純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池實(shí)訓(xùn)教學(xué)臺(tái)架設(shè)計(jì)

陳曉鵬 張京京 陳享姿

摘 要：文章闡述了純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)臺(tái)架設(shè)計(jì)的意義與設(shè)計(jì)思路，此實(shí)訓(xùn)教學(xué)臺(tái)架可模擬純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的工作情況，通過模擬演示和故障設(shè)置檢修的過程使學(xué)生理解各個(gè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。設(shè)計(jì)中主要完成教學(xué)臺(tái)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布局、元器件和調(diào)試等工作。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車;動(dòng)力電池;教學(xué)臺(tái)架;故障設(shè)置盒

Abstract： This paper expounds the significance and design ideas of the training teaching platform design of the pure electric vehicle power battery and management system. The training teaching platform can simulate the work of the pure electric vehicle power battery and management system. Through the process of simulation demonstration and troubleshoo -ting， students can understand the composition structure and working principle of each system. In the design， it mainly completes the structure design， layout， components and debugging of the teaching platform.

Keywords： Blade electric vehicles; Power battery; Teaching platform; Fault setting box

引言

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，市場保有量的不斷的增加，新能源汽車維修人才需求不斷擴(kuò)大，培養(yǎng)一批能夠從事新能源汽車檢測維修的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才成為迫切解決問題。面對(duì)這種情況，各高等職業(yè)院校紛紛開設(shè)新能源汽車技術(shù)專業(yè)，設(shè)置針對(duì)新能源汽車維修的專業(yè)課程[1]，其中《動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)檢修》為新能源汽車技術(shù)專業(yè)核心課，主要涉及動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理的講解、故障的檢測、維修技能的學(xué)習(xí)。課程實(shí)施過程中需要使用動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)臺(tái)架，若無實(shí)訓(xùn)教學(xué)臺(tái)架，只進(jìn)行課堂的純理論教學(xué)，容易導(dǎo)致課堂教學(xué)枯燥乏味，學(xué)生毫無興趣，對(duì)于學(xué)生掌握動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)理論知識(shí)和實(shí)踐技能而言是十分不利的。因此，在新能源汽車技術(shù)專業(yè)建設(shè)發(fā)展時(shí)期，高等職業(yè)院校需要針對(duì)動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的理實(shí)一體化教學(xué)臺(tái)架。

1 教學(xué)臺(tái)架的現(xiàn)狀和研究意義

目前市場上一些企業(yè)針對(duì)動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架進(jìn)行研究，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，對(duì)市場上現(xiàn)有的動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架從價(jià)格、性能、功能等方面分析，目前教學(xué)臺(tái)架功能單一，主要針對(duì)動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的原理、概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，可進(jìn)行一定程度上操作，但學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作空間有限，對(duì)學(xué)生的吸引力不夠，不能有效激發(fā)學(xué)生上課激情?，F(xiàn)有動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架故障設(shè)置功能為廠家固化設(shè)置，學(xué)生不能進(jìn)行創(chuàng)造性的故障嘗試、調(diào)試，驗(yàn)證特有的故障現(xiàn)象的功能。

針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)一種操作性強(qiáng)，可以真實(shí)反應(yīng)動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)組成、組裝、工作原理，且能模擬純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)不同故障的教學(xué)臺(tái)架。課堂教學(xué)中通過項(xiàng)目化、任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式教學(xué)，配合教學(xué)臺(tái)架使用完成理實(shí)一體化課堂，激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)激情，使學(xué)生在實(shí)踐操作的基礎(chǔ)上能夠更好的理解動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理[2]。

2 教學(xué)臺(tái)架設(shè)計(jì)

2.1 整體設(shè)計(jì)

動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架以市場上知豆301純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)為參考對(duì)象，結(jié)合本校實(shí)際教學(xué)資源進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)。該教學(xué)臺(tái)架主要適用于高等職業(yè)院校新能源汽車技術(shù)專業(yè)核心課—?jiǎng)恿﹄姵丶肮芾硐到y(tǒng)理實(shí)一體化課堂教學(xué)，能實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐深度融合[3]。

（1）設(shè)計(jì)方案

純電動(dòng)汽車具有“三大電”—?jiǎng)恿﹄姵亍Ⅱ?qū)動(dòng)電機(jī)、高壓控制系統(tǒng)，其中動(dòng)力電池作為整車的能量來源，為車輛提供高壓電，具有高壓危險(xiǎn)性。在進(jìn)行動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架設(shè)計(jì)的過程中，安全考慮為重中之重，針對(duì)此問題，在動(dòng)力電池實(shí)踐操作過程中，嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)動(dòng)力電池采取絕緣措施，對(duì)實(shí)操人員進(jìn)行安全防護(hù)，有效保護(hù)實(shí)操人員的安全。

教學(xué)臺(tái)架可以進(jìn)行組裝和拆解，學(xué)生能夠使用提供的教學(xué)臺(tái)架部件，根據(jù)知豆301C動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)電路圖和維修手冊，進(jìn)行動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)組裝，通過添加模擬負(fù)載和充電系統(tǒng)，從而組成完整的放電和充電系統(tǒng)。

