“電動汽車動力電池技術(shù)”課程建設(shè)實踐及思考
——以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院新能源汽車技術(shù)專業(yè)為例

張凱 于湛

深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與交通學(xué)院 廣東省深圳市 518055

近年國家大力發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)，許多高職院校開設(shè)了新能源汽車專業(yè)（或?qū)I(yè)方向）。深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院從2008年開展新能源汽車教學(xué)實踐以來，歷經(jīng)多次教學(xué)改革，專業(yè)課程體系逐漸建設(shè)成型。其中“電動汽車動力電池技術(shù)”是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，現(xiàn)對本課程的建設(shè)實踐過程進行總結(jié)。

1 課程現(xiàn)狀介紹

1.1 新能源專業(yè)課程體系

我校從2008級開始在汽車電子技術(shù)專業(yè)設(shè)置“電動汽車應(yīng)用技術(shù)”課程，動力電池作在其中有概要介紹。2010級按方向組織教學(xué)，專業(yè)區(qū)分為“電動汽車技術(shù)”和“汽車電子服務(wù)”兩個方向，其中前者開設(shè)了專門課程“動力電池管理與維護”。2012級實施拓展專業(yè)教學(xué)改革，取消了專業(yè)方向，但保留動力電池相關(guān)課程內(nèi)容。目前2017級教學(xué)計劃中“電動汽車動力電池技術(shù)”作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，安排在大二下學(xué)期，學(xué)時增加。該課程所需安全防護知識在大一通識課進行，電子軟硬件知識在汽車電子控制系列課程完成，而電池綜合故障診斷則安排在大三專業(yè)課階段進行教學(xué)。

1.2 本課程定位和教學(xué)安排

“電動汽車動力電池技術(shù)”是為適應(yīng)學(xué)生在新能源汽車動力電池知識和能力結(jié)構(gòu)需求而開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。開設(shè)目的在于順應(yīng)需求，傳授動力電池的基本概念、參數(shù)和性能指標、不同類型動力電池特點、電能變換與控制技術(shù)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、充電系統(tǒng)以及動力電池的維護技術(shù)等知識，培養(yǎng)學(xué)生建立對動力電池基礎(chǔ)知識的理解，使其掌握電池基本原理、性能分析手段、充放電管理和維護保養(yǎng)的技術(shù)，課程具體安排見表1所示。

課程在傳授基本概念和知識的同時，還以BMS的工作過程為切入點，重點鍛煉學(xué)生新能源汽車技術(shù)的綜合應(yīng)用能力，提高學(xué)生對動力電池管理與維護的理解深度和應(yīng)用能力，使學(xué)生具備電動汽車BMS的前端開發(fā)及后端維護技能，為學(xué)生從事電池系統(tǒng)輔助設(shè)計、生產(chǎn)、測試、運營和維護等方面的工作打下基礎(chǔ)。

表1 “電動汽車動力電池技術(shù)”教學(xué)安排

2 課程實踐分析

2.1 課程體系有待完善

本門課程獨立開設(shè)7年來，教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過多次調(diào)整。2010級定位于純理論課，內(nèi)容除了電池基本原理和概念之外，對多種蓄電池和儲能裝置都做了詳細的講解；2011級改為理論實訓(xùn)結(jié)合，增加了電能變換技術(shù)的Matlab仿真和整流電路焊接；2012級增加電池充放電曲線的實訓(xùn)項目，減少了鋰離子電池之外的其他電池授課時間；2015級將電路焊接改為波形測試，充電系統(tǒng)部分轉(zhuǎn)移至其他課程講述。由于教材并不完全匹配本門課程的教學(xué)目標，理論講述篇幅仍偏多，BMS部分實訓(xùn)內(nèi)容缺乏，充電設(shè)施部分實踐不夠。因此，需要對當前課程體系進行改革，增加電池管理及充電方面的內(nèi)容，以適應(yīng)人才培養(yǎng)需要。

2.2 實訓(xùn)教學(xué)支撐不夠

高職教育重視應(yīng)用能力培養(yǎng)，實訓(xùn)是實現(xiàn)此目標的重要途徑。當然這并不否認理論知識的必要性，事實上電動汽車動力電池系統(tǒng)牽涉到相當多的電氣、電子及控制技術(shù)。目前的主要問題是理論課不能很好激發(fā)學(xué)生興趣，常常出現(xiàn)理論一開講、學(xué)生就迷惘的情況。雖然這種現(xiàn)象和高職學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差有一定關(guān)系，但是不能不說理論授課的方式還有相當大的提升空間。實訓(xùn)項目對動力電池的學(xué)習(xí)作用更突出，例如BMS教學(xué)，在課堂上反復(fù)說明講解SOC算法，也遠比不上讓學(xué)生自動動手編寫一個SOC計算程序。而目前，本門課程的實訓(xùn)教學(xué)安排在許多學(xué)校都是遠遠不夠的，這也是下一步應(yīng)該加強的內(nèi)容。

