电控类课程

关键词： 汽车底盘 电控 高职 课程

电控类课程（精选五篇）

电控类课程 篇1

类菱形车共有3根轮轴,前后各布置1个车轮,中间轮轴布置2个车轮,采用菱形的底盘和车身设计,整车呈梭形。相对传统底盘,类菱形车在安全性、机动性和燃油经济性等方面具有一定的优势[1]。

类菱形车的转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。査云飞等[2,3]、黄智等[4]对类菱形车的转向性能进行了研究,提出的转向传动机构可以获得较小的转弯半径,但存在以下不足:①前后轮转向角比例系数为固定值(-1),为使类菱形车获得与普通车相似的高速转向性能,所需的转向传动机构复杂。②转向系统布置困难。类菱形车的前后轮为转向轮,中轮为驱动轮,转向传动机构受悬架、动力布置及地板高度的限制,设计难度大。

笔者针对类菱形车机械转向机构存在的不足,研制了电控后轮随动转向系统(electric compliance steering system,ECSS)。该系统保留了原有的前轮机械转向结构,后轮采用电控随动转向,前后轮转向角比例系数可根据车辆的工况自动调整。

1 类菱形车电控后轮随动转向系统构成及工作原理

1.1电控随动转向系统的构成及布置

类菱形车电控后轮随动转向系统底盘布置如图1所示,保留前轮机械转向结构,去除中间传动杆系,后轮直接由电动机控制转向。系统主要由前轮转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器、电控单元(ECU)、转向电机、减速器、齿轮齿条式机械转向机构等组成。

1.前轮 2.方向机 3.前轮转角传感器 4.组合开关 5.方向盘 6.中轮 7.控制器 8.直流电机 9.减速机构 10.齿轮齿条 传动机构 11.后轮转角传感器 12.车速传感器 13.后轮

1.2电控后轮随动转向系统工作原理

车辆转向时,车轮转角传感器和车速传感器实时检测前后车轮的转角及车速,控制器根据传感器输入信号计算后轮目标转角和电机输出力矩。电机的输出力矩由减速机构减速增扭后通过齿轮齿条式机械转向器驱动后轮转向,直至后轮转向至目标角度。

1.3电控后轮随动转向系统的优点

(1)后轮电控随动转向系统的前后轮转角比例系数可变,低速时前后轮转向相反,具有较小转弯半径,中高速时后轮随动转向角减小甚至前后轮同向,改变后轮转向角可改善高速操纵稳定性。

(2)后轮具备较大的主销倾角,且随动转向机构的传动具有可逆性,当发生电气故障时,后轮在回正力矩的作用下仍可保持直线行驶,由前轮机械转向实现对车辆的操纵。

(3)前后转向轮间无传动机构,避免了与悬架、传动机构及地板等的干涉。

2 电控随动转向系统建模及仿真

2.1类菱形车二自由度模型

本文采用简化的线性三轮车辆模型[4]。模型基于如下假设:忽略转向系统的间隙、阻尼及弹性形变;直接以车轮转角作为输入;采用主动悬架,认为车辆平行于地面运动;轮胎侧偏刚度处于线性区域。整车二自由度转向模型如图2所示,力平衡方程为

$\begin{array}{l}(k{}_{\text{f}}+k{}_{\text{c}}+k{}_{\text{r}})\beta +(k{}_{\text{f}}l{}_{\text{f}}-k{}_{\text{c}}l{}_{\text{c}}-k{}_{\text{r}}l{}_{\text{r}})\frac{\gamma }{v{}_x}-\\ k{}_{\text{f}}\delta {}_{\text{f}}-k{}_{\text{r}}\delta {}_{\text{r}}=(\dot{v}{}_y+\gamma v{}_x)m(1)\end{array}$

$\begin{array}{l}\beta (k{}_{\text{f}}l{}_{\text{f}}-k{}_{\text{c}}l{}_{\text{c}}-k{}_{\text{r}}l{}_{\text{r}})-k{}_{\text{f}}l{}_{\text{f}}\delta {}_{\text{f}}+k{}_{\text{r}}l{}_{\text{r}}\delta {}_{\text{r}}+\\ \frac{\gamma }{v{}_x}(k{}_{\text{f}}l{}_{\text{f}}^2+k{}_{\text{c}}l{}_{\text{c}}^2+k{}_{\text{r}}l{}_{\text{r}}^2)={\rm I}{}_z\dot{\gamma }(2)\end{array}$

$\alpha {}_{\text{f}}=\beta -\delta {}_{\text{f}}+\frac{\gamma l{}_{\text{f}}}{v{}_x}$ (3)

$\alpha {}_{\text{c}}=\beta -\frac{\gamma l{}_{\text{c}}}{v{}_x}$ (4)

$\alpha {}_{\text{r}}=\beta -\delta {}_{\text{r}}-\frac{\gamma l{}_{\text{r}}}{v{}_x}$ (5)

