 的电压值来判断电缆的承载能力，从而确定充电电流的上限。 1.4.3 带载切断（误操作）的安全保护 在充电过程中，由于误操作或者意外原因，可能使充电插头在带载时断开，控制导引电路需要降低或避免这种操作带来的危害。其实现原理如下： 开关 S3 设计成与机械锁按钮联动，当机械锁按下时车载充电机可以通过检测点 3的电压变化来判断充电插头有拔出的趋势，在主回路断开前提前降低或切断电流输出，避免拉弧和其他危害。 CC 针和 CP 针为短针，这两个控制导引针会先于主回路的 L、N 端断开，利用这个时间差，充电桩可以通过测量检测点 1 或检测点 4 的电压变化，车载充电机通过测量检测点 2 和检测点 3 的电压变化来判断充电插头将要断开，在主回路断开前提前降低或切断电流输出，避免拉弧和其他危害。 一、交流充电系统的组成与工作过程 2. 交流充电系统的工作过程 工作过程：充电枪连接通过车载充电机反馈到整车控制器，再唤醒仪表显示连接状态（负触发）；车载充电机同时唤醒整车控制器和动力蓄电池管理模块（正触发），整车控制器唤醒仪表启动显示充电状态（负触发）；正、负主继电器由整车控制器发出指令，并由动力蓄电池管理模块控制闭合。 交流充电系统的工作过程（见下图）。 当充电物理接口连接后，车辆控制装置将通过测量检测点 3 与 PE 之间的电阻值来判断车辆接口是否完全连接，确认完全连接后，车辆接口内的电子锁将在主供电开关 K1、K2 闭合前将车辆接口锁定。充电设施内的供电控制装置将测量检测点 1 或检测点 4 的电压值来判断供电接口是否完全连接，确认完全连接后，供电接口内的电子锁也将在主供电开关 K1、K2 闭合前将供电接口锁定。如锁定失败或不能锁定，充电过程将被终止。此时，车载充电机启动自检，确认系统无故障且储能装置处于可充电状态时，车辆控制装置闭合开关 S2，车辆充电准备就绪。充电设施判断检测点 1 的峰值电压，电压为 6 V 时充电设施准备就绪，供电控制装置闭合主供电开关 K1、K2，交流供电回路导通。至此，电动汽车与充电设施之间的电气连接已经建立。 二、交流充电系统的检修 1. 准备工作 在对电动汽车进行维修时禁止带电作业，正规的操作流程应按照以下步骤进行： （1）关闭钥匙开关。 （2）断开辅助蓄电池负极电缆。 （3）使用专用万用表对所维修部位进行电压测量，如测量值大于 0 V，应使用专用放电棒对该部件进行放电，当电压完全消失后方可进行下一步操作。 （4）戴好专用防高压手套。 （5）进行检测与维修作业。 2. 交流充电系统线束的检修 2.1 交流充电系统线束的拆装 交流充电系统线束的拆装（见下表）。 交流充电系统线束的拆装 交流充电系统线束的拆装 2. 交流充电系统线束的检修 2.2 交流充电系统线束的检修 目测检查交流充电系统线束和接插件外观是否有破损、裂痕。在充电过程中线束会产生热量，因此，线束如有破损应及时更换。 2.2.1 检查交流充电桩与车辆交流充电口是否连接良好。检查车载充电机，发现有三个指示灯都不亮。分别测量充电桩端充电枪的 N、L、PE、CP、CC 脚与车辆端的N、L、PE、CP、PE 脚是否导通，如果不导通，则修复或更换交流充电线束总成；测量充电线束车辆端充电枪的 CC 脚与 PE 脚的电阻值，16 A 充电线束的电阻值应为（680±3%）Ω，32 A 充电线束的电阻值应为（220±3%）Ω，若电阻值与标准值不符，则应修复或更换交流充电线束总成。 2.2.2 检查车辆交流充电口与车载充电机是否连接良好。 检查接插件端子有无烧蚀、虚接现象；分别测量充电口 L、N、PE、CC、CP 脚与车载充电机接插件 1、2、3、5、6脚是否导通，如果不导通，则应修复或更换交流充电线束总成。 2.2.3 检查车载充电机与高压控制盒是否连接良好。 检查高压控制盒 E、F 端子与车载充电机接插件 1、2 脚是否导通，如果不导通，则应修复或更换高压连接线束。 3. 车载充电机的检修 3.1 车载充电机的结构 （图 1）为《电动汽车用传导式车载充电机》（QCT 895—2011）中的车载充电机充电连接示意图。车载充电机主要由交流输入端口、功率单元、控制单元、低压辅助单元和输出端口等部分组成，充电过程中宜由车载充电机提供电池管理系统（BMS）、充电接触器、仪表盘、冷却系统等低压用电电源。 