教學(xué)臺(tái)架架體采用輕質(zhì)鋁合金制成，美觀、堅(jiān)實(shí)、耐用，臺(tái)架底部采用自鎖萬向輪進(jìn)行支撐，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)臺(tái)架根據(jù)課堂教學(xué)需要移動(dòng)和固定。

（2）設(shè)備選型

教學(xué)臺(tái)架中部件選型大部分采用知豆301C拆車零部件，包括單體電池、電池管理系統(tǒng)、接觸器、高壓保險(xiǎn)絲、充電機(jī)、儀表、基于原車線束改裝的信號(hào)線束，教學(xué)臺(tái)架整體布局在原車動(dòng)力電池基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改裝，以方便課堂教學(xué)中學(xué)生操作[4]。

考慮到使用過程中動(dòng)力電池放電問題，教學(xué)臺(tái)架具有車載充電機(jī)，在電量消耗到一定程度后，能夠?qū)崿F(xiàn)電量的補(bǔ)充。

（3）實(shí)訓(xùn)臺(tái)架電路圖設(shè)計(jì)[5]

教學(xué)臺(tái)架的電路原理圖在知豆301C動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)繪制而成，添加信號(hào)線束中間插頭和故障模擬盒圖標(biāo)，通過此種改進(jìn)可以準(zhǔn)確定位設(shè)置故障位置。電路原理圖繪制準(zhǔn)確、清晰，可以清楚直觀地表明單體電池、電池模組、高壓保險(xiǎn)絲、電池管理系統(tǒng)弄等各部件的位置、連接關(guān)系，信號(hào)走向等。

2.2 教學(xué)臺(tái)架故障設(shè)計(jì)[6]

教學(xué)臺(tái)架設(shè)計(jì)過程，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)信號(hào)線束使用自主設(shè)計(jì)的信號(hào)線束，具有中間插頭，該插頭可斷開，連接移動(dòng)故障設(shè)置盒，通過改變故障設(shè)置盒的位置，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)全部信號(hào)線故障設(shè)置，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)故障模擬、調(diào)試、驗(yàn)證的功能。

故障設(shè)置以穩(wěn)定的、實(shí)車發(fā)生故障為基礎(chǔ)，主要為傳感器、信號(hào)控制線故障，簡單易操作，且具有代表性，能夠滿足課堂教學(xué)的要求，故障設(shè)置盒留有測量端口，可以利用萬用表、示波器、等進(jìn)行檢測、分析和排除。

故障設(shè)置盒為手動(dòng)設(shè)置和手動(dòng)復(fù)位故障方式，故障設(shè)置盒中通過撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)信號(hào)線、電源線、搭鐵線、控制線、通訊線等線路的故障設(shè)置，元器件故障可通過更換保險(xiǎn)絲盒內(nèi)部元器件進(jìn)行設(shè)置。

3 教學(xué)臺(tái)架的功能

3.1 基本功能[7]

（1）部件認(rèn)知

對(duì)知豆301C純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)部件的基本認(rèn)知。

（2）原理展示

結(jié)合電路圖和實(shí)際拆解、組裝操作，更好展示動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的工作原理。

（3）設(shè)置故障

采用故障設(shè)置盒，采集原車常見故障點(diǎn)和故障現(xiàn)象，模擬實(shí)際情況。

（4）檢測功能

通過故障設(shè)置盒測量點(diǎn)，可進(jìn)行非故障條件下和故障條件下信號(hào)測量功能。

（5）組裝與拆解

使用提供的動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)的部件，完成教學(xué)臺(tái)架的組裝、調(diào)試功能，掌握動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)部件功能、控制邏輯，理解動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)工作原理。

3.2 故障檢修功能

動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架通過動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)線束和故障盒進(jìn)行故障設(shè)置，通過非故障條件下數(shù)據(jù)采集，結(jié)合故障條件下測量數(shù)據(jù)，可完成動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)故障排除功能。由于管理系統(tǒng)控制線、信號(hào)線、電源線、搭鐵線等各類線束均設(shè)置中間插頭，通過斷開中間插頭，接入故障診斷盒，可是上述線束全部故障設(shè)置。

4 總結(jié)

考慮高職學(xué)生特點(diǎn)，理論學(xué)習(xí)興趣不高，動(dòng)手操作興趣較強(qiáng)特點(diǎn)，結(jié)合動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架課堂教學(xué)的實(shí)際需求，以提高學(xué)生操作性、實(shí)踐性為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)教學(xué)臺(tái)架，挑選優(yōu)秀學(xué)生協(xié)助進(jìn)行了臺(tái)架的設(shè)計(jì)與制作工作，通過教學(xué)臺(tái)架研發(fā)，教師和學(xué)生均提高理論水平和實(shí)踐技能，達(dá)到教學(xué)相長的目的。該教學(xué)臺(tái)架能夠滿足高等職業(yè)院校學(xué)生理實(shí)一體化課堂的需要，但仍存在不足和需要改進(jìn)的地方。

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