電動汽車動力控制系統教學設計與課程開發

摘要：闡述了新式“理虛實”一體化課程的內涵、特點，指出了“理虛實”一體化課程開發的理論基礎和內容構成。以電動汽車動力控制系統為出發點，結合北汽EV200的相關知識作為引導切入，并結合高等職業學校教學目標、教學大綱等要求，對電動汽車動力控制系統的功用認知、結構組成、分析原理等方面進行“虛實結合，理實一體”的課程設計與開發，并將虛擬仿真實驗加入其中，研究開發出適合中職學生學習特點及就業方向的一套汽車專業“理虛實”一體化課程體系。同時結合學生的主體作用，發揮教師的主導性，提高學生的理論與實踐能力，培養社會所需要的技術性人才。

關鍵詞：“理虛實”一體化課程；新能源汽車；動力控制系統；職業教育

中圖分類號：G712? 收稿日期：2023-02-14

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.05.027

1 電動汽車發展背景

隨著社會的發展，人類生產力水平得到逐步提高，人類對能源的運用也不再局限于木頭等可再生能源。石油危機使依賴于石油的工業受到了嚴重的影響，這就促進了各國對新能源的研究與開發。汽車工業因為傳統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是必然的。當然，新能源汽車的出現不只是因為石油危機，還有環境污染等諸多原因［1-3］。

近年來，我國汽車工業得到飛速發展。2009年，國內汽車產銷量突破1 300萬輛，標志著我國成為世界第一汽車生產和消費國。預計2030年，我國汽車的普及率可能接近發達國家水平，總保有量將達到4.5億輛［4-5］。

基于上述情況，大力發展新能源汽車是應對石油短缺、環境污染、全球氣候變暖等環境、能源問題的最佳途徑之一。因此，新能源汽車是汽車工業發展的必然趨勢。

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動力完全由電力提供的汽車，其難點是電力儲存技術，這直接影響了純電動汽車的續航里程。純電動汽車本身不排放污染大氣的有害氣體，但發電是會排放有害氣體的，畢竟現在還是采用火力發電為主，不過發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行充電，這大大提高了經濟效益。正是因為這些優點，所以現在電動汽車的研究、開發、應用成了汽車行業的熱點。

2.2 混合動力汽車（HEV）

混合動力汽車通常采用傳統的內燃機和電動機作為動力源，兩者協同合作，改善汽車動力，盡可能使汽車在運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、輕混合動力系統、中混合動力系統、完全混合動力系統。就目前國內市場來看，混合動力車輛主流都是采用汽油混合動力系統。國際市場上柴油混合動力系統的車型發展也很迅速。

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，通過化學反應產生電能，由電機驅動的汽車。FCEV無污染，能量轉換效率比傳統內燃機高2～3倍。

3 電動汽車動力控制系統

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

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，并把信號傳給電機控制器，且電機控制器會收到動力電池的信號，電機控制器通過這些信號來控制電機工作，以實現電動汽車的怠速、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是電氣制動，此時驅動電機工作在發電機模式。電氣制動根據電機驅動系統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”一體化課程開發

4.1 課程開發概述

理虛實一體化課程是一門在當前高速發展的科學技術環境下應運而生的課程，是一門符合社會職業要求的新式課程。該課程通過分析職業技能標準，以培養具有技術知識和綜合技能的人才為教學目標。在理虛實一體化課堂中，將理論教學與實踐任務相互聯系，增加相應的虛擬仿真實驗，降低了理論和實操之間的跨度，很好地銜接了理論知識和動手操作，更好地實現了教學與工作的銜接。

4.2 “理虛實”一體化課程開發的特點

“理虛實”一體化課程依據國家職業標準，符合技能型人才的成長規律?！袄硖搶崱币惑w化課程標準以職業技能發展為導向，以人才綜合職業能力培養為中心［7-8］。一方面，教師應加深自身的理論知識水平，提高生產實踐能力；另一方面，教師在教好理論的同時，要把虛擬仿真實驗融入課程中，讓學生通過理論知識加上運用虛擬實驗，更好地掌握專業實踐技能?！袄硖搶崱币惑w化課程開發特點如下：a.以開發職業技能為導向；b.以全面發展為標準；c.注重理論實踐相轉化。