2.3 專業(yè)素養(yǎng)亟需加強

學(xué)習(xí)效果上的差異，既有天分也有后天努力程度的因素，學(xué)習(xí)環(huán)境也有相當大的影響。我校動力電池相關(guān)課程開設(shè)以來，其學(xué)習(xí)效果大體上和專業(yè)課程學(xué)習(xí)效果同步，經(jīng)歷過低潮，也有學(xué)習(xí)積極性和效果都較好的時期。不過即便是教學(xué)效果較好的班級，也存在部分學(xué)生跟不上教學(xué)進度的情況。2017級教學(xué)計劃為適應(yīng)專業(yè)發(fā)展定位，增加了較多動手環(huán)節(jié)，如果前期汽車電子軟硬件基礎(chǔ)不夠扎實，將會給教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)帶來巨大挑戰(zhàn)。事實上電子基礎(chǔ)薄弱也限制了教學(xué)進度，不利于項目的綜合推進。解決這個問題需要加強電工電子方面的教學(xué)力度，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)提前打下良好的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)改革建議

3.1 深層次厘清培養(yǎng)目標

課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標和就業(yè)來確定。2017級培養(yǎng)方案設(shè)定為面向汽車電子產(chǎn)品和電動汽車相關(guān)企業(yè)，可從事新能源汽車部件輔助性設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理和產(chǎn)品銷售等工作。就業(yè)方向為在新能源汽車企業(yè)從事電動汽車電子控制系統(tǒng)、電動驅(qū)動系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)的維修、診斷等技術(shù)工作，在零部件企業(yè)從事輔助研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗、工藝管理、售后技術(shù)支持、銷售等技術(shù)工作。

由上可知，具體到電動汽車（含動力電池），目前的人才培養(yǎng)既面向于維修、檢測等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，又可從事相關(guān)的輔助設(shè)計研發(fā)及管理工作，同時也包括技術(shù)支持及銷售。可以說，就業(yè)范圍相當廣泛，這適應(yīng)了當今企業(yè)對人才需求的多樣化。雖然動力電池新的教學(xué)計劃對相關(guān)能力培養(yǎng)已有所加強，但仍嫌不夠，需要后續(xù)進一步對專業(yè)課程進行深化。本課程應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標，在保證知識掌握的前提下，針對性地開展專業(yè)技能訓(xùn)練。

3.2 全方位完善教學(xué)體系

如前所述，電動汽車動力電池的教學(xué)體系有過多次調(diào)整，今年我校開始啟用新版自編教材，將理論和實訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合，加強學(xué)生的開發(fā)設(shè)計能力。如將電池充放電原理部分內(nèi)容理論課程和充放電曲線測試結(jié)合，將電池管理系統(tǒng)原理和對應(yīng)的電量測量和SOC計算結(jié)合，將電池充電系統(tǒng)理論和充電操作和維護結(jié)合。前期受限于學(xué)時沒有應(yīng)用單片機進行教學(xué)，將逐漸安排較多學(xué)時利用汽車電子控制課程已經(jīng)掌握的知識，開展電池項目綜合教學(xué)。

具體來講，目前正在建設(shè)“BMS綜合實訓(xùn)平臺”，可以完成電池組并串聯(lián)關(guān)系，電池系統(tǒng)構(gòu)成及充放電過程認知，電池電壓、電流、電量、能量、溫度測量顯示，電池?zé)熿F報警，電池過充、過放電報警與自動斷電，電池負載模擬，電池荷電狀態(tài)（SOC）計算顯示等項目。以上多數(shù)項目的實施需要學(xué)生對動力電池和電池管理系統(tǒng)有較充分的了解，并自主編寫調(diào)試程序，達到預(yù)定實驗?zāi)繕?，從而對動力電池運行過程獲得更深入的理解。該平臺對完善本課程體系將起到很好的支撐作用。

3.3 多形式加強專業(yè)技能

高職學(xué)生就業(yè)存在半年離職率高，職業(yè)轉(zhuǎn)換頻繁等現(xiàn)象，原因很多，但學(xué)生沒有達到培養(yǎng)方案要求或培養(yǎng)方案不滿足企業(yè)需求是非常重要的原因。本質(zhì)上就是學(xué)生在校期間未能獲得足夠的知識與技能。新能源汽車方向的畢業(yè)生，可以工作于新能源汽車整車及新能源汽車配件研發(fā)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域，這其中包含了眾多動力電池企業(yè)（深圳有眾多相關(guān)企業(yè)）。而以上工作能否勝任，最根本還是取決于動力電池專業(yè)知識和技能掌握的情況。

為加強學(xué)生汽車電子基礎(chǔ)軟硬件應(yīng)用能力，針對專業(yè)課程學(xué)時有限這個普遍存在的問題，建議增加總學(xué)時或拓展相近方向?qū)I(yè)；修讀專業(yè)選修課程以及和相關(guān)的項目化課程也是提高相應(yīng)能力的良好途徑；我校新能源專業(yè)開展的“北斗協(xié)會”以及“電動汽車協(xié)會”等學(xué)術(shù)型社團對學(xué)生能力的培養(yǎng)作用明顯；學(xué)校開展的創(chuàng)新工程、技能大比武、創(chuàng)客大賽等活動也為學(xué)生提高專業(yè)技能提供了舞臺；17級開始新增的“電動汽車綜合故障診斷”課程，也可以強化動力電池專業(yè)技能的培養(yǎng)。