新能源汽車動力電池結構與檢修教學設計

南充職業(yè)技術學院 楊明軒

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，迫切需要新能源汽車領域的專業(yè)技術人才，然而如何將新能源汽車技術專業(yè)建設好，在專業(yè)課程的教學設計中，強化實訓教學，化解專業(yè)技能課的重點難點，培養(yǎng)更多更好的技術技能型人才成為關鍵。對此，筆者對新能源汽車動力電池結構與檢修課程作了探索和研究。

1 課程整體設計

1.1 課程定位

新能源汽車動力電池結構與檢修課程以新能源汽車對動力電池的性能要求為出發(fā)點，主要學習新能源汽車對動力電池的性能要求、各類動力電池的工作原理及應用、鋰離子動力電池成組技術、動力電池管理系統(tǒng)、動力電池的保養(yǎng)維護及故障檢測、動力電池檢測及設備等內(nèi)容。在專業(yè)核心課的教學中，為充分發(fā)揮學校和企業(yè)作為專業(yè)人才培養(yǎng)模式中的雙主體作用，將現(xiàn)代學徒制與企業(yè)新型學徒制相融合，在吉利四川商用車公司開展對動力電池安全性檢測及拆卸、安裝等實訓教學，因此，課程定位在培養(yǎng)學生掌握新能源汽車專業(yè)技術技能為主。

1.2 學情分析

本課程授課對象為新能源汽車技術專業(yè)二年級學生，根據(jù)教學安排，前期已經(jīng)學習過機械制圖、汽車機械基礎、新能源汽車概論、電學基礎與高壓安全等課程，在第四學期學習本課程，同期還學習新能源汽車裝配工藝、新能源汽車電機及控制系統(tǒng)檢修等課程，后期還將學習新能源汽車故障診斷與排除、新能源汽車電氣技術等課程，已經(jīng)開展過電學基礎與高壓安全、新能源汽車構造認知等實訓，學生經(jīng)過前三個學期的學習，已經(jīng)具有以下基礎。

（1）知識基礎。具備電工作業(yè)和安全用電基本知識，能夠拆裝和檢測電器元件，對電器元件的安裝與檢測有一定的基礎；了解新能源汽車和動力電池的構造，能使用數(shù)字式萬用表等檢測工具，會使用棘輪扳手等拆裝工具，對操作高壓電設備有安全意識。

（2）能力基礎。能充分利用信息化等教學手段，具備一定的自主學習和信息搜索能力，能在提升技能過程中，培養(yǎng)一絲不茍、精益求精的工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)。

（3）學習特點。習慣通過網(wǎng)絡獲取碎片化知識，喜歡在真實的生產(chǎn)場所開展實訓，喜歡合作、開放、動手的學習方式，樂于展示自我。

1.3 教學目標

（1）知識目標。了解主流動力電池-鋰離子電池的應用、結構及電池管理系統(tǒng)功能，了解主流車型的動力電池的性能參數(shù)、維護保養(yǎng)及故障檢修。了解新能源汽車自燃的原因；掌握動力電池安全性檢測方法，掌握新能源（商用）車動力電池包安裝工藝；了解高壓電安全防護。

（2）能力目標。能對動力電池性能參數(shù)做檢測，特別是能夠?qū)恿﹄姵匕M行安全性檢測，能夠在新能源（商用）車裝配生產(chǎn)線上安裝動力電池包；能對動力電池做維護保養(yǎng)及簡單故障進行檢修；能借助信息化手段自主學習和探究，能查找資料和制定學習計劃的能力。

（3）素質(zhì)目標。在搜集信息、整理信息中增強創(chuàng)新意識；培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，增強合作意識，培養(yǎng)學生具備從事汽車行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德，培養(yǎng)一絲不茍、精益求精的工匠精神。

1.4 教法與學法

為了更好地開展1+X證書試點工作，課程設計以崗證對接為依托，充分利用學校與吉利四川商用車公司開展現(xiàn)代學徒制、新型學徒制，通過企業(yè)裝配生產(chǎn)線和學校新能源汽車動力電池拆裝平臺現(xiàn)場開展對動力電池結構與檢修教學，采取以行動導向法、示范法、項目法、頭腦風暴法等教法，凸顯理實結合，重在培養(yǎng)技術技能；以行動導向、自主探究、總結歸納、協(xié)作交流、實訓操作等學法，可進一步拓展與提升學生的學習空間。因此，在教與學的過程中，可以綜合使用分組教學、一體化教學、項目教學、討論法與探究學習法等教學方法。

