2.1 动力电池维护与保养（教案）《新能源汽车维护与保养》（湖南大学出版社）同步精品课堂

《新能源汽车维护与保养》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务2.1 动力电池维护与保养 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 学生在学习 “动力电池维护与保养” 课程时，具有自身鲜明特点 。从基础知识来看，他们已掌握一定电学、机械原理等知识，但知识体系不够系统，理解复杂原理有难度。学习能力方面，部分学生动手能力强，对实践操作兴趣浓厚，可理论学习易缺乏主动性。针对本节课，像纯电动汽车对动力电池要求等理论知识，需用直观案例辅助理解；北汽 EV160 相关实操内容，契合他们动手优势，但换电模式等较新内容，可能因接触少而感到陌生，教学时要多联系生活实例，激发学习热情，提升学习效果。 背景分析 在当下，环保理念深入人心，汽车行业正加速向新能源转型，纯电动汽车市场规模持续扩张。职高学生未来将投身汽车相关行业，掌握动力电池维护与保养知识至关重要。他们即将步入职场，面临的工作岗位可能涉及电动汽车销售、维修、保养等，这些工作均与动力电池密切相关。学习本课程，学生能为就业打下坚实基础。而且，随着新能源技术不断革新，了解纯电动汽车对动力电池要求、电能补充方式等知识，有助于学生跟上行业发展步伐，增强自身职业竞争力。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 激发对新能源汽车技术的探索兴趣，培养主动学习专业知识的意识； 树立严谨的工作态度，重视动力电池维护与保养工作中的安全问题； 增强团队协作精神，在实践操作中学会与同学沟通交流、共同完成任务。 清晰阐述纯电动汽车对动力电池在能量密度、循环寿命、安全性等方面的具体要求； 说明纯电动汽车常见的电能补充方式，包括交流充电、直流充电的原理与特点； 详细描述北汽 EV160 纯电动汽车动力电池的类型、结构以及充电系统的组成与工作流程。 能够熟练识别北汽 EV160 纯电动汽车充电系统各部件，并能进行简单的故障排查； 依据操作规范，正确完成对北汽 EV160 纯电动汽车充电系统的日常维护工作； 可以按照流程对动力电池系统进行基本维护，如检测电池外观、连接线路等。 学习任务 描述 清晰阐述纯电动汽车对动力电池在能量密度、循环寿命、安全性等方面的具体要求。 说明纯电动汽车常见的电能补充方式。 详细描述北汽 EV160 纯电动汽车动力电池的类型、结构以及充电系统的组成与工作流程。 熟练识别北汽 EV160 纯电动汽车充电系统各部件。 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 纯电动汽车对动力电池的要求 教学难点 北汽 EV160 纯电动汽车充电系统工作流程 教学难点突破方法 制作详细的充电系统工作流程动画，分步骤拆解展示电流走向、各部件的工作状态变化。在实验室，利用实物模型，让学生对照模型，跟随教师讲解，手动模拟电流路径，加深对工作流程的理解 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 《新能源汽车维护与保养》，主编：郑丽辉、姜十万、张斌，2023年9月第1版；湖南大学出版社出版。 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） 任务引入：清晰阐述纯电动汽车对动力电池在能量密度、循环寿命、安全性等方面的具体要求 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 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、纯电动汽车对动力电池的要求 1.比能量高 为了增加纯电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池储存尽可能多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的空间也有限，这就要求电池具有高的比能量。 2.比功率大 为了使电动汽车在加速行驶、爬坡和负载行驶等方面能与燃油汽车竞争，就要求电池具有大的比功率。 3.循环寿命长 循环寿命越长，电池在正常使用周期内支撑电动汽车行驶的里程数就越大，有助于降低车辆在使用周期内的运行成本。 