3.1 车载充电机的结构 3.1.1 输入端口。7 个 pin 口，三类连接，包括高压电源连接、高压中性线、车辆底盘地、低压信号的充电连接确认和控制确认。标准的输入接口采用工频单相输入 220 V 电压。但如果因功率需要，也可以启用两个备用 pin 口（NC1、NC2），可以实现 380 V输入。 3.1.2 功率单元。一般包括输入整流、逆变电路和输出整流三个部分，将输入的工频交流电转化为适合动力蓄电池系统接受的适当电压的直流电。 3.1.3 控制单元。 采样输出电流和电压，经过处理后将实时值传递给 PID（一种闭环自动控制技术，是比例、积分、微分控制器的简称）控制回路，由控制器比较测量值与期望值之间的差距，再将调节要求传递给 PWM（脉冲宽度调制）回路，用脉冲宽度变化去控制高压回路中功率器件的开闭时间，最终实现输出电流和电压尽量接近于主控系统要求的数值。 3.1.4 低压辅助单元。 低压辅助单元是一个标准低压电源，输出电压为 12 V 或者24 V，用于在充电期间给电动汽车上的用电器件供电，如电池管理系统、热管理系统、汽车仪表等。 3.1.5 输出端口。 包括低压辅助电源正、负极两个 pin 口，高压充电回路正、负极两个pin 口，底盘地，通信线 CAN-H 和 CAN-L（还可以有 CAN 屏蔽），充电请求信号线。其中，高压充电回路两个 pin 口与电池包相连；充电请求信号线用于车载充电机的输入端口与外部电源之间完成充电连接确认，通过“充电请求信号”线向车辆控制器发送充电请求信号，同时或延时一小段时间后，用低压辅助电源为整车供电。 3. 车载充电机的检修 3.2 车载充电机的拆装 以北汽 EC180 车型为例，车载充电机（OBC）和 DC/DC 变换器模块集成在一起，将原本生产过程需要多次装配的部件进行集成化设计，提高了装配效率和生产效率。DC/OBC 集成控制器的集成化设计将原本大量的高压线束优化，在内部集成体现，提高了高压线束的屏蔽效果、装配便捷性和可靠性。在一些品牌车型上，甚至将车载充电机、DC/DC 变换器、高压控制盒、电机控制器等集成在一起，大大简化了高压线束的使用量。车载充电机的拆装（见下表）。 车载充电机的拆装 3. 车载充电机的检修 3.3 车载充电机的检修 车载充电机上共有三个指示灯（见下图）。对车辆进行充电时，应检查指示灯是否正常。 POWER 灯：电源指示灯，当接通交流电后该指示灯点亮。 RUN 灯：充电指示灯，当车载充电机接通电池进入充电状态后，该指示灯点亮。 FAULT 灯：报警指示灯，当车载充电机内部有故障时，该指示灯点亮。 当充电正常时，POWER 灯和 RUN 灯点亮；当启动半分钟后 POWER 灯仍然点亮时，有可能为电池无充电请求或已充满；当 FAULT 灯点亮时，说明充电系统出现异常。 当三个灯都不亮时，表示没有电源输入，应检查充电桩、充电线束及接插件是否正常，若正常，应更换车载充电机。检查车载充电机的 12 V 电源及交流充电唤醒信号是否正常，高压控制盒内的车载充电机熔断器是否损坏，动力蓄电池 12 V 唤醒信号是否正常。车载充电机正负极绝缘电阻的检测（表 1）。 表 1 车载充电机正负极绝缘电阻的检测 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。 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.提问学生交流充电系统的工作过程。 2.提问学生车载充电机的作用是什么。 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概述这门课程的兴趣，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)简述交流充电系统的工作过程。 (2)简述车载充电机的作用是什么。 板书设计 三、交流充电系统的检修 1.准备工作 2..线速检修 3.拆卸流程 一、交流充电系统 1.组成 2.充电桩 3.车载充电机 4.动力蓄电池 5.高压线速 二、交流充电系统的工作过程 1.工作流程 2.流程图 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 $$