1.5 教學流程

在教學過程中，將學生以小組為單位，按“資訊→計劃、決策→實施→檢查、評估”的工作流程組織教學，如圖1所示。資訊是在課前由教師通過智慧樹、微信公眾號（問卷星）等信息平臺布置任務，引導學生自主學習涉及動力電池結構和檢修的知識，幫助學生學習新知識，為后續(xù)的檢測與安裝做準備。計劃、決策是教師在學生填寫工作頁和總結工作頁內(nèi)容時給予實時指導與評價，對學生出現(xiàn)的問題加以引導，發(fā)揮教師咨詢者和協(xié)調(diào)者的作用。實施是教師引導學生按擬訂的裝配工藝和檢測要求，領取元器件，檢查其型號，在安裝、調(diào)試和安全作業(yè)時，加強與學生交流，監(jiān)控每個團隊工作進程，并設置問題，引導學生思考，教師仍然是咨詢者的角色。檢查、評估是通過驗收各小組項目實施的結果，向?qū)W生檢查了解情況，聽取學生的反饋信息，并對項目進行總結。

圖1 教學流程

2 教學展示

以新能源汽車動力電池檢測的教學活動為例進行教學設計展示。該課程以呈現(xiàn)動力電池的安裝及安全性檢測為重點，對此，教師在吉利汽車制造廠與安裝、檢驗師傅一起，用生產(chǎn)線上即將裝配到商用車的動力電池和檢測設備開展氣密性檢測與安裝，同時開展現(xiàn)場教學。因此，必須要讓學生熟悉生產(chǎn)流程和條件，自己擬訂裝配工藝和任務單，領取物料，跟著師傅和老師去安裝、檢測，直到接收評估和驗收，學生全程參與整個裝配流程，實操技能得到了歷練。

教學流程設計如下：以新能源汽車自燃現(xiàn)象和安全教育為課堂導入（5 min）→現(xiàn)場學習；新能源商用車動力電池布置和安全性分析（35 min）→現(xiàn)場觀看布局；動力電池包安全性檢測（40 min）→現(xiàn)場測試；生產(chǎn)線上動力電池包安裝（75 min）→現(xiàn)場安裝；最后對教學進行總結反饋與拓展提升（5 min）→現(xiàn)場總結與提升。

2.1 影響動力電池包安全性的因素

影響電動汽車安全事故的原因在于動力電池包的濫用，一般可分為機械濫用、電濫用和熱濫用三類，其中，以機械濫用和電濫用情形較多，但熱濫用將直接引發(fā)熱失控。如動力電池包布置和輕量化技術等機械濫用會引起電池包受到擠壓而嚴重變形，當車輛發(fā)生碰撞時就會引起安全問題。因此，在電池失控的主要觸發(fā)條件中，因碰撞引起的短路占絕大多數(shù)（超過90%），且事故中將伴隨著冒煙、起火和爆炸現(xiàn)象，這就是新能源汽車自燃現(xiàn)象并不少見的原因。

（1）動力電池包的布置。吉利SV0冷藏商用車的電池因體（面）積大，為了避免電池包托底，4塊電池位于車架兩翼，如圖2所示。對于乘用車，其動力電池幾乎覆蓋了大部分底板，如圖3所示。純電動汽車大多數(shù)是將動力電池布置在底板下方，由于電池距車身邊緣的間距較小，電池底面又不受車身結構保護，而且面積又大，容易受到剮蹭和撞擊，在碰撞或托底時容易受擠壓，造成安全隱患，從而導致冒煙、起火和爆炸事故的幾率增大。

圖2 吉利SV0冷藏商用車動力電池的布置

圖3 乘用車動力電池的布置

（2）輕量化技術。新能源汽車為適應輕量化技術需要，將電池包殼體結構做得盡量輕巧，有可能導致對內(nèi)部模組和高壓器件的防護不足，也容易發(fā)生熱失控等問題，因此，輕量化不當也容易引起安全事故。

