新能源汽车“三电”与课程教学融合及教学方法和策略分析,大学论文.docx

新能源汽车“三电与课程教学融合及教学方法和策略分析,大学论文内容摘要：文章从当前地方应用型本科院校的车辆工程专业、汽车服务工程专业以及高职院校的新能源汽车专业开设的新能源汽车 三电 课程入手，着重分析了新能源汽车三项核心技术与专业三门课程之间的对应关系。根据人才培养方案和课程体系对学生能力培养要求，从教学实践出发，结合新能源汽车技术发展，提出了 三电 课程教学内容的界定以及课程之间有效融合途径，并对教学方式方法进行了有效的探寻求索。 本文关键词语：新能源汽车; 三电; 教学内容关联性; 教学方式方法; 探寻求索; Integration of Teaching Contents and Exploration of Teaching Method on EIC System of New Energy Vehicle Gao Yuzhi Tangshan University Abstract：In this paper, the corresponding relationship between the three core technologies of new energy automobile and the three professional courses has been emphatically analyzed based on the current curriculum situation of the vehicle engineering major, the automotive service engineering major of local applied undergraduate colleges, and the new energy vehicle specialty in higher vocational colleges. According to the requirement of talent training program and curriculum system for students ability training, starting from teaching practice and combining with the development of new energy automobile technology, the definition of the teaching content of EIC system course and the effective ways of integration between courses have been put forward, and the teaching methods have been explored effectively. 前言 针对新能源汽车产业发展现在状况，当前，在开设有车辆工程、汽车服务工程专业的应用型本科院校和新能源汽车技术专业的高职院校人才培养方案和课程体系中，都包含新能源汽车 三电 动力电池及管理系统BMS、驱动电机及控制技术MCU、整车控制器VCU或电控，以上新能源汽车三项核心技术，简称电池、电机和电控，亦称 三电 课程。但是，由于新能源汽车在我们国家汽车工业发展中最近几年才出现较快的增长态势，而高职院校新能源汽车技术专业基本上为2021年以后新增设专业，当前刚刚有一届毕业学生；普通本科院校也是近年来才在课程体系中新增(新能源汽车技术或(电动汽车技术等课程，各学校固然在人才培养方案和课程体系中对新能源汽车 三电 教学内容做出了规定和要求，但是，在详细在实践教学中，有些教学内容的选取、课程之间的衔接以及教学方式方法的施行还有缺乏之处，结合本人在高职院校和普通高校的教学实践，在新能源汽车 三电 课程教学经过中，对教学内容的融合和教学方式方法施行进行了一些探寻求索，为课程更好地服务教学提出了一些建议。 1 新能源汽车定义 1.1 新能源汽车定义与分类 根据中国工业和信息化部(新能源汽车生产企业及产品准入管理规则工产业2018第44号，新能源汽车，是指采用非常规的车用燃料作为动力来源或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，构成的技术原理先进、具有新技术、新构造的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车BEV，包括太阳能汽车、燃料电池电动汽车FCEV、氢发动机汽车、其他新能源如高效储能器、二甲醚汽车等各类别产品1。 1.2 新能源汽车发展历程 在我们国家新能源汽车发展经过中，先后出现了多种形式的新型车用燃料以及使用常规燃料的新型车载动力装置。主要有纯电动汽车(Battery Electrical Vehicle,BEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,HEV)、燃料电池汽车(Fuel Cell ElectricVehicle,FCEV)、燃气汽车、醇醚汽车、氢动力汽车等2。根据印发的(节能与新能源汽车产业发展规划2020-2020年下面简称(发展规划所指的新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。因而下文所提到的新能源汽车主要指以上三种车型。 2 我们国家汽车产业及新能源汽车行业发展态势 自1990年至2021年的此前28年，我们国家汽车年销量一直保持增长势头，从2008年至2021年连续十年全球产销量第一。但是，受宏观经济下行压力，我们国家汽车产销量近年来表现并不是很乐观，尤其2021年初次出现负增长。但是，新能源汽车的产销量却逆势而上。截止2022年6月，中国汽车工业协会颁布数据显示，5月我们国家新能源汽车产销完成11.21万辆和10.44万辆，比上年同期增长16.91%和1.8%，新能源汽车产销保持稳步增长3。 在国家产业政策支持下，经太多年的发展，新能源汽车领域的研究成果完成了产业化转化，新能源汽车研发技术步入成熟期，产业化市场推广的条件已经成熟2。以上统计资料表示清楚，我们国家汽车产业将来的发展重点在新能源汽车领域；今后一段时期，新能源汽车将会引领整个汽车产业发展。 3 新能源汽车三大关键技术分析 新能源汽车与传统化石燃料汽车在驱动方式上有本质区别4。