4.均匀一致性好 对于电动汽车而言，电池组的工作电压大多数要达到数百伏，这就要求电池组有上百节电池进行串联，为达到设计容量要求，有时甚至需要更多。某一节电池的问题可能会影响整个动力电池组，从而导致电动汽车出现能量损失增加、续驶里程变短等问题，这就要求电池的均匀一致性要好。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 二、纯电动汽车的电能补充 纯电动汽车的电能补充可以分为两种模式，即充电模式和换电模式。其中换电又称为机械充电，它是通过直接更换已充满电的动力蓄电池来达到电动汽车电能补充的目的。纯电动汽车动力蓄电池放电后，用直流电源连接动力蓄电池，将电能转化为动力电池的化学能，使它恢复工作能 力，这个过程称为动力蓄电池充电。动力蓄 电池充电时，动力蓄电池正极与充电电源正 极相连，动力蓄电池负极与充电电源负极相 连，充电电源电压必须高于动力蓄电池的总 电动势。 合适的充电方式不仅能够最大限度地发挥电池的作用， 而且可：以延长电池的使用寿命。电动汽车的充电方 式可分为交流充电和直流充电两种，消费者在自家充 电一般采用专业公司安装的充电墙盒进行交流充电， 在公共停车场或充电站一般采用交流进行交流充电或采用直流桩进行直流充电。 1.交流充电 纯电动汽车交流充电方式以较低的充电电流对电动车进行充电(其充电过程如图 2-1所示)。 一般充电时间较长，也就是通常人们说的“慢充”。交流充电方式的充电装置安装成本比较低，电动汽车家用充电设施(车载充电机)多采用这种充电方式。充电时可以充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本，提高充电效率、并延长电池的使用寿命。 2.直流充电 直流充电方式以较高的充电电流在短时间内为蓄电池充电(其充电过程如图2-2所示)，充电时间短，也就是通常说的快充。直流充电方式的充电装置安装成本相对较高，充电时电能利用率较低、对电池寿命也有一定的影响。 三、北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统 1.北汽EV160纯电动汽车的动力电池 北汽EV160纯电动汽车动力电池箱(见图2-3)通过10个 螺和车身连接，安装在整车下部。动力电池箱主要起 到保护动力电池的作用，因此箱体要坚固、防水。体 可以分为上箱体和下箱体。上箱体一般不会受到冲击， 并且为了减轻重量采用玻璃钢材质。下箱体在整车的 下部，为了防止遇到路面磕碰等情况而伤害动力电池，采用铸铁材质。上下箱体之间通过硅酮胶进行密封，并有定位装置进行定位。 北汽 EV160 纯电动汽车动力电池如图 2-4所示，主要由两大部分组成，即电池管理系统和电池本体。其中电池管理系统相当于动力电池的神经中枢，主要对电池状态进行检测、对电池电量等进行管理。电池本体主要由动力电池组、动力电池箱及辅助器件三部分组成。 2.北汽 EV160 纯电动汽车的充电系统 北汽EV160纯电动汽车的充电系统可以分为动力电池充电系统和低压蓄电池充电系统。动力电池充电系统利用外接电源给动力电池充电，低压蓄电池充电系统利用动力电池给低压蓄电池充电。 (1)动力电池充电系统 动力电池充电系统如图2-5所示，包括交流 慢充和直流快充两种方式。慢充时，供电 设备(慢充或家用交流电)通过慢充线、慢充 口将交流电提供给车载充电机，车充电机将 其变成高压、直流电之后，送入高压控制盒，然后给动力电池进行充电。快充时，供电设备(一般为快充桩)通过快充线、快充口将高压直流电提供给高压控制盒，然后给动力电池进行充电。 (2)低压蓄电池充电系统 低压蓄电池充电系统是动力电池通过DC/DC变换器给蓄电池充电或给低压用电设备供电。图2-7所示为北汽EV160纯电动汽车的DC/DC变换器。 主要讲解纯电动汽车的电能补充和北汽 EV160 纯电动汽车的动力电池及充电系统。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 四、纯电动汽车的换电模式 纯电动汽车的换电模式是指当纯电动汽车电池电量不足时直接更换已经充满电的电池，达到快速补充电能的目的。 1.换电模式存在的问题 1)换电站建设成本高。 2)不同企业的技术标准不同，电池标准也 不同。 3)车企之间难以实现技术标准共享。 2.