2.2 動力電池包氣密性檢測

（1）檢測要求。雖然電池箱體有足夠的強度、剛度，良好的散熱性及防水、絕緣等要求，但動力電池包卻存在泄漏問題，因此，對氣密性檢測至關重要。對此，國家工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心在《關于開展新能源乘用車、載貨汽車安全隱患專項排查工作的通知》文件中，明確規(guī)定對新能源汽車動力電池安全性檢測中，開展氣密性檢查項目。新規(guī)定要求動力電池包要做氣密性檢測，并將此納入了強檢項目，氣密性檢測也是衡量電池安全性能的一項重要指標。

由于新能源汽車動力電池包一般都比較大，基本長度都在1 m以上，對于整個腔體而言，內(nèi)部的容積是非常大，過去用簡單的水檢法變得越來越不實用，因此，現(xiàn)在用壓縮空氣做氣密性測試，充氣會引起電池表面凸起、冒包，測試難度高于一般常規(guī)產(chǎn)品。

（2）檢測方法與步驟。領取動力電池包、氣密性檢查儀及工具夾具等。先作目測，進行外觀檢察，觀察電池包有沒有碰撞損傷等缺陷。堵塞各接口和電極等，對電池包做密封處理，合格后把氣密夾具卡爪套進防爆安全閥凹槽中，順時針旋轉鎖緊轉軸，把防爆閥上蓋壓緊，將快速接頭插入進氣管中，用肥皂水檢測電池包有無漏氣，確認無誤后，連接檢測儀電源，打開氣密性檢測儀電源開關，設置充氣時間、保壓時間等參數(shù)，接通壓縮空氣。

生產(chǎn)上根據(jù)現(xiàn)場裝配的動力電池，常采用壓降法測試。開始檢測時設定充氣壓力在3.5 kPa以上，等30 s平衡后，再測試穩(wěn)定60 s，氣壓≥3.5 kPa，若電池箱內(nèi)漏氣量氣壓≤30 Pa，則泄漏量小，氣密性檢測合格，綠色指示燈亮；如果紅色指示燈亮表明不合格，存在泄漏。記錄氣密性檢測結果，并對檢測合格的電池包貼上“氣密合格”標簽，即可裝車使用。

2.3 動力電池包安裝工藝

課前通過智慧樹、微信等信息平臺發(fā)出“資訊”，分析動力電池包裝配要求。主要考慮支架、動力電池包、DC-DC等裝配工藝，要求學生列出應準備的機物油料、工具、量具、夾具等。

課上采用項目法、頭腦風暴法引導學生制訂“計劃”，做出“決策”。使項目計劃既符合目標要求、方案可行，又符合操作規(guī)范，把握好每個學習情境的難易程度，做到先易后難，有序推進，為實施項目創(chuàng)造條件，確保任務順利完成。教師要引導學生梳理出電池包的裝配內(nèi)容、要求、工藝流程，以及裝配作業(yè)中需要重點關注的內(nèi)容，經(jīng)教師和師傅審閱批準后方可實施。

教師再次檢查學生擬訂的裝配工藝，并給與完善。組織學生通過實訓操作教學來“實施”計劃，現(xiàn)場操作流程如下。

（1）裝配要求。安裝支架上的孔位不得有錯、漏等情況，車架上的鉚釘及螺栓不得與零部件裝配的螺栓干涉。支架無掉漆、無銹蝕、無扭曲變形等現(xiàn)象。對電池組與DC-DC變換器裝配過程中，輕拿輕放，嚴禁碰撞。安裝位置要準確，螺栓螺母預緊力要符合工藝要求。

（2）領取材料。領取電池支架、DC-DC支架、電機支架、動力電池、DC-DC變換器、螺栓、墊圈、螺帽、扭力扳手，起重機等物料，領取工具和檢驗器材等。

（3）外觀檢查。先檢查電池、DC-DC等元器件外觀是否有磕碰劃傷等缺陷，必須是合格的產(chǎn)品才能安裝。

（4）安裝工藝。先安裝支架，將動力電池支架安裝在左右縱梁對應的位置，安裝DC-DC變換器支架和電機支架到對應位置，擰上螺栓，緊固螺栓。然后再裝配動力電池組，要先將膠皮墊好，將電池組吊起，輕放在支架上，對好卡口，調(diào)整位置，擰上螺絲。最后安裝DC-DC變換器，擰上螺絲。

