《国规新能源汽车整车控制系统检修（第2版）》教案 第1课 汽车维护与保养基础（一）

PAGE12 PAGE12PAGE7 PAGE7《新能源汽车整车控制系统检修（第2版）》教案课时分配表章序课程内容课时备注1整车控制系统82整车控制系统功能测试103整车控制系统故障诊断与维修6合计24文旌课堂APP

课题整车控制系统（一）课时2课时（90min）教学目标知识目标：（1）掌握整车控制系统的组成（2）了解整车控制系统的分层控制（3）了解整车控制系统的功能技能目标：能够识别整车控制系统的各组成部分素质目标：（1）学习模范事迹，追求不断进取、精益求精的劳模精神（2）领略科技前沿，增强民族自豪感和创新意识教学重难点教学重点：整车控制系统的组成，整车控制系统的分层控制，整车控制系统的功能，典型新能源汽车的整车控制系统教学难点：整车控制系统的分层控制教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：传授新知（15min）课堂讨论（10min）第2节课：传授新知（30min）课堂讨论（10min）

课堂小结（3min）作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——认识整车控制系统”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，收集整车控制系统的相关资料，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材通过课前的预热，让学生了解所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况新课预热

（10min）【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等【学生】聆听、互动【教师】教师讲解新能源汽车发展现状及未来一、新能源汽车发展的现状2022年新能源汽车的蔓延速度有多快，简直是裂变式几何级的，有这样几个数据足以说明该问题，也许你并不认可、目前还不看好新能源汽车，但大数据、大趋势不是我们个别几个人或个别车企可以阻碍发展的。就汽油方面来说，2017年我国国内汽油消费累计为1.38亿吨，此后开始一路下滑，2018年下跌至1.30亿吨，2019年跌至1.25亿吨，2020年下跌至1.22亿吨，2021年下跌至1.18亿吨，2022年前8个月同比下降4.4%，保守估计全年可能很难突破1.0亿吨，可以说2017年是中国历年来汽油消费的最峰值，没有之一一说。石油方面来讲，我国原油有65%依赖进口，2021年我国原油进口量出现近20年来首次同比下降3%。全球新能源汽车已进入高速发展窗口期。2021年，全球新能源汽车销售约675万辆，同比增长1.08倍，市场渗透率大幅提升到8%左右。中国和欧盟是全球新能源汽车的主要市场，2021年中国和欧盟新能源汽车销量分别实现352万辆和230万辆，合计占全球销量超80%。2022年上半年，中国新能源汽车销量达260万辆，同比增长1.2倍，同时新能源汽车保有量突破1000万辆。二、新能源汽车的未来全球新能源汽车市场将在未来5年至10年继续保持较高15-35%规模的增速。预计到2025年中国市场规模将突破1500万辆，保持约35%的年均增长率。中国和欧洲市场依然为全球新能源汽车增长提供主要动力，而加拿大和美国等美洲市场也将成为全球新能源汽车市场新的增长点，在今年或明年销量突破200万辆，届时中、欧、美三足鼎立的新能源汽车市场发展格局将会形成。国家政策方面的支持：2012年6月国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，进一步明确以纯电驱动作为新能源汽车发展和汽车工业转型的方向。2020年11月国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》，面向我国新能源汽车发展新阶段、新特征，深化“三纵三横”的研发布局，从提高技术创新能力、构建新型产业生态、推动产业融合发展、完善基础设施体系和深化开放合作等方面着眼，提出了发展方向和重点任务。近期主要目标是到2025年，我国新能源汽车市场竞争力明显增强，动力电池、驱动电机、车用操作系统等关键技术取得重大突破，安全水平全面提升，市场占有率达到35%，中远期主要目标是到2035年，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强国际竞争力。新能源汽车是未来，是大势所趋，淘汰燃油车是必然的，高度人工智能化是新能源汽车未来发展的唯一导向，安装的零部件越来越多，中控大屏，随着汽车的发展车载互联网技术，车载电子产品的数量将会增加，未来，每辆移动汽车都将成为车载互联网上的一个节点，人工智能技术有可能继续发展。现在手机已经成为智能化的典范，家电家居智能化，我们可以在汽车上实现真正的无人驾驶，让汽车成为人类生活的必需品，未来一定会高度智能化的。【学生】聆听、思考通过新课预热，与学生互相熟悉，并让学生对了解这门课的前景任务引入