换电模式的优点 (1)电能补充快 以天津海泰综合充换电站为例，一般给一辆电动公交车进行换电操作只需12min就可以完成，与内燃机汽车加油所需时间基本相同。图2-8所示为一辆电动出租车在纯电动汽车充换电站进行换电操作，整个换电过程在5min左右。可见，换电操作节省了大量的充电等待时间，大大提高了客户使用的方便性。 (2)延长电池的使用寿命，降低使用成本——换电站给动力电池充电的过程同时也是对动力电池的维护过程，这对延长动力电池的寿命是非常有利的。同时，换电模式还减少了动力电池进行快速充电的次数，这也延长了电池的使用寿命。由于电动汽车的成本中动力电池占了相当大的比例，延长电池的使用寿命就意味着降低了电动汽车的使用成本。 (3)解决了充电难问题——目前，充电桩的数量远远不能满足电动汽车的充电需求，是电动汽车发展的一大制约条件。换电模式由于更换电池需要时间短，因此可以短时间内满足电动汽车补充电能的需求。 教师根据课本内容讲解纯电动汽车的换电模式。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 五、北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护 1.慢充检查 (1)慢充口盖开关状态检查 1)检查慢充口盖能否正常开启与关闭。在主驾驶室下门框附近有充电口盖解锁拉手(充电口盖解锁拉手位置如上图所示)，拉动充电口盖解锁拉手，则慢充口盖应正常打开、如下图所示。检查慢充口内外盖能否正常开、关。 2)检查充电指示灯。当慢充口盖打开时，仪表充电指示灯应常亮；当充电口盖关闭时，仪表充电指示灯应熄灭。 注意：如果慢充口盖出现问题，车辆将无法正常起动。 (2)充电线及充电插头检查 1)检查充电线外观有无裂纹、破损等情况 2)检查充电插头有无裂纹、破损等情况 注意：充电过程中充电线会产生热量，如有破损，应及时更换，避免对人员及车辆造成损伤。 (3)充电测试 注意：进行充电前要保证起动开关位于OFF位置，驻车制动应拉紧，并且换挡旋钮在N位。 1)将慢充线连接到充电机上(或将交流充电线 连接到可靠接地的220V/16A交流电源上)， 北汽EV160纯电动汽车随车配备的充电线如 图2-11所示。 2)按下充电枪开关，充电枪开关位置如图 2-11所示；3)将充电枪插入慢充口；4)确保连接正常后，松开充电枪开关；5)观察仪表盘，应显示充电状态；6)打开机舱盖，检查车载充电机工作状态。 车载充电机各指示灯的定义如表 2-1所示。 2.DC/DC 功能测试 DC/DC功能测试主要是检测 DC/DC输出电压，检测方法为: 1)将车钥匙置于OFF位置，断开所有用电器并拔出钥匙； 2)按压低压蓄电池锁压件，如图2-12所示，打开盖板并露出低压蓄电池正极； 3)使用专用万用表电压挡位测量低压蓄电池的电压(并记录此电压值)； 4)将车钥匙置于 ON 位置； 5)使用专用万用表电压挡位测量低压蓄电池的电压，这时所测的电压值就是DC/DC输出的电压。 DC/DC正常输出电压为13.2~13.5V或13.5~14V(关闭车上用电设备的情况下)。车上用电设备未关闭、专用万用表测量值有误差或DC/DC故障都会导致DC/DC输出电压小于规定值。 3.快充口绝缘检测 1)检查绝缘手套绝缘等级；2)检查绝缘手套密封性;；3)佩戴绝缘手套;4)穿上绝缘鞋; 5)将兆欧表(见左图)挡位旋至500V； 6)打开快充接口外盖； 7)打开快充接口内盖； 8)用兆欧表检测快充接口DC+端子与车身之间的绝缘电阻绝缘 电阻值应大于2.5 MΩ，快充接口 DC+端子如图 2-14 所示； 9)用兆欧表检测快充接口DC一端子与车身之间的绝缘电阻，绝缘电阻值应大于2.5 MΩ，快充接口 DC一端子如图 2-14 所示,注意：如果绝缘电阻值小于标准值，应立即检查并更换快充线束。 六、动力电池系统维护 1.外观检查 1)举升车辆目测动力电池底部(见图1)有无磕碰、划伤、损坏的现象。如有这些现象应及时予以修理或更换。 2)目测动力电池高低压插接件(见图2)有无变形、松动及损坏等情况。如有这些现象应及时予以修理或更换。 3)检查标识有无脱落，动力电池标识如图3所示。 4)动力电池固定螺栓力矩检测，固定螺栓标准力矩为95~105N·m。 2.BMS 维护 (1)CAN 电阻检查——目的：确保 BMS与外界通信质量。方法：用万用表欧姆挡测量CAN1(3)-H对CAN1(3)-L的电阻，其端子定义如图2-18所示，CAN1(3)-H和CAN1(3)-L分别对应端子P和端子R，测量阻值应为120Ω。 (2)BMS程序升级——动力电池厂家会定期要求对BMS系统软件进行升级，以获得更高的控制效率。该项工作一般采用专用仪器按照厂家升级规范进行。 3.动力电池测试 (1)单体电池一致性测试 (2)电箱内部温度采集点检查 目的：确保测温点工作正常，采集点合理。 方法：电脑监控温度与红外测温仪所得温度对比，检查温度传感器精度。 (3)继电器测试 目的：防止继电器损坏，车辆无法正常上高压。方法：用监控软件启动关闭总正、总负继电器 (4)电池加热系统测试 目的：确保加热系统工作正常，避免冬季影响充电。方法：电池箱通12V电源，打开监控软件，启动加热系统，利用软件读取电池温度。 (5)绝缘测试 注意：进行绝缘测试前，要按服规范操作进行下电作业。 目的：掌握电动汽车高压系统的运行状况，保证其绝缘的完好性，判断电气设备能否继续投入运行，预防损坏，使设备始终保持在较高的绝缘水平 方法：将高压盒打开，用绝缘表测试继电器两端总正、总负对地电阻，阻值均应大于500&/V(1000V)。其操作过程与快充口绝缘测试一致。 4.动力箱内部维护 (1)模组连接件检查——目的：防止螺钉松动，造成故障。方法：用做好绝缘的扭力扳手紧固，拧紧力矩为35N·m。 (2)电压采集线检查——目的：防止电压采集线连接不牢固，导致所测电压数据不准确。方法：将电压采集线从板插接件拔下，重新安装一次。 (3)熔断器检查——目的：检查熔断器状态是否良好，保证遇到事故时可正常工作。方法：用万用表二极管挡测量通断。 (4)电箱密封检查——目的：保证电箱密封良好，防止有水进入。方法：目测检查密封条，若破损则更换密封条。 (5)高低压插接件可靠性检查——目的：确保插接件正常使用。方法：检查是否有松动、破损、腐蚀等情况， (6)电池包安装点检查——目的：防止电池包脱落。方法：目测检查每个安装点焊接处是否有裂纹。 (7)保温检查——目的：确保冬季电池包内部温度。方法：目测检查电池包内部边缘保温棉是否脱落、损坏。 (8)电池包高低压线缆检查——目的：确保电池包内部线缆正常、不漏电。方法：检查电池包内部线缆是否破损、是否受挤压变形 教师讲解北汽EV160 纯电动汽车充电系统维护和动力电池系统维护，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 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） 1）、以小组为单位回答问题：分别说明纯电动汽车交流充电和直流充电的特点。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 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。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 同学们，在这堂课中，我们首先明确了纯电动汽车对动力电池在能量密度、循环寿命和安全性等方面的严格要求。也学习了纯电动汽车电能补充的交流、直流两种主要方式及其原理。以北汽 EV160 为例，深入了解了它的动力电池及充电系统构造与工作流程，还认识了纯电动汽车的换电模式。重点学习了北汽 EV160 充电系统以及动力电池系统的维护方法。希望大家课后牢记这些知识，为后续实践操作和未来职业发展筑牢根基。 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)简述北汽 EV160 纯电动汽车动力电池的结构组成。 (2)纯电动汽车换电模式有哪些优势和劣势？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在本次《动力电池维护与保养》教学中，成功之处在于，以直观实例帮助职高学生理解纯电动汽车对动力电池要求等抽象知识，学生能较好阐述相关要点。以北汽 EV160 为实例，激发了学生实践兴趣，对其充电系统等有了一定认知。但也存在不足，在讲解复杂工作流程时，虽借助动画模型，部分学生仍理解吃力，说明教学方法还需更贴合学生基础。此外，小组讨论环节学生参与度不均，后续要优化引导方式。在今后教学中，需进一步简化难点，增强互动，确保每位学生都能跟上教学节奏，提升学习效果。 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 $$