《國規(guī)新能源汽車整車控制系統(tǒng)檢修（第2版）》教案 第1課 汽車維護與保養(yǎng)基礎（一）

PAGE12 PAGE12PAGE7 PAGE7《新能源汽車整車控制系統(tǒng)檢修（第2版）》教案課時分配表章序課程內(nèi)容課時備注1整車控制系統(tǒng)82整車控制系統(tǒng)功能測試103整車控制系統(tǒng)故障診斷與維修6合計24文旌課堂APP

課題整車控制系統(tǒng)（一）課時2課時（90min）教學目標知識目標：（1）掌握整車控制系統(tǒng)的組成（2）了解整車控制系統(tǒng)的分層控制（3）了解整車控制系統(tǒng)的功能技能目標：能夠識別整車控制系統(tǒng)的各組成部分素質(zhì)目標：（1）學習模范事跡，追求不斷進取、精益求精的勞模精神（2）領略科技前沿，增強民族自豪感和創(chuàng)新意識教學重難點教學重點：整車控制系統(tǒng)的組成，整車控制系統(tǒng)的分層控制，整車控制系統(tǒng)的功能，典型新能源汽車的整車控制系統(tǒng)教學難點：整車控制系統(tǒng)的分層控制教學方法任務引入法、問答法、討論法、實踐操作法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節(jié)課：傳授新知（15min）課堂討論（10min）第2節(jié)課：傳授新知（30min）課堂討論（10min）

課堂小結(jié)（3min）作業(yè)布置（2min）教學過程主要教學內(nèi)容及步驟設計意圖第一節(jié)課課前任務【教師】布置課前任務，和學生負責人取得聯(lián)系，組織學生下載“任務工單——認識整車控制系統(tǒng)”，并根據(jù)任務工單進行組內(nèi)分工，同時提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，收集整車控制系統(tǒng)的相關資料，并進行了解【學生】提前上網(wǎng)觀看相關資料，熟悉教材通過課前的預熱，讓學生了解所學課程的大概內(nèi)容，激發(fā)學生的學習欲望考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況新課預熱