（5）檢查評估。在動力電池包安裝完成后，要開展“檢查”與“評估”。先檢查支架的安裝，主要檢查螺栓預緊力矩是否為70 N·m~90 N·m，檢查合格后要涂色作標志。還要檢查支架及縱梁外觀是否完整，有無磕碰，有無掉漆等問題，若存在問題需要立即處理，直到?jīng)]有問題，安裝才算合格。

2.4 課后鞏固與拓展

查閱國標，了解電動汽車鋰離子動力電池主要測試項目及技術指標等；了解氫料電池，并與鋰離子動力電池做比較。培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力及獲取新知識的能力。

3 教學評價

3.1 校內(nèi)考核

考核是引導學生自主學習、檢查教學效果的重要環(huán)節(jié)，也是體現(xiàn)課程設計要求的標志。因此，應積極探索以素質(zhì)教育為核心的考核方式，避免應試教育的弊病。校內(nèi)考核采用過程考核（50%）+集中考核（50%）相結合，進行綜合評定。

（1）過程考核。由態(tài)度紀律和實訓技能組成，前者由作業(yè)、測驗、課堂回答問題、考勤等進行綜合評定，占比20%；后者根據(jù)學生在教學過程中的參與程度、動手能力等進行評定，可以根據(jù)任務完成的方法、創(chuàng)新、時間、質(zhì)量等方面評定，占比30%。過程考核時也包含項目教學法實施過程中生成的文檔、項目實施結果、小組分工中扮演的角色、電池包安裝操作和檢測中的創(chuàng)新、出勤紀律等情況進行評定。

（2）集中考核。由期末考試成績進行評定。筆試時一般采用試題庫，題型豐富，注重對基本理論、基本概念、基本方法和綜合應用等方面的考核，重點考察學生掌握理論與技術技能結合的能力。

3.2 學校評價

為提升教學質(zhì)量，培養(yǎng)更多技術技能型人才，學校支持教師到企業(yè)去開展理實一體化教學。但因各種原因，大多數(shù)課程仍以校內(nèi)理論教學為主，效果不盡如人意。而動力電池結構與檢修課程的教師，能充分利用與學校開展校企合作的吉利四川商用車公司生產(chǎn)線上開展教學，利用裝配流程設計教學環(huán)節(jié)，注重強化學生獨自學習的能力，淡化老師（師傅）的作用，實現(xiàn)以學生為主的教學理念，增強學生的動手能力，從而培養(yǎng)更多技術技能型人才。

3.3 企業(yè)評價

吉利四川商用車公司技術負責人對動力電池結構與檢修教學活動的評價。由于吉利新能源商用車生產(chǎn)任務多，生產(chǎn)上需要大量的管理、檢測、安裝等技術技能人才，通過校企合作，使學校根據(jù)企業(yè)需要采取相應的教學模式培養(yǎng)人才，讓學生在校期間就學到了到企業(yè)工作所需的內(nèi)容和要求，讓企業(yè)招聘到最需要的人，大大縮短學生與企業(yè)之間的磨合期，使企業(yè)大大降低培訓員工成本。

4 思政元素

通過現(xiàn)場開展電池包安裝實訓，一方面貫徹執(zhí)行產(chǎn)教融合、校企合作的育人要求。另一方面，通過實訓培養(yǎng)學生在安裝過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力；培養(yǎng)學生樹立質(zhì)量意識和安全意識，不能將殘次品安裝在車上，具有職業(yè)精神和職業(yè)道德；培養(yǎng)學生齊心協(xié)力、精誠合作的團隊精神；培養(yǎng)一絲不茍、精益求精的“工匠精神”。

5 結語

新能源汽車電池結構與檢修是新能源汽車技術專業(yè)的核心專業(yè)課程之一，為開展理實一體化教學和適應1+X證書制度試點需要，職業(yè)院校需要將企業(yè)新技術、新工藝、新規(guī)范融入課程教學內(nèi)容中，從而優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，完善專業(yè)技能教學標準。