新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室的設(shè)備配置與功能優(yōu)化研究

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；智慧實(shí)訓(xùn)室；設(shè)備配置；功能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：G710 DOI ：10.20042/j.cnki.1009-4903.2024.06.009

Research on Equipment Configuration and Functional Optimization of Smart Training Laboratories for New Energy Vehicles

Abstract： With the rapid development of the new energy vehicle industry， the construction of new energy vehicle smart training labshas become a key link in cultivating professionals in related fields. This article delves into the equipment configuration and functionaloptimization of new energy vehicle smart training labs. It first analyzes the characteristics of new energy vehicle technology and theneeds for talent cultivation， then elaborates on the basic types of equipment that smart training labs should possess， including newenergy vehicle whole cars， battery management system training equipment， motor control system training equipment， etc.， and providesdetailed explanations on the functions and key points of selection for each piece of equipment. On this basis， strategies for functionaloptimization are proposed， including the integration of intelligent teaching management systems， diversified design of training projects，interconnectivity and data sharing of equipment， to enhance the teaching effectiveness and resource utilization of the training labs， andto provide high-quality professional and technical talents for the new energy vehicle field.

Key words： New energy vehicles；Smart training laboratory；Equipment configuration；Functional optimization

0引言

新能源汽車(chē)作為全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要方向，正處于快速發(fā)展階段。其融合了電力電子、自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)相關(guān)專業(yè)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力提出了更高要求。新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室作為培養(yǎng)這類人才的重要場(chǎng)所，其設(shè)備配置與功能優(yōu)化直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率。合理的設(shè)備配置能夠讓學(xué)生直觀地了解新能源汽車(chē)的結(jié)構(gòu)與原理，而功能優(yōu)化則可提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)的靈活性、互動(dòng)性和智能化水平，使學(xué)生更好地掌握新能源汽車(chē)的研發(fā)、制造、檢測(cè)與維修等核心技能。

1新能源汽車(chē)技術(shù)特點(diǎn)及人才培養(yǎng)需求

新能源汽車(chē)主要包括純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)等類型。其核心技術(shù)如電池技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、能量管理系統(tǒng)等具有技術(shù)密集、更新迅速的特點(diǎn)。例如，電池技術(shù)正朝著高能量密度、長(zhǎng)壽命、快速充電的方向發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)則注重高效、高功率密度和寬調(diào)速范圍。這就要求所培養(yǎng)的人才不僅要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要擁有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新思維，能夠緊跟技術(shù)發(fā)展前沿，解決實(shí)際工程問(wèn)題[1]。因此，新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室需要配備先進(jìn)的設(shè)備，模擬真實(shí)的工作場(chǎng)景，提供豐富的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以滿足人才培養(yǎng)的需求。

2新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室的基本設(shè)備配置

2.1新能源汽車(chē)整車(chē)

新能源汽車(chē)整車(chē)作為實(shí)訓(xùn)室的核心設(shè)備，能夠使學(xué)生全面了解新能源汽車(chē)的整體架構(gòu)、車(chē)身布置、內(nèi)飾設(shè)計(jì)及各系統(tǒng)間的協(xié)同工作原理。選型時(shí)，應(yīng)考慮車(chē)輛的代表性和通用性，優(yōu)選市場(chǎng)主流品牌和型號(hào)的純電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)，其技術(shù)參數(shù)應(yīng)覆蓋當(dāng)前行業(yè)的常見(jiàn)范圍，諸如電池容量、電機(jī)功率及續(xù)航里程等。同時(shí)，整車(chē)需具備良好的可拆卸性和易維護(hù)性，以便于學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)認(rèn)知與故障診斷實(shí)訓(xùn)。

