1、汽车电工电子技术教案武汉信息传媒学院 新能源汽车专业汽车电工电子技术教案教案首页项目一 第四/五周 8学时单元标题：汽车配线电子连接器及保护装置情境（或模块）一：你认识汽车配线相关的知识吗？情境（或模块）二：对于电子连接器及其保护装置的知识你了解多少？任务1.1：汽车电路配线有哪些规范；任务1.2：负载电流及相应的导线AWG值；任务1.3：如何确定未知导线的规格尺寸；任务1.4：电路保护元件；课堂类别：根据不同类别可选择：理论讲授、实验课、习题课、现场教学、实训课（校内或校外）、综合练习、复习、测验等；教学地点：多媒体教学目标：1.知识目标：1）.鉴别主要电线材料的类型绝缘特性；2）了解电线的
2、尺寸在汽车电路中的影响；3）维修电线时确定未知导线的规格尺寸的正确程序；2.能力（技能）目标：1）掌握汽车配线的规范；2）确定未知导线的规格尺寸的正确程序；教学重难点：1.重点：掌握汽车配线的规范；确定未知导线的规格尺寸的正确程序；2.难点：确定未知导线的规格尺寸的正确程序；教学方法与手段：讲授，习题，测验教学材料及工具：教材，多媒体教案正页主要教学内容及过程一、复习旧课：简单概述一下汽车电工电子技术这门课的主要内容。二、新课内容：教学重点：掌握汽车配线的规范；确定未知导线的规格尺寸的正确程序；教学难点：确定未知导线的规格尺寸的正确程序；（一）导入任务，明确要求：掌握汽车配线的规范；确定未知导
3、线的规格尺寸的正确程序；（二）教学内容 学习任务一 汽车配线问题引入：1.通过学过的知识或常识讨论汽车上那些部件牵扯到汽车的哪些电路？3.汽车电路中不可缺少的构成部分？知识点：1.电路导线的内部构成(PVC绝缘材料，导线束）。2.车用导线用的是绞合线还是单股线电流，BV&BVR家装线区别（BV单股铜芯线，单股硬线；BVR：多股铜芯线软线）。3.汽车配线有哪些规范？其影响因素？配线的规范：1）低压导线；2）高压导线；3）低压电缆。配线的影响因素：1）直径要求；2）耐振动；3）耐辐射；学习任务二 电子连接器电流方向：1.实际方向：习惯上规定正电荷移动的方向或者负电荷移动的fan方向为电流的方向（实
4、际方向）。电压：在电路中，如果设正电荷由A点移动到B点时电场力所做的功为dw,则AB两点间的电压为UAB=dw/dq。电压的单位时伏特（v)。方向实际方向：习惯上规定从高电位点指向低点位点的方向称为电压方向（实际方向）；电压参考方向：电压参考方向时假定电压方向，在电路中可以任意选定。关联参考方向：电流和电压常取一致的参考方向，称为关联参考方向。电位：电场力把单位正电荷从电路中某点移动到参考点所做的功，用大写字母V表示。电动势：在数值上，等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功。电动势用字母E来表示，单位为伏特（V）。方向：在电源内部由低电位指向高电位。汽车常用的导线
5、：1）低压导线2）高压导线。学习任务三 汽车电路保护元件负载（电阻，电容，电感）。电阻：电阻元件是反映电流热效应这一物理现象的理想电路元件。用字母R表示。电阻分类：按阻值分：固定电阻和可变电阻；按材料分：碳膜电阻，金属膜电阻，线绕电阻；按功率分：1/16W，1/8W等额定功率的电阻；电磁感应：右手定则用右手握线圈，手指沿着电流流动的方向，大拇指便指向N极。电容：是一种经常用到的电子器件，它是由两片离得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质组成。按绝缘物质不同，可分为不同的电容，如：云母、瓷介、纸介和电解电容。电容的分类：一.按绝缘物质分类1.纸介电容（CZ）：用两片金属箔作电极，夹在极薄的电容纸中，
6、卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小、容量可以较大。但是固有电感和损耗比较大，用于低频比较合适。常用的型号有：CZ11、CZ30、CZ31、CZ32、CZ40、CZ802.云母电容（CY）：用金属箔或者云母片上涂上银层做电极，极层和云母叠合之后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适用于高频电路。3.陶瓷电容（CC）：用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板构成。它的特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小、适用于高频电路。瓷介电容分为两类：1