（8min）【教师】讲述“新能源汽车”的案例，然后提出以下问题：（1）新能源汽车的优点有哪些？（2）为什么说整车控制系统对新能源汽车的发展有深远影响？【学生】聆听、思考、举手回答通过与本任务相关的案例引出任务，激发学生的学习兴趣，让学生带着相关背景去探索新知识传授新知

（15min）【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解整车控制系统的组成及分层控制整车控制系统是新能源汽车的神经中枢，负责各系统的数据交换、信息传递、整车状态监控、安全控制、故障诊断、驾驶员意图解析、动力电池能量管理等，对新能源汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性等有很大影响。1.1.1整车控制系统的组成从新能源汽车内部执行机构（如驱动电机、空调、动力电池等）的角度来看，整车控制系统由整车控制器（VCU）、其他控制单元（如电机控制器、空调控制单元等）、传感器和控制器局域网（controllerareanetwork，CAN）总线组成。从新能源汽车电气控制系统的角度来看，整车控制系统由低压电气控制系统、高压电气控制系统、整车网络控制系统三部分组成。低压电气控制系统：用于控制低压电气设备和电路，如低压蓄电池、刮水器、照明灯，以及低压电气设备、整车控制器、高压电气设备的电路和电源等。高压电气控制系统：用于控制高压电气设备，如动力电池、驱动电机和DC/DC变换器等。整车网络控制系统：用于整车控制器与电机控制器、电池管理系统（batterymanagementsystem，BMS）、空调控制单元等控制单元的通信与管理。整车控制器一般通过CAN总线与各子系统实现通信与管理。1.1.2整车控制系统的分层控制整车控制系统通常采用分层控制，如图所示。整车控制器作为第一层，负责总体控制、协调各控制单元的工作及信息；其他控制单元作为第二层，包括电机控制器、电池管理系统、车载充电机、DC/DC变换器、仪表控制单元、空调控制单元、转向控制单元、制动控制单元等。各控制单元的输入信号由传感器负责采集并转换成电信号。整车控制器与各控制单元间通过CAN总线进行信息交互，共同合作实现整车功能控制。【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解整车控制系统的组成及分层控制课堂讨论（10min）【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：（1）整车控制系统的作用是什么？（2）整车控制系统分层控制的原理是怎样的？【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，激发学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的理解第二节课传授新知