（10min）【教師】自我介紹，與學生簡單互動，介紹課程內(nèi)容、考核標準等【學生】聆聽、互動【教師】教師講解新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及未來一、新能源汽車發(fā)展的現(xiàn)狀2022年新能源汽車的蔓延速度有多快，簡直是裂變式幾何級的，有這樣幾個數(shù)據(jù)足以說明該問題，也許你并不認可、目前還不看好新能源汽車，但大數(shù)據(jù)、大趨勢不是我們個別幾個人或個別車企可以阻礙發(fā)展的。就汽油方面來說，2017年我國國內(nèi)汽油消費累計為1.38億噸，此后開始一路下滑，2018年下跌至1.30億噸，2019年跌至1.25億噸，2020年下跌至1.22億噸，2021年下跌至1.18億噸，2022年前8個月同比下降4.4%，保守估計全年可能很難突破1.0億噸，可以說2017年是中國歷年來汽油消費的最峰值，沒有之一一說。石油方面來講，我國原油有65%依賴進口，2021年我國原油進口量出現(xiàn)近20年來首次同比下降3%。全球新能源汽車已進入高速發(fā)展窗口期。2021年，全球新能源汽車銷售約675萬輛，同比增長1.08倍，市場滲透率大幅提升到8%左右。中國和歐盟是全球新能源汽車的主要市場，2021年中國和歐盟新能源汽車銷量分別實現(xiàn)352萬輛和230萬輛，合計占全球銷量超80%。2022年上半年，中國新能源汽車銷量達260萬輛，同比增長1.2倍，同時新能源汽車保有量突破1000萬輛。二、新能源汽車的未來全球新能源汽車市場將在未來5年至10年繼續(xù)保持較高15-35%規(guī)模的增速。預計到2025年中國市場規(guī)模將突破1500萬輛，保持約35%的年均增長率。中國和歐洲市場依然為全球新能源汽車增長提供主要動力，而加拿大和美國等美洲市場也將成為全球新能源汽車市場新的增長點，在今年或明年銷量突破200萬輛，屆時中、歐、美三足鼎立的新能源汽車市場發(fā)展格局將會形成。國家政策方面的支持：2012年6月國務院印發(fā)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》，進一步明確以純電驅(qū)動作為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的方向。2020年11月國務院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》，面向我國新能源汽車發(fā)展新階段、新特征，深化“三縱三橫”的研發(fā)布局，從提高技術創(chuàng)新能力、構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)、推動產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、完善基礎設施體系和深化開放合作等方面著眼，提出了發(fā)展方向和重點任務。近期主要目標是到2025年，我國新能源汽車市場競爭力明顯增強，動力電池、驅(qū)動電機、車用操作系統(tǒng)等關鍵技術取得重大突破，安全水平全面提升，市場占有率達到35%，中遠期主要目標是到2035年，我國新能源汽車核心技術達到國際先進水平，質(zhì)量品牌具備較強國際競爭力。新能源汽車是未來，是大勢所趨，淘汰燃油車是必然的，高度人工智能化是新能源汽車未來發(fā)展的唯一導向，安裝的零部件越來越多，中控大屏，隨著汽車的發(fā)展車載互聯(lián)網(wǎng)技術，車載電子產(chǎn)品的數(shù)量將會增加，未來，每輛移動汽車都將成為車載互聯(lián)網(wǎng)上的一個節(jié)點，人工智能技術有可能繼續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)在手機已經(jīng)成為智能化的典范，家電家居智能化，我們可以在汽車上實現(xiàn)真正的無人駕駛，讓汽車成為人類生活的必需品，未來一定會高度智能化的?！緦W生】聆聽、思考通過新課預熱，與學生互相熟悉，并讓學生對了解這門課的前景任務引入