7、类电解质（NPO CCG）2类电解质（X7R 2X1）3类电解质（Y5V 2F4）铁电陶瓷电容容量大，但是损耗和温度系数较大，适用于低频电路。4.薄膜电容结构和纸质电容相同，介质是涤纶或聚苯乙烯。a.涤纶薄膜电容（CL），介质常数较高、体积小、容量大，稳定性较好，适合做旁路电容。常用的型号有CL11，CL12等。b.聚苯乙烯（CB）薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数较高，适用于做高频电路。常用的有CB10、CB11 ；CB14-CB16；CB24、CB25；CB80；Cb40c.聚苯烯（CBB）薄膜电容：低频电子电路或电动机的启动电路。常用的箔式聚苯烯电容有CBB10、CBB11
8、、CBB60、CBB61 等；常用的金属化聚苯烯电容有CBB20、CBB21、CBB401等系列。5.金属化纸介电容（CJ）结构和纸介电容基本相同，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。常见的型号有CJ10、CJ11；6.油浸纸介电容它是把纸介电容浸在特殊处理过的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。7.铝电解电容（CD）它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极做成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大、但是漏电大、稳定性差有正负极性，适用于电源滤波或者低频电路。适
9、用的时候。注意：不能用于交流电路，在直流电路中使用的时候，正负极不能接反。8.钽（CA）、铌电解电容它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或者铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好，用在要求较高的设备中。钽电容型号有CA30、CA31、CA35、CAK35、CA40、CA41 、CA42、CA42H、CA49、CA70（无极性）等系列。二.按用途分类电容的用途非常多，主要有以下几种：1.隔直流作用是阻止直流通过而让交流通过。2.旁路（去藕）为交流电路中某些并联的组建提供低阻抗通路。3.耦合作为两个电路中连接，允许交流信号通过
10、并传输到下一级电路。4.滤波这个队与DIY而言很重要，显卡上的电容基本上都是这个作用 。5.温度补偿针对其他组件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改变电路的稳定性。6.计时电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数7.调谐对于频率相关的电路进行调谐，比如：收音机、电视机、手机8.整流在预定的时间打开或关闭半导体组件。9.储能储存电能，用于必要的时候释放。例如相机闪光灯、加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已近接近某些锂电池，某些电容的储能可以让手机用一整天）三.电容器参数与分类1.标称电容（CR）电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷电容介质的电容量较低（大约在5000pF以下）；纸、
11、塑料和陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uf-1.0uf）,通常电解电容的容量较大。2.类别温度范围电容器所能确定的连续工作的环境温度范围。该范围取决于 它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。3.额定电压（UR）在下限类别温度和额定温度的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或者最大交流电压的有效值或者脉冲电压的峰值。电容器在高电压场合必须注意电晕的影响。电晕是由于介质/电极层之间的空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。4.损耗角正切（tg）在规定频率的正弦电压下，电容器的损
12、耗功率除以电容器的无功功率为损耗正切，在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，还有等效电阻。5.电容器的温度特性通常是以20摄氏度的电容量和有关温度的电容量的百分比表示。6.使用寿命电容器的使用寿命随温度的增大而减小，主要原因是温度加快化学反应而介质随时间退化。7.绝缘电阻由于温升引起电子活动增加，因而温度升高，电阻降低。学习任务四 汽车电路断路器电子开关和继电器电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。四.X电容和Y电容安规电容（CBB）：安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全.它包
