電動汽車動力控制系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計與課程開發(fā)

摘要：闡述了新式“理虛實(shí)”一體化課程的內(nèi)涵、特點(diǎn)，指出了“理虛實(shí)”一體化課程開發(fā)的理論基礎(chǔ)和內(nèi)容構(gòu)成。以電動汽車動力控制系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合北汽EV200的相關(guān)知識作為引導(dǎo)切入，并結(jié)合高等職業(yè)學(xué)校教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)大綱等要求，對電動汽車動力控制系統(tǒng)的功用認(rèn)知、結(jié)構(gòu)組成、分析原理等方面進(jìn)行“虛實(shí)結(jié)合，理實(shí)一體”的課程設(shè)計與開發(fā)，并將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)加入其中，研究開發(fā)出適合中職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)及就業(yè)方向的一套汽車專業(yè)“理虛實(shí)”一體化課程體系。同時結(jié)合學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)性，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐能力，培養(yǎng)社會所需要的技術(shù)性人才。

關(guān)鍵詞：“理虛實(shí)”一體化課程；新能源汽車；動力控制系統(tǒng)；職業(yè)教育

中圖分類號：G712? 收稿日期：2023-02-14

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.027

1 電動汽車發(fā)展背景

隨著社會的發(fā)展，人類生產(chǎn)力水平得到逐步提高，人類對能源的運(yùn)用也不再局限于木頭等可再生能源。石油危機(jī)使依賴于石油的工業(yè)受到了嚴(yán)重的影響，這就促進(jìn)了各國對新能源的研究與開發(fā)。汽車工業(yè)因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃油汽車動力完全依賴于石油，所以新能源汽車的研究與開發(fā)是必然的。當(dāng)然，新能源汽車的出現(xiàn)不只是因?yàn)槭臀C(jī)，還有環(huán)境污染等諸多原因［1-3］。

近年來，我國汽車工業(yè)得到飛速發(fā)展。2009年，國內(nèi)汽車產(chǎn)銷量突破1 300萬輛，標(biāo)志著我國成為世界第一汽車生產(chǎn)和消費(fèi)國。預(yù)計2030年，我國汽車的普及率可能接近發(fā)達(dá)國家水平，總保有量將達(dá)到4.5億輛［4-5］。

基于上述情況，大力發(fā)展新能源汽車是應(yīng)對石油短缺、環(huán)境污染、全球氣候變暖等環(huán)境、能源問題的最佳途徑之一。因此，新能源汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2 電動汽車的分類

電動汽車主要有純電動汽車（EV）、混合動力汽車（HEV）、燃料電池汽車（FCEV）三種。

2.1 純電動汽車（EV）

純電動汽車是指汽車驅(qū)動力完全由電力提供的汽車，其難點(diǎn)是電力儲存技術(shù)，這直接影響了純電動汽車的續(xù)航里程。純電動汽車本身不排放污染大氣的有害氣體，但發(fā)電是會排放有害氣體的，畢竟現(xiàn)在還是采用火力發(fā)電為主，不過發(fā)電站排放的有害氣體可以集中處理［6］。由于電力可以從多種渠道獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱、潮汐能等，不會只依賴于石油，這使人們對石油資源日漸枯竭的擔(dān)心得以緩解。電動汽車可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力進(jìn)行充電，這大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在電動汽車的研究、開發(fā)、應(yīng)用成了汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。

2.2 混合動力汽車（HEV）

混合動力汽車通常采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)作為動力源，兩者協(xié)同合作，改善汽車動力，盡可能使汽車在運(yùn)動過程中不改變動力輸出的情況下燃油消耗更少。按照燃料種類的不同，HEV主要又分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種；按照混合程度的不同，它又可分為微混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)。就目前國內(nèi)市場來看，混合動力車輛主流都是采用汽油混合動力系統(tǒng)。國際市場上柴油混合動力系統(tǒng)的車型發(fā)展也很迅速。

2.3 燃料電池汽車（FCEV）

燃料電池電動汽車是指以甲醇、氫氣等作為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，由電機(jī)驅(qū)動的汽車。FCEV無污染，能量轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)高2～3倍。

3 電動汽車動力控制系統(tǒng)

純電動汽車動力傳遞一般來說相似，同傳統(tǒng)燃油汽車一樣，不管是哪個公司的生產(chǎn)汽車，在總體的動力傳輸上都大同小異，只是在一些控制、設(shè)計上會有一些差別。

北汽EV200電動汽車的動力傳輸路線為：駕駛者啟動汽車并踩下電門踏板，這是整車控制器電門信號，并把信號傳給電機(jī)控制器，且電機(jī)控制器會收到動力電池的信號，電機(jī)控制器通過這些信號來控制電機(jī)工作，以實(shí)現(xiàn)電動汽車的怠速、前行、倒車、停車、能量回收、駐坡等功能。電動汽車中再生制動的性質(zhì)是電氣制動，此時驅(qū)動電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)模式。電氣制動根據(jù)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)功率變換器控制信號的不同分為兩種：一種是儲能制動和回饋制動的交替；另一種是反接制動和回饋制動的交替。

4 “理虛實(shí)”一體化課程開發(fā)