（8min）【教師】講述“新能源汽車”的案例，然后提出以下問題：（1）新能源汽車的優(yōu)點有哪些？（2）為什么說整車控制系統(tǒng)對新能源汽車的發(fā)展有深遠影響？【學生】聆聽、思考、舉手回答通過與本任務相關的案例引出任務，激發(fā)學生的學習興趣，讓學生帶著相關背景去探索新知識傳授新知

（15min）【教師】通過大家的發(fā)言，引入新知，講解整車控制系統(tǒng)的組成及分層控制整車控制系統(tǒng)是新能源汽車的神經(jīng)中樞，負責各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、信息傳遞、整車狀態(tài)監(jiān)控、安全控制、故障診斷、駕駛員意圖解析、動力電池能量管理等，對新能源汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性和舒適性等有很大影響。1.1.1整車控制系統(tǒng)的組成從新能源汽車內(nèi)部執(zhí)行機構(gòu)（如驅(qū)動電機、空調(diào)、動力電池等）的角度來看，整車控制系統(tǒng)由整車控制器（VCU）、其他控制單元（如電機控制器、空調(diào)控制單元等）、傳感器和控制器局域網(wǎng)（controllerareanetwork，CAN）總線組成。從新能源汽車電氣控制系統(tǒng)的角度來看，整車控制系統(tǒng)由低壓電氣控制系統(tǒng)、高壓電氣控制系統(tǒng)、整車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)三部分組成。低壓電氣控制系統(tǒng)：用于控制低壓電氣設備和電路，如低壓蓄電池、刮水器、照明燈，以及低壓電氣設備、整車控制器、高壓電氣設備的電路和電源等。高壓電氣控制系統(tǒng)：用于控制高壓電氣設備，如動力電池、驅(qū)動電機和DC/DC變換器等。整車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)：用于整車控制器與電機控制器、電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem，BMS）、空調(diào)控制單元等控制單元的通信與管理。整車控制器一般通過CAN總線與各子系統(tǒng)實現(xiàn)通信與管理。1.1.2整車控制系統(tǒng)的分層控制整車控制系統(tǒng)通常采用分層控制，如圖所示。整車控制器作為第一層，負責總體控制、協(xié)調(diào)各控制單元的工作及信息；其他控制單元作為第二層，包括電機控制器、電池管理系統(tǒng)、車載充電機、DC/DC變換器、儀表控制單元、空調(diào)控制單元、轉(zhuǎn)向控制單元、制動控制單元等。各控制單元的輸入信號由傳感器負責采集并轉(zhuǎn)換成電信號。整車控制器與各控制單元間通過CAN總線進行信息交互，共同合作實現(xiàn)整車功能控制。【學生】聆聽、思考、理解、記憶通過講解、圖片展示、課堂互動等教學方法，讓學生了解整車控制系統(tǒng)的組成及分層控制課堂討論（10min）【教師】組織學生以小組為單位討論以下問題：（1）整車控制系統(tǒng)的作用是什么？（2）整車控制系統(tǒng)分層控制的原理是怎樣的？【學生】聆聽、思考、小組討論，由小組代表發(fā)表討論結(jié)果【教師】與學生一起評價各組的發(fā)言通過課堂討論，激發(fā)學生的學習興趣，加深學生對所學知識的理解第二節(jié)課傳授新知