13、括X电容各Y电容两种类型，x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。根据IEC 60384-14，电容器分为X电容及Y电容：1. X电容是指跨于L-N之间的电容器，2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。(L=Line, N=Neutral, G=Ground)X电容底下又分为X1, X2, X3，主要差別在于:1. X1耐高压大于2.5 kV, 小于等于4 kV,2. X
14、2耐高压小于等于2.5kV,3. X3耐高压小于等于1.2 kVY电容底下又分为Y1,Y2,Y3，Y4,主要差別在于:1. Y1耐高压大于8kV,2. Y2耐高压大于5kV,3. Y3耐高压 n/a（三）技能训练：讨论汽车上那些部件牵扯到汽车的哪些电路？汽车电路中不可缺少的构成部分？ 三、新课小结：重点掌握汽车配线的规范；确定未知导线的规格尺寸的正确程序；四、课后作业：课本、练习册或教师自拟；1.汽车配线的规范由哪些？2.简述未知导线的规格尺寸的正确程序？项目二 第六/七周 8学时单元标题：汽车直流控制电路情境（或模块）一：还记得交流电和直流电吗？任务3.1：能进行直流电路的计算。任务3.2：
15、掌握支路电流法、叠加定理、戴维宁定理的内容和使用方法。课堂类别：根据不同类别可选择：理论讲授、实验课、习题课、现场教学、实训课（校内或校外）、综合练习、复习、测验等；教学地点：多媒体教学目标：1.知识目标：1）了解直流电路的组成，认识电路的几种工作状态及特点，熟悉电路基本元件的特点，掌握电路元件的检测。 2.能力（技能）目标：1）掌握基尔霍夫定律的内容和使用方法，能用基尔霍夫定律进行复杂电路（两个节点、2个网孔、3条支路）的计算。 2）掌握支路电流法、叠加定理、戴维宁定理的内容和使用方法。教学重难点：1.重点：识读电路图，分析并解释直流电路；2.难点：能进行直流电路的计算。教学方法与手段：讲授
16、，习题，测验教学材料及工具：教材，多媒体教案正页主要教学内容及过程一、复习旧课：二、新课内容：电路的组成与电流的作用，电路的特性参数与测量，汽车电路基础，汽车常用仪器仪表的使用。教学重点：识读电路图，分析并解释直流电路；教学难点：能进行直流电路的计算。（一）导入任务，明确要求：1）能进行直流电路的计算。2）掌握支路电流法、叠加定理、戴维宁定理的内容和使用方法。（二）教学内容学习任务一：电路的组成与电流的作用电流、电压、电位、电动势、电功率是电路中的基本物理量，本任务在高中物理课程的基础上引入了电流、电压参考方向，参考方向是解决实际电路问题的必需条件，同时它也是本任务讲授内容的重点所在。一、电路
17、 （一）电路的组成 电路是指由一些电气设备和电子元器件组成的电流流通的闭合路径。随着科学技术的进步，电的应用越来越广泛。（二）电路的作用和分类 电路的基本作用是进行电能和其他形式能量之间的转换。但是根据侧重点的不同，电路大体可以分成以下两大类。（三）汽车电路概述 1.汽车电路的概念 汽车电路是指用导线将汽车上的电气设备相互连接为直流电路所构成的一个完整的供、用电系统。 2.汽车电路的组成 汽车电路包括电源电路、启动电路、点火电路、照明与灯光信号电路、仪表及显示系统电路、辅助装置电路和电子控制系统电路。 3.汽车电路的特点 低压直流汽车电气系统采用低压直流电供电，额定电压主要有12 V和24V两
18、种。学习任务二：电路的特定参数与测量电路中的基本物理量 （一）电流 电荷的定向移动形成电流。（二）电压及电位 电压正电荷在电场力的作用下由 A点转移到B点，电场力所做的功与电荷量的比值，称为电压。（三）电流、电压的关联参考方向 电流、电压的参考方向可以任意选取。（四）电源的电动势 电动势是衡量电源对电荷做功能力的物理量。 （五）电功率 一段电路或某一电路元件在单位时间内所吸收（消耗）或提供（产生）的电能称为电功率。学习任务三：汽车电路基础1.两种电源模型1）电压源：通常一个有源元件的电路模型可用电压源US和内阻RS的串联组合表示。2）电流源 理想电流源的基本性质如下： (1)理想电流源输出的电
19、流是恒定值IS，与其端电压无关。 (2)它的端电压是任意的，由外电路决定。 (3)n个理想电流源可以并联，其等效电流为其代数和。若理想电流源串联，则各电流源的电流必须相等。 (4)任一支路与理想电流源IS串联时，等效电流仍为电流IS，而等效电流源的电压等于原电路外部电路电压。3）电压源与电流源的等效变换 电源的两种等效电路互相变换时，要注意以下几点。 (1)电压源和电流源的参考方向要一致，即电流源流出电流的一端应与电压源的正极相对应。 (2)所谓“等效”是指它们对外电路等效，电源内部电路不等效。 (3)理想电压源与理想电流源之间不能等效变换。因为理想电压源的内阻RS=0，而理想电流源的内阻RS