以北汽新能源EV160车型为例进行讲明，其关键技术主要包括下面三个方面，即所谓 三电 。 3.1 电池部分 新能源汽车主能源子系统中主电源核心部件是动力电池箱内的动力电池，在EV160电动汽车的动力箱内安装10组磷酸铁锂蓄电池，它是电动汽车的动力源，控制系统和高压导线将其电能输送给电动机使其运转，产生扭矩并通过机械传动系统和驱动车轮，使电动汽车行驶。 能源管理系即电池管理系统BMS，是电池保卫和管理的核心部件，其作用是保证电池安全可靠的使用，控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息5。 3.2 电机部分 驱动电机系统是纯电动汽车的心脏，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾驶感受。电机驱动系统由驱动电机DM、驱动电机控制器MCU、各种检测传感器和电源动力蓄电池组成，通过CAU总线、高低压线束、冷却管路，与整车其它控制系统作电气和散热连接5。 3.3 电控部分 在新能源汽车上，从整车层面理解它的控制系统，即整车控制系统。它有一个核心元件，就是整车控制电脑板，也叫整车控制单元器Vehicle Control Unit，缩写为VCU。VCU电脑板内里存在着控制软件，即控制策略。EV160的VCU线束端子有A、B两个插件，共121芯，A插件控制1-81号端子，B插件控制82-121号端子，能够直接接收传感器的信息，如加速踏板传感器信号、档位信号、制动踏板信号、充电确认连接信号、低压电池的电量、空调加热面板等信号，VCU控制器接收到这些信号然后计算出车辆当下的需求和形式。可以以通过电机控制器MCU、电池管理系统控制单元BMS等采集电机转速、电池电量、温度等,这些数据是通过CAN总线送到VCU控制器5。 4 新能源汽车 三电 与课程教学融合及教学方式方法和策略分析 在传统汽车相关教学中，所开设的课程主要有(发动机构造、(底盘构造、(汽车电气与电控或(汽车电器与电控、(汽车车身一般不单独开设。但是牵涉到新能源汽车，由于驱动方式的不同，所开设的课程也截然不同。根据人才培养方案，在本科专业中课程名称一般为(新能源汽车技术6或(电动汽车技术7，即一门课程包含了三部分内容；在专科新能源汽车技术专业中课程名称一般为(新能源汽车电池及其管理技术、(新能源汽车驱动电机及其控制技术、(新能源汽车电子控制技术8，即三门课程与三项技术基本上呈对应关系。总的来讲，课程内容均与新能源汽车三大关键技术相关，课程能够统称为新能源汽车 三电 教学。根据学科性的布置，各部分详细教学内容如下。 4.1 新能源汽车及其管理系统技术 课程内容主要包括：动力电池的基本概念、车辆对动力电池的要求、动力电池分类、电池的基本构成、基本参数、工作原理、充放电要求、电池的能量和功率要求、动力电池的评价参数、评价方式方法、测试原理与方式方法等。动力电池管理系统BMS部分的内容包括基本构成和功能、数据采集方式方法、电量管理、平衡管理、热管理、安全管理、BMS的控制策略等。 4.2 新能源汽车驱动电机及其控制技术 当前，新能源汽车上最常用的是三相沟通永磁同步电动机、三相沟通感应式电动机和开关磁阻电机等。课程重点讲述电动汽车对驱动电机的特性要求、电机的构造、工作原理、电机的性能参数等。电机控制系统部分中的动力总成驱动电动机DM、高压配电设备、电机控制器MCU、高低压线束和相关传感器等组成。 4.3 新能源汽车电子控制技术 电控部分包括内容较多，本部分既有与传统汽车电气电控一样的内容，也有新能源汽车所特有的部分。如新能源汽车充电系统、暖风与空调系统中的PTC加热与电动空调压缩机、制动系统中的电动真空助力系统、转向系统中的电动助力转向。但是，更重要的是整车控制器VCU部分，概括来讲，VCU控制主要包括三个部分：一是整车控制低压电器部分，如灯光系统、仪表系统、娱乐系统等；二是整车控制高压部分，电池箱内的正负总继电器、预充电继电器、高压盒内的快速充电继电器等。三是整车控制网络部分，如PBUS车身网、EVBUS新能源网、FCBUS快速充电网。 在以上三门课程或 三电 教学经过中能够发现，学校的课程强调的各门课程内容的完好性，并课程更注重原理性内容的讲解；其实，在实践中各部分内容既互相独立又密切关联，十分是动力电池管理系统BMS和电机控制单元MCU与整车控制器VCU之间的关系，以上三个系统中，VCU拥有最高否决权。各个分支构造MCU/BMS等工作与否，也就是动力电池是不是有电输出、DC/DC能否工作、充电能否工作等，都是由它决定的。但是它只决定是或否，并不详细执行。假如决定是，剩下的任务施行交给BMS、MCU、车载充电机等这些分支机构的电脑控制单元，去决定详细工作。 因而，在授课经过中，应该将各部分内容放在整体中去讲解，而不是孤立分开，并且注重结合详细车型去讲解，否则，学生在学习完三门课程之后，很难融会贯穿，知识和技能只能呈现零散状态，而不能构成完好体系。 5 结束语 传统汽车专业课程与机械相关性更密切，但是，随着汽车电子技术的发展以及动力和能源形式的改变，新能源汽车已经与传统汽车呈现出很大的不同。因而， 三电 课程在人才培养方案中的地位与作用将越来越遭到重视。 电 与 控 的内容在新能源汽车中占比会越来越大，作用也越来越重要。但是， 三电 课程之间的地位还是略显不同，电控部分应起统领作用。在教学经过中，对于看不见摸不到的 电 与 控 ，只能借助万用表、示波器、故障分析仪等进行呈现，才能到达更好的效果。 以下为参考文献 1 新能源汽车生产企业及产品准入管理规则.中国工业和信息化部.forest.naihesn1146295/n1652858/n1652930/n4509650/c4510293/content. 2崔小发,王凯.新能源汽车三大关键技术及其难点分析.J汽车零部件.2021年第3期:81-83. 3 中国工业和信息化部.forest.naihesn1146312/n1146904/n1648362/n1648363/c6607134/content. 4金雷,张丽丽等.高职新能源汽车技术教学内容与方式方法探寻求索J.辽宁交通高等专科学校学报.2021年6月:68-71. 5 北京意中意教育装备有限公司实训项目书2021年12月. 6 唐山学院车辆工程专业人才培养方案M 2021年6月. 7 唐山学院汽车服务工程专业人才培养方案M 2021年6月. 8 唐山学院新能源汽车技术专业人才培养方案M 2021年6月.