4.1 課程開發(fā)概述

理虛實(shí)一體化課程是一門在當(dāng)前高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的課程，是一門符合社會職業(yè)要求的新式課程。該課程通過分析職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)具有技術(shù)知識和綜合技能的人才為教學(xué)目標(biāo)。在理虛實(shí)一體化課堂中，將理論教學(xué)與實(shí)踐任務(wù)相互聯(lián)系，增加相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，降低了理論和實(shí)操之間的跨度，很好地銜接了理論知識和動手操作，更好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與工作的銜接。

4.2 “理虛實(shí)”一體化課程開發(fā)的特點(diǎn)

“理虛實(shí)”一體化課程依據(jù)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合技能型人才的成長規(guī)律?！袄硖搶?shí)”一體化課程標(biāo)準(zhǔn)以職業(yè)技能發(fā)展為導(dǎo)向，以人才綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為中心［7-8］。一方面，教師應(yīng)加深自身的理論知識水平，提高生產(chǎn)實(shí)踐能力；另一方面，教師在教好理論的同時，要把虛擬仿真實(shí)驗(yàn)融入課程中，讓學(xué)生通過理論知識加上運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，更好地掌握專業(yè)實(shí)踐技能?！袄硖搶?shí)”一體化課程開發(fā)特點(diǎn)如下：a.以開發(fā)職業(yè)技能為導(dǎo)向；b.以全面發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)；c.注重理論實(shí)踐相轉(zhuǎn)化。

4.3 “理虛實(shí)”一體化教學(xué)改革的重大意義

職業(yè)教育具有明確的目的性。對于學(xué)校而言，目的是培養(yǎng)社會所需要的各類具有專業(yè)技能的人才。對于學(xué)生而言，學(xué)生將以提升自身修養(yǎng)和技能為目標(biāo)。然而，當(dāng)今社會職業(yè)學(xué)校被認(rèn)為是一些學(xué)習(xí)成績差、自控力差的學(xué)生選擇的地方。學(xué)生對學(xué)習(xí)沒有興趣，不清楚自己該怎么做，對未來迷茫；教師上課內(nèi)容單調(diào)，課堂氛圍難以帶動，忽視了學(xué)生的主體地位。

5 電動汽車動力控制系統(tǒng)“理虛實(shí)”課程開發(fā)

課程必須切入學(xué)生以后工作的實(shí)際就業(yè)崗位，以開發(fā)學(xué)生的職業(yè)技能為導(dǎo)向，依據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和職業(yè)技能，并將理論和實(shí)踐相結(jié)合。同時也應(yīng)遵守學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，符合所教學(xué)生的特點(diǎn)。在教學(xué)課堂中，教師有著決定性的地位，教師如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計對于引導(dǎo)學(xué)生上一堂好課十分重要。課程以老師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，兩者協(xié)同合作，這樣才能達(dá)到更好的教學(xué)效果。課堂不能是老師的一言堂，學(xué)生的游樂場。課程設(shè)計如表1所示。

6 結(jié)語

《電動汽車動力控制系統(tǒng)》是基于北汽EV200的基礎(chǔ)上展開的，因?yàn)檫@款車型結(jié)構(gòu)分散，便于教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)。課程是以行動能力為導(dǎo)向，基于工作過程的教育理念進(jìn)行課程資源開發(fā)的，主要是應(yīng)用于中等職業(yè)院校新能源汽車專業(yè)或方向的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓他們能夠?qū)W習(xí)新能源汽車相關(guān)知識和掌握安全規(guī)范的新能源汽車實(shí)踐操作技能，培養(yǎng)其綜合職業(yè)能力，能夠勝任新能源汽車相關(guān)工作崗位，能夠彌補(bǔ)中國在新能源汽車后市場專業(yè)人才的巨大缺口，促進(jìn)中國新能源汽車體系的完整和發(fā)展。

切實(shí)用好“理虛實(shí)”一體化課程模式，是對原有的傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充、完善、提升。中高職院校對“理虛實(shí)”一體化課程模式的開發(fā)研究應(yīng)呈現(xiàn)積極、樂觀、向上的態(tài)度，此一體化課程模式開發(fā)越完善，那么教學(xué)質(zhì)量越來越好。中高職教師及學(xué)校不要一味地使用傳統(tǒng)教學(xué)方法，由于時代在進(jìn)步，因此老師也要隨著時代的步伐前進(jìn)、學(xué)習(xí)、成長，不然我們必然會被社會所淘汰。

在未來研究中，應(yīng)以開發(fā)學(xué)生的職業(yè)技能為導(dǎo)向，建立更加完善的課堂設(shè)計，將學(xué)校與社會需求緊密聯(lián)系；同時也不能忽視學(xué)生的主體性，注重學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣培養(yǎng)。在發(fā)展過程中，各中高職院校應(yīng)結(jié)合科技網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，加強(qiáng)“理虛實(shí)”一體化新式課堂建設(shè)，突出自身的辦學(xué)特色，加強(qiáng)師資隊伍的建設(shè)，不懈探究，不斷嘗試，為社會培養(yǎng)出更多的技能型人才。

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作者簡介：

馮治萍，男，1997年生，助教，研究方向?yàn)檐囕v工程、機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、液壓與氣壓傳動。