20、，两者不满足等效变换条件。2.电路的工作状态及电器设备的额定值1）有载工作状态 各种电气设备和电路元件都有额定值。按照额定值使用，电气设备运行才 能安全可靠，经济合理，同时也不至于缩短使用寿命。2）开路状态 短路电流经过内阻产生的热量就会烧坏电源。电源短路是一种严重事故，应尽量避免。为了防止短路引起大电流损坏电源的事故出现，通常在电路中安装熔断器或自动保护装置。一旦发生短路故障，能迅速切断电路使之处于开路状态，以保护电气设备和供电线路。3）电阻的连接及惠斯通电桥（1）电阻的串联 在电路上，把几个电阻依次首尾相连，各个电阻流过同一电流，此种连接方法称为电阻的串联 串联电路的实际应用主要有以下几点
21、。 （1）常用电阻的串联来增大阻值，以达到限流的目的； （2）常用几个电阻的串联构成分压器，以达到同一电源能供给不同电压的需要； （3）在电工测量中，应用串联电阻来扩大电压表的量程。2）电阻的并联 并联电路的实际应用有以下几点。 （1）工作电压相同的负载都采用并连接法。（2）利用电阻的并联来降低电阻值，如将两个1 000 的电阻并联使用，其电阻值则为500 。 （3）在电工测量中，常用并联电阻的方法来扩大电流表量程。3）电阻的混联 在实际的电路中，经常有电阻串联和并联相结合的连接方式，这种连接方式称为电阻的混联。4）惠斯通电桥 惠斯通电桥的应用:电桥电路是用比较法进行测量的仪器，不仅可精测电阻
22、，而且可以用于测量电感、电容、频率、压力、温度、形变等许多物理量，并广泛地应用于自动控制之中。根据不同用途，电桥有多种类型，它们的性能、结构各异，但基本原理却是相同的。惠斯通电桥只是其中的一种。 4.基尔霍夫定律1）基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(KCL)是用来确定一个节点上各支路电流之间的关系的。由于电流的连续性，在电路任何点(包括节点在内)的截面上，均不能堆积电荷。2）基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律(KVL)是用来确定回路中各部分电压之间的关系的。具体内容如下：在任一瞬间，对于电路中任一回路，沿任一指定(顺时针或逆时针)方向绕行一周，各部分电压的代数和恒等于零 在电路中，电阻元件上
23、的电流、电压关系要符合欧姆定律，而对于任何节点，各支路电流要按照基尔霍夫电流定律分配；对于任何闭合回路中的各支路电压应满足基尔霍夫电压定律。 在应用欧姆定律和基尔霍夫定律列写电路方程时，首先应在电路图中标出电压、电流的参考方向，因为方程式中各个物理量的正、负号均由相应的电压、电流的参考方向所决定。4）叠 加 定 理 用叠加原理计算复杂电路，就是把一个多电源的复杂电路化为几个单电源电路来进行计算。 应用叠加原理时应注意以下几点： (1)叠加原理只适用于线性电路。它只能用来分析和计算线性电路的电流和电压。由于功率不是电流和电压的一次函数，所以不能用叠加原理来计算电路的功率。(2)在对电路中电流或电
24、压进行叠加时，要注意各支路电压或电流的参考方向。凡是电压(或电流)分量的参考方向与原支路电压(或电流)的参考方向一致时，取正号，反之则取负号。(3)所谓某一电源单独作用，就是假设其余电源除去(简称除源),即将电压源中的理想电压源用短路线代替；把电流源中理想电流源断开，但电路中的其他元件及电路连接方式都保持不变。 5.戴维宁定理 应用戴维宁定理求解电路的一般步骤： (1)断开待求量的支路，得到一有源二端网络。 (2)根据有源二端网络的具体电路，计算出二端网络的开路电压U0C，得到等效电压源的电压US。 (3)将有源二端网络中的全部电源除去(即理想电压源短路，理想电流源开路)，画出所得无源二端网络
25、的电路图，计算其等效电阻，便得到等效电路的内阻RS。 （三）技能训练 ：能正确画出由等效电压源与待求支路组成的简单电路，计算出待求电流。学习任务四：汽车常用仪器仪表的使用引导问题：1.常用的电工测量仪表有哪些？2.电工测量仪表按照工作原理的分类。3.如何正确选择电工测量仪表？（1）按测量对象的性质选择仪表类型；（2）按照测量对象的实际需要选择仪表等级；（3）按测量对象和测量线路的电阻大小选择仪表内阻；（4）按测量对象选择仪表的额定值。4.如何进行电流与电压的测量。电压表与电流表的使用。5.如何使用汽车专用万用表？测量电阻，温度，直流电流，直流电压，发动机转速，触点闭合角，检测二极管的好坏。6.