4.3 “理虛實”一體化教學改革的重大意義

職業教育具有明確的目的性。對于學校而言，目的是培養社會所需要的各類具有專業技能的人才。對于學生而言，學生將以提升自身修養和技能為目標。然而，當今社會職業學校被認為是一些學習成績差、自控力差的學生選擇的地方。學生對學習沒有興趣，不清楚自己該怎么做，對未來迷茫；教師上課內容單調，課堂氛圍難以帶動，忽視了學生的主體地位。

5 電動汽車動力控制系統“理虛實”課程開發

課程必須切入學生以后工作的實際就業崗位，以開發學生的職業技能為導向，依據各專業的特點和職業技能，并將理論和實踐相結合。同時也應遵守學生的學習規律，符合所教學生的特點。在教學課堂中，教師有著決定性的地位，教師如何進行教學設計對于引導學生上一堂好課十分重要。課程以老師為主導，以學生為主體，兩者協同合作，這樣才能達到更好的教學效果。課堂不能是老師的一言堂，學生的游樂場。課程設計如表1所示。

6 結語

《電動汽車動力控制系統》是基于北汽EV200的基礎上展開的，因為這款車型結構分散，便于教學和學生學習。課程是以行動能力為導向，基于工作過程的教育理念進行課程資源開發的，主要是應用于中等職業院校新能源汽車專業或方向的學生進行學習，讓他們能夠學習新能源汽車相關知識和掌握安全規范的新能源汽車實踐操作技能，培養其綜合職業能力，能夠勝任新能源汽車相關工作崗位，能夠彌補中國在新能源汽車后市場專業人才的巨大缺口，促進中國新能源汽車體系的完整和發展。

切實用好“理虛實”一體化課程模式，是對原有的傳統教學的補充、完善、提升。中高職院校對“理虛實”一體化課程模式的開發研究應呈現積極、樂觀、向上的態度，此一體化課程模式開發越完善，那么教學質量越來越好。中高職教師及學校不要一味地使用傳統教學方法，由于時代在進步，因此老師也要隨著時代的步伐前進、學習、成長，不然我們必然會被社會所淘汰。

在未來研究中，應以開發學生的職業技能為導向，建立更加完善的課堂設計，將學校與社會需求緊密聯系；同時也不能忽視學生的主體性，注重學生對學習的興趣培養。在發展過程中，各中高職院校應結合科技網絡的發展，加強“理虛實”一體化新式課堂建設，突出自身的辦學特色，加強師資隊伍的建設，不懈探究，不斷嘗試，為社會培養出更多的技能型人才。

參考文獻：

[1]馬建中國新能源汽車產業與技術發展現狀及對策[J]中國公路學報，2018，31（8）：1-19

[2]歐陽明高新能源汽車發展應引入競爭[J]汽車縱橫，2015（4）：21

[3]于保軍“十三五”我國純電動汽車戰略規劃分析[J]汽車工業研究，2018（2）：40-48

[4]張友龍純電動汽車動力電池技術研究[J]汽車實用技術，2018，（17）：19-22

[5]馬建，劉曉東等中國新能源汽車產業與技術發展現狀及對策[J]中國公路學報，2018，31（8）：1-19

[6]侯海淺談純電動汽車動力電池及其管理系統[J]科技研究，2018，（4）：196

[7]高芳基于信息技術的“理、虛、實一體化”教學資源建設探討[J]中國培訓，2016（20）：155-156

[8]朱紅波，王偉，孫立強“虛實結合、理實一體”的高職課程教學模式研究與應用[J]教育教學論壇，2014（51）：137-138

作者簡介：

馮治萍，男，1997年生，助教，研究方向為車輛工程、機械基礎、機械制圖、液壓與氣壓傳動。