2.2電池管理系統(tǒng)（BMS）實(shí)訓(xùn)設(shè)備

電池管理系統(tǒng)（BMS）是確保新能源汽車(chē)電池安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵組件。實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備BMS實(shí)訓(xùn)臺(tái)，該設(shè)備能夠模擬電池組的工作狀態(tài)，并展示BMS的功能模塊，例如電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充放電控制、均衡管理等。學(xué)生可通過(guò)實(shí)訓(xùn)臺(tái)學(xué)習(xí)BMS的電路原理、軟件算法及故障檢測(cè)與排除技巧。在配置上，應(yīng)選擇具備多種電池類型模擬功能、高精度測(cè)量傳感器及可靈活編輯控制策略的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，以滿足不同教學(xué)需求和技術(shù)研究目的。

2.3電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備

電機(jī)控制系統(tǒng)是新能源汽車(chē)的動(dòng)力核心。實(shí)訓(xùn)設(shè)備應(yīng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器及相關(guān)測(cè)試儀器。學(xué)生可在實(shí)訓(xùn)設(shè)備上學(xué)習(xí)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理、電機(jī)控制器的控制策略、電機(jī)的調(diào)速與扭矩控制等技能。設(shè)備需具備直觀的電路展示、參數(shù)可調(diào)功能以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析能力，以便學(xué)生深入理解電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理，并進(jìn)行性能測(cè)試與優(yōu)化實(shí)訓(xùn)。

2.4充電設(shè)施實(shí)訓(xùn)設(shè)備

充電設(shè)施是新能源汽車(chē)使用過(guò)程中的重要基礎(chǔ)設(shè)施。實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備多種類型的充電樁，包括交流充電樁、直流充電樁以及無(wú)線充電設(shè)備等。學(xué)生可學(xué)習(xí)充電樁的結(jié)構(gòu)原理、充電接口標(biāo)準(zhǔn)、充電控制流程及安全防護(hù)措施等知識(shí)[2]。同時(shí)，通過(guò)實(shí)訓(xùn)設(shè)備模擬充電過(guò)程中的各種故障，可培養(yǎng)學(xué)生的故障診斷與維修能力。

3新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室的功能優(yōu)化策略

3.1智能化教學(xué)管理系統(tǒng)集成

在當(dāng)前追求高效與精準(zhǔn)教育的時(shí)代背景下，為顯著提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理效率并確保教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)增長(zhǎng)，將智能化教學(xué)管理系統(tǒng)引入新能源汽車(chē)實(shí)訓(xùn)室已成為一項(xiàng)至關(guān)重要的舉措。

該智能化教學(xué)管理系統(tǒng)的核心功能多樣且緊密相連。在學(xué)生信息管理方面，它全面整合學(xué)生的基本信息，包括姓名、學(xué)號(hào)、專業(yè)等，以及詳細(xì)的課程安排，如課程時(shí)間、地點(diǎn)、授課教師等。此外，它還記錄學(xué)生的實(shí)訓(xùn)情況，如實(shí)訓(xùn)時(shí)間、參與項(xiàng)目、操作步驟及成果等。這使教師能夠清晰掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，并依據(jù)數(shù)據(jù)提供精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

實(shí)訓(xùn)資源管理功能則如同一位精明的資源調(diào)配者，對(duì)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的設(shè)備、工具及教材資源等進(jìn)行統(tǒng)一的梳理與整合。借助智能算法與數(shù)據(jù)分析，根據(jù)教學(xué)大綱、學(xué)生數(shù)量及教學(xué)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化分配，避免閑置或過(guò)度緊張，確保資源在合適的時(shí)間、場(chǎng)景發(fā)揮最大效能。

教學(xué)過(guò)程管理功能則像一座高效的橋梁，連接教師與學(xué)生。教師可通過(guò)該功能制定詳細(xì)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃，并一鍵發(fā)布至學(xué)生端[3]。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，教師可實(shí)時(shí)在線為學(xué)生答疑解惑，提供專業(yè)指導(dǎo)，打破時(shí)空限制。

3.2實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目多元化設(shè)計(jì)

為滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求并實(shí)現(xiàn)各自的培養(yǎng)目標(biāo)，我們應(yīng)設(shè)計(jì)多元化的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?；A(chǔ)層次的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目注重新能源汽車(chē)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的培養(yǎng)，如整車(chē)拆卸與裝配、電池管理系統(tǒng)基本功能測(cè)試及電機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單調(diào)試等。通過(guò)這些項(xiàng)目，學(xué)生可對(duì)新能源汽車(chē)有全面基礎(chǔ)的了解，并掌握基本技能。

進(jìn)階層次的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目則結(jié)合工程應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。這包括新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)、充電設(shè)施故障診斷與維修優(yōu)化及整車(chē)性能測(cè)試與分析等。通過(guò)這些項(xiàng)目，學(xué)生不僅能將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，還能在解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中鍛煉創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

3.3設(shè)備互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)共享

在資源高效整合與利用的大趨勢(shì)下，充分挖掘?qū)嵱?xùn)室內(nèi)設(shè)備資源的潛力已成為提升教學(xué)品質(zhì)的關(guān)鍵。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于構(gòu)建設(shè)備間的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)及完善的數(shù)據(jù)共享機(jī)制。

通過(guò)搭建高度集成的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，我們將新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的各類關(guān)鍵設(shè)備緊密相連。無(wú)論是新能源汽車(chē)整車(chē)、電池管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，還是電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，都能在平臺(tái)的支撐下實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接與數(shù)據(jù)即時(shí)交互。例如，在整車(chē)運(yùn)行測(cè)試時(shí)，電池管理系統(tǒng)的電池?cái)?shù)據(jù)、電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)等都能迅速精準(zhǔn)地傳輸至實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理系統(tǒng)[4]。

3.4實(shí)訓(xùn)室環(huán)境與資源的綜合優(yōu)化

在新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)與發(fā)展中，要全面提升教學(xué)效果并實(shí)現(xiàn)資源最大化利用，還需關(guān)注實(shí)訓(xùn)室環(huán)境與資源的綜合優(yōu)化。

科學(xué)合理的空間布局是重中之重。根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)流程與需求，精心規(guī)劃設(shè)備擺放位置，既保障設(shè)備間距便于維護(hù)與檢修，又確保學(xué)生有足夠的操作空間，方便教師指導(dǎo)。例如，將新能源汽車(chē)整車(chē)置于寬敞通風(fēng)區(qū)域，周?chē)O(shè)置檢測(cè)設(shè)備與工具臺(tái)。

同時(shí)，制定完善有效的實(shí)訓(xùn)室管理制度至關(guān)重要。明確設(shè)備使用規(guī)范、安全操作規(guī)程及維護(hù)保養(yǎng)流程等，確保設(shè)備安全、高效運(yùn)行。

此外，為學(xué)生營(yíng)造優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)環(huán)境也必不可少。借助虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)及模擬仿真軟件，打造直觀沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。以新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)維修實(shí)訓(xùn)為例，學(xué)生可通過(guò)VR設(shè)備深入虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)艙觀察部件結(jié)構(gòu)與工作原理，并在模擬環(huán)境中練習(xí)維修操作，不斷提升實(shí)踐技能。

4結(jié)束語(yǔ)

新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)對(duì)于培養(yǎng)新能源汽車(chē)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才具有至關(guān)重要的意義。通過(guò)合理配置新能源汽車(chē)整車(chē)、電池管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)備，并從智能化教學(xué)管理系統(tǒng)集成、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目多元化設(shè)計(jì)、設(shè)備互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)共享等多個(gè)方面進(jìn)行功能優(yōu)化，可以提升實(shí)訓(xùn)室的教學(xué)效果和資源利用率。這將有助于學(xué)生更好地掌握新能源汽車(chē)的核心技術(shù)和實(shí)踐技能，為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐。在未來(lái)的發(fā)展中，隨著新能源汽車(chē)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和進(jìn)步，新能源汽車(chē)智慧實(shí)訓(xùn)室也應(yīng)不斷更新設(shè)備、優(yōu)化功能，以更好地適應(yīng)人才培養(yǎng)的新需求。