（30min）【教师】引入新知，讲解整车控制系统的功能1.1.3整车控制系统的功能整车控制系统的功能包括驾驶员意图解析、整车状态监测与显示、整车工作模式判断与驱动控制、整车能量优化管理、整车通信网络管理、制动能量回收控制、故障诊断与处理、电动化辅助系统管理、远程控制等。1．驾驶员意图解析整车控制系统可根据加速踏板位置信号和制动踏板信号等，解析驾驶员的驾驶意图（如加速、制动等）。具体来说，整车控制系统可根据相关计算规则，将驾驶员发出的加速踏板位置信号和制动踏板信号转化为驱动电机的转矩命令，并直接（或通过CAN总线）传送给电机控制器，控制电机控制器的输出功率，进而控制电机转速。2．整车状态监测与显示整车控制系统能通过传感器和CAN总线对车辆的状态进行监测，并将各控制单元的状态信息和故障诊断信息发送给车载信息显示系统，使其通过组合仪表显示出来。显示内容包括车速，里程，驱动电机转速、温度，动力电池的电量、电压、电流，故障信息等。3．整车工作模式判断与驱动控制整车控制器通过各种状态信息（如启动开关、充电信号、加速踏板位置、当前车速和车辆是否有故障信息等）来判断当前需要的整车工作模式（包括充电模式和行驶模式），然后根据当前的参数和状态及前一段时间的参数和状态，核算出当前车辆的转矩和最终实际输出的合理转矩，以达到驱动控制的目的。【课堂讨论】随机挑选学生回答问题当驾驶员踩下加速踏板时，整车控制器向电机控制器发送驱动电机输出转矩信号，电机控制器控制驱动电机按照驾驶员的意图输出转矩。请大家想一想，当驾驶员踩下制动踏板时，整车控制系统该如何控制？【学生】聆听、思考、讨论问题、回答【教师】总结学生的回答4．整车能量优化管理整车控制系统能通过整车控制器控制用电设备（包括驱动电机、空调、制动设备、转向设备和冷却设备等）来对车辆的能量进行优化管理，从而提高车辆的续驶里程。例如，当动力电池电量较低时，整车控制器会发送控制指令关闭部分辅助设备（如音响、空调等），将电能优先供给车辆行驶使用并保证车辆的安全。5．整车通信网络管理整车控制器能对整车通信网络进行管理，并通过CAN总线协调驱动电机系统、空调系统、转向系统、制动系统和冷却系统等系统间的通信，具体包括信息的组织与传输、网络状态的监控、网络节点的管理、信息优先权的动态分配、网络故障诊断与处理等。6．制动能量回收控制整车控制系统能对制动能量进行回收利用。它能对车辆行驶速度、驾驶员制动意图和动力电池系统的状态进行综合判断，并控制驱动电机回收制动能量。制动能量回收的具体过程为：当新能源汽车达到制动能量的回收条件时，整车控制器将向电机控制器发送指令，使驱动电机处于再生制动状态，让部分制动能量储存在动力电池中，以提高整车能量的利用效率。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是再生制动再生制动（regenerativebraking）又称反馈制动，是一种使用在新能源汽车上的制动技术。为了节约能源，在制动时把车辆的动能转化为电能并储存起来，而不是变成无用的热量释放出去（regenerativebraking）又称反馈制动，是一种使用在新能源汽车上的制动技术。为了节约能源，在制动时把车辆的动能转化为电能并储存起来，而不是变成无用的热量释放出去。【学生】聆听、思考7．故障诊断与处理整车控制系统能实时监控车辆电控系统，并对其进行故障诊断和相应安全保护处理。另外，整车控制系统还能根据传感器的输入信息及CAN总线的通信信息，对各种故障进行诊断、等级分类、报警显示、故障码存储等。对于不太严重的故障，整车控制系统还能让新能源汽车做到“跛行回家”。8．电动化辅助系统管理电动化辅助系统包括电动空调系统、电动控制系统、电动助力转向系统、辅助动力电池加热系统等。整车控制系统将根据动力电池状态，对电动化辅助系统进行管理。9．远程控制整车控制系统能使新能源汽车实现远程控制，包括远程信息查询、远程充电控制、远程空调控制等。例如，人们可以通过应用程序实时查询整车状态，如动力电池电量值、续驶里程、空调状态、动力电池温度等；人们可以在离车较远的情况下，提前打开车内空调，调节车内温度。另外，汽车厂也可以通过远程控制功能收集车辆常见故障信息，为后续的开发工作节约成本。【学生】聆听、思考、理解、记忆通过讲解、图片展示、课堂互动等教学方法，让学生了解整车控制系统的功能课堂讨论（10min）【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：（1）整车控制系统的功能有哪些？（2）整车控制系统怎样解析驾驶员意图？【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨论，激发学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的理解课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了整车控制系统的组成、分层控制及功能；希望大家课下能多练习，对整车控制系统的组成、分层控制及功能有一定认