（30min）【教師】引入新知，講解整車控制系統(tǒng)的功能1.1.3整車控制系統(tǒng)的功能整車控制系統(tǒng)的功能包括駕駛員意圖解析、整車狀態(tài)監(jiān)測與顯示、整車工作模式判斷與驅(qū)動控制、整車能量優(yōu)化管理、整車通信網(wǎng)絡管理、制動能量回收控制、故障診斷與處理、電動化輔助系統(tǒng)管理、遠程控制等。1．駕駛員意圖解析整車控制系統(tǒng)可根據(jù)加速踏板位置信號和制動踏板信號等，解析駕駛員的駕駛意圖（如加速、制動等）。具體來說，整車控制系統(tǒng)可根據(jù)相關計算規(guī)則，將駕駛員發(fā)出的加速踏板位置信號和制動踏板信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩命令，并直接（或通過CAN總線）傳送給電機控制器，控制電機控制器的輸出功率，進而控制電機轉(zhuǎn)速。2．整車狀態(tài)監(jiān)測與顯示整車控制系統(tǒng)能通過傳感器和CAN總線對車輛的狀態(tài)進行監(jiān)測，并將各控制單元的狀態(tài)信息和故障診斷信息發(fā)送給車載信息顯示系統(tǒng)，使其通過組合儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括車速，里程，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速、溫度，動力電池的電量、電壓、電流，故障信息等。3．整車工作模式判斷與驅(qū)動控制整車控制器通過各種狀態(tài)信息（如啟動開關、充電信號、加速踏板位置、當前車速和車輛是否有故障信息等）來判斷當前需要的整車工作模式（包括充電模式和行駛模式），然后根據(jù)當前的參數(shù)和狀態(tài)及前一段時間的參數(shù)和狀態(tài)，核算出當前車輛的轉(zhuǎn)矩和最終實際輸出的合理轉(zhuǎn)矩，以達到驅(qū)動控制的目的。【課堂討論】隨機挑選學生回答問題當駕駛員踩下加速踏板時，整車控制器向電機控制器發(fā)送驅(qū)動電機輸出轉(zhuǎn)矩信號，電機控制器控制驅(qū)動電機按照駕駛員的意圖輸出轉(zhuǎn)矩。請大家想一想，當駕駛員踩下制動踏板時，整車控制系統(tǒng)該如何控制？【學生】聆聽、思考、討論問題、回答【教師】總結(jié)學生的回答4．整車能量優(yōu)化管理整車控制系統(tǒng)能通過整車控制器控制用電設備（包括驅(qū)動電機、空調(diào)、制動設備、轉(zhuǎn)向設備和冷卻設備等）來對車輛的能量進行優(yōu)化管理，從而提高車輛的續(xù)駛里程。例如，當動力電池電量較低時，整車控制器會發(fā)送控制指令關閉部分輔助設備（如音響、空調(diào)等），將電能優(yōu)先供給車輛行駛使用并保證車輛的安全。5．整車通信網(wǎng)絡管理整車控制器能對整車通信網(wǎng)絡進行管理，并通過CAN總線協(xié)調(diào)驅(qū)動電機系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等系統(tǒng)間的通信，具體包括信息的組織與傳輸、網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控、網(wǎng)絡節(jié)點的管理、信息優(yōu)先權的動態(tài)分配、網(wǎng)絡故障診斷與處理等。6．制動能量回收控制整車控制系統(tǒng)能對制動能量進行回收利用。它能對車輛行駛速度、駕駛員制動意圖和動力電池系統(tǒng)的狀態(tài)進行綜合判斷，并控制驅(qū)動電機回收制動能量。制動能量回收的具體過程為：當新能源汽車達到制動能量的回收條件時，整車控制器將向電機控制器發(fā)送指令，使驅(qū)動電機處于再生制動狀態(tài)，讓部分制動能量儲存在動力電池中，以提高整車能量的利用效率?！局R鏈接】拓展知識面【教師】講述什么是再生制動再生制動（regenerativebraking）又稱反饋制動，是一種使用在新能源汽車上的制動技術。為了節(jié)約能源，在制動時把車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來，而不是變成無用的熱量釋放出去（regenerativebraking）又稱反饋制動，是一種使用在新能源汽車上的制動技術。為了節(jié)約能源，在制動時把車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來，而不是變成無用的熱量釋放出去?！緦W生】聆聽、思考7．故障診斷與處理整車控制系統(tǒng)能實時監(jiān)控車輛電控系統(tǒng)，并對其進行故障診斷和相應安全保護處理。另外，整車控制系統(tǒng)還能根據(jù)傳感器的輸入信息及CAN總線的通信信息，對各種故障進行診斷、等級分類、報警顯示、故障碼存儲等。對于不太嚴重的故障，整車控制系統(tǒng)還能讓新能源汽車做到“跛行回家”。8．電動化輔助系統(tǒng)管理電動化輔助系統(tǒng)包括電動空調(diào)系統(tǒng)、電動控制系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輔助動力電池加熱系統(tǒng)等。整車控制系統(tǒng)將根據(jù)動力電池狀態(tài)，對電動化輔助系統(tǒng)進行管理。9．遠程控制整車控制系統(tǒng)能使新能源汽車實現(xiàn)遠程控制，包括遠程信息查詢、遠程充電控制、遠程空調(diào)控制等。例如，人們可以通過應用程序?qū)崟r查詢整車狀態(tài)，如動力電池電量值、續(xù)駛里程、空調(diào)狀態(tài)、動力電池溫度等；人們可以在離車較遠的情況下，提前打開車內(nèi)空調(diào)，調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。另外，汽車廠也可以通過遠程控制功能收集車輛常見故障信息，為后續(xù)的開發(fā)工作節(jié)約成本?！緦W生】聆聽、思考、理解、記憶通過講解、圖片展示、課堂互動等教學方法，讓學生了解整車控制系統(tǒng)的功能課堂討論（10min）【教師】組織學生以小組為單位討論以下問題：（1）整車控制系統(tǒng)的功能有哪些？（2）整車控制系統(tǒng)怎樣解析駕駛員意圖？【學生】聆聽、思考、小組討論，由小組代表發(fā)表討論結(jié)果【教師】與學生一起評價各組的發(fā)言通過課堂討論，激發(fā)學生的學習興趣，加深學生對所學知識的理解課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點本節(jié)課學習了整車控制系統(tǒng)的組成、分層控制及功能；希望大家課下能多練習，對整車控制系統(tǒng)的組成、分層控制及功能有一定認