26、你知道汽车技术人员常用的测试灯吗？7.外加电源式的测试灯。五、新课小结：电流、电压、电位、电动势、电功率是电路中的基本物理量，本任务在高中物理课程的基础上引入了电流、电压参考方向，参考方向是解决实际电路问题的必需条件，同时它也是本任务讲授内容的重点所在。四、课后作业：1.用基尔霍夫定律进行复杂电路（两个节点、2个网孔、3条支路）的计算。 2.简述支路电流法、叠加定理、戴维宁定理的内容和使用方法。项目三 第八/九周 8学时单元标题：汽车交直流电路 情境（或模块）一：你知道关于什么是直流电，交流电吗？情境（或模块）一：了解汽车直流控制电路的相关知识吗？任务2.1：交流发电机的作用；任务2.2：交流
27、发电机的功能与类型；任务2.3：交流发电机的结构组成及各组成部分的作用。课堂类别：根据不同类别可选择：理论讲授、实验课、习题课、现场教学、实训课（校内或校外）、综合练习、复习、测验等；教学地点：多媒体教学目标：1.知识目标：熟悉汽车结构组成、拆装方法、识图能力、原理。2.能力（技能）目标：具备动手能力、收集信息的能力、分析信息能力。教学重难点：1.重点：交流发电机的作用及结构组成。2.难点：交流发电机的结构组成。教学方法与手段：讲授，习题，测验教学材料及工具：教材，多媒体教案正页主要教学内容及过程一、复习旧课：（1）回顾上一章节汽车配线的规范；确定未知导线的规格尺寸的正确程序；（2）做相关习题
28、：1、如图所示，当金属棒ab向下运动时，在ab中将（ )A. 产生感应电流和感应电压 B. 产生感应电压，没有感应电流 C. 产生感应电流，没有感应电压 D. 不产生感应电流和电压2、交流发电机工作时，能量转化的关系是（ ）A. 电能转化为热能 B. 热能转化为电能 C. 机械能转化为电能 D. 电能转化为机械能3、发电机的工作原理是（ ）A. 磁场对电流的作用B. 磁极间的相互作用C. 电磁感应现象D. 电流周围存在着磁场4、请将序号填写相关的图示上。（1） 变速器警告灯 （2）SRS气囊袖套警告灯 （3）油压警告灯 （4）充电系统警告灯 （5） 座椅安全警告灯 （6）车门开启指示灯 （7）
29、防抱死制动系统警告灯 （8）发动机故障警告灯 （9）手刹车与制动灯系统指示灯 （10）燃油警告灯 二、新课内容：教学重点：交流发电机的作用及结构组成。教学难点：交流发电机的结构组成。（一）导入任务，明确要求：（1）交流发电机的作用（2）交流发电机的功能与类型（3）交流发电机的结构组成及各组成部分的作用。（二）教学内容 学习任务一：交流发电机的认知一、发电机的作用 (讲授法)同学们，咋们在汽车电路的基本特点里面学习了汽车电路的特点之一是：两个电源，这两个电源分别是蓄电池和发电机，蓄电池同学们很熟悉，因为大家天天都在用手机，要给手机的蓄电池充电，手机的蓄电池跟汽车的蓄电池相比，具有共同的特点，手机
30、的蓄电池的作用是给手机供电，而汽车蓄电池的作用是在发动机启动和发电机不能正常发电时给汽车的用电设备供电，但是蓄电池的能量是有限的，不能满足汽车长时间连续供电的需求，这就需要发电机给汽车提供电能，那么发电机的作用是什么呢？其主要作用是对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。那么发电机是如何实现其作用的呢？这就需要我们对汽车用发电机作进一步的学习，接下来咋们学习发电机的分类与功能。发电机的分类与功能(讲授法)汽车发电机到底是什么样的发电机呢？在电路的基本物理量里面我们学习了其中一个物理量是电流，电流分为直流电和交流电，那么相对应的，发电机也分为直流发电机和交流发电机，而现代轿车用的是交流
31、发电机。那么是不是所有的汽车用的交流发电机是一样的呢，答案是否定的，不一样，汽车交流发电机的分类方式主要分为以下3种：1.按总体结构形式可分为普通式(电机与电压调节器独立)、整体式(电压调节器装在发电机内)、带真空泵式、无刷式、永磁式等；2.按励磁绕组的搭铁方式可分为内搭铁式和外搭铁式两种；3.按整流器的形式可分为6管整流、8管整流、9管整流、11管整流等几种。这是汽车用交流发电机的分类，那么不管哪类发电机其作用是一致的，要实现其作用，它因具备哪些功能呢？它具备以下三个功能：一是发电，由发动机带动发电机的转子旋转，在定子线圈中产生交流电；二是整流，将定子线圈产生的交流电整流成直流电，为汽车上的用电设备提供