式中,m为整车质量;Iz为车辆绕质心z轴旋转的转动惯量;γ为横摆角速度;vx为车辆质心处速度矢量v在x轴的分量;β为车辆质心偏角;lf为前轮与车辆质心的距离;lc为中轮与车辆质心的距离;lr为后轮与车辆质心的距离;kf为前轮侧偏刚度;kc为中轮侧偏刚度;kr为后轮侧偏刚度;αf为前轮侧偏角;αc为中轮侧偏角;αr为后轮侧偏角;δf为前轮转向角;δr为后轮转向角。

2.2转向阻力矩

在小转角条件下,轮胎侧偏刚度可以认为是线性的,当轮胎发生侧偏时,作用在后轮的阻力矩为

${\rm T}{}_{z\text{r}}=F{}_{y\text{r}}e=k{}_{\text{r}}\alpha {}_{\text{r}}e=k{}_{\text{r}}(\beta -\delta {}_{\text{r}}-\frac{\gamma l{}_{\text{r}}}{v{}_x})e$ (6)

式中,e为轮胎的拖距,由轮胎的侧偏特性决定。

2.3后轮随动转向系统模型

后轮随动转向系统由多个惯性元件以及弹簧、阻尼(或摩擦)元件组成,为简化问题,常用降阶建模的方法来建立系统的物理模型[5]。将随动转向系统简化为只包含三个重要动力学元件的物理系统模型。这三个动力学元件为转向电机、齿轮齿条机构、转向轮组件。图3所示为系统的物理简化模型。

电控后轮随动转向系统采用永磁直流电动机驱动,电机的电压U与电感L、电枢电阻R、反电动势常数Ce、转速$\dot{\delta }{}_{\text{m}}$、电流Im之间的关系[6]如下:

$U=L\dot{{\rm I}}{}_{\text{m}}+R{\rm I}{}_{\text{m}}+C{}_{\text{e}}\dot{\delta }{}_{\text{m}}$ (7)

对直流电动机而言,电动机的电磁转矩与电枢电流具有如下关系:

Tm=CkIm (8)

式中,Ck为电机电磁转矩系数。

电动输出扭矩Tm可表示为

${\rm T}{}_{\text{m}}=J{}_{\text{m}}\ddot{\delta }{}_{\text{m}}+b{}_{\text{m}}\dot{\delta }{}_{\text{m}}+{\rm T}{}_{\text{f}\text{m}}+{\rm T}{}_{\text{p}}/i{}_1$ (9)

${\rm T}{}_{\text{p}}=J{}_{\text{p}}\ddot{\delta }{}_{\text{p}}+b{}_{\text{p}}\dot{\delta }{}_{\text{p}}+{\rm T}{}_{\text{f}\text{p}}+{\rm T}{}_{\text{r}}/i{}_2$ (10)

式中,Jm为电机转动惯量;bm为电机阻尼系数;Tf m为电机阻力矩;δm为电机转角;i1为电机输出轴与转向小齿轮之间的传动比;Tp为作用在转向小齿轮上的等效输入力矩;Jp为等效到转向小齿轮的转动惯量;bp为等效到转向小齿轮的阻尼系数;Tf p为作用在转向小齿轮的等效摩擦力矩;Tr为作用在后轮上的转向力矩;δp为转向传动机构向转向小齿轮等效后的转角;i2为转向小齿轮与后轮之间的传动比。

对转向轮组件进行动力学分析可得

${\rm T}{}_{\text{r}}=J{}_{\text{r}}\ddot{\delta }{}_{\text{r}}+b{}_{\text{r}}\dot{\delta }{}_{\text{r}}+{\rm T}{}_{\text{f}\text{r}}+{\rm T}{}_{z\text{r}}$ (11)

式中,Jr为后轮的转动惯量;br为后轮绕主销的阻尼系数;Tf r为后轮绕主销转动阻力矩;Tz r为地面对后轮的阻力矩;δr为实际后轮转角。

考虑到电机、转向小齿轮与转向轮的速度匹配,则有

$\frac{\delta {}_{\text{m}}}{i{}_{1}i{}_2}=\frac{\delta {}_{\text{p}}}{i{}_2}=\delta {}_{\text{r}}$ (12)

2.4转向电机伺服控制

采用PID控制器对后轮转向电机进行伺服控制。PID控制器输入为前后轮转角差Δ δ和车速,输出为电机控制电压U,且U可表示为

$U={\rm K}{}_{\text{p}}\text{Δ}\delta +{\rm K}{}_{\text{i}}{\displaystyle \int \text{Δ}}\delta +{\rm K}{}_{\text{d}}\text{Δ}\dot{\delta }$ (13)

Δ δ=δd-δr (14)

式中,δd为目标后轮转角;Kp、Ki、Kd分别为比例系数、积分系数和微分系数。

2.5电控后轮随动转向控制策略

以零侧偏角(β=0)为控制目标,采用比例前馈型控制算法确定后轮随动转向比例系数,以改善车辆的低速机动性和高速稳定性[7]。后轮转向角为

δr=ξ0δf (15)

式中,ξ0为后轮转角与前轮转角的比例系数。

稳态时有

$\beta =0\dot{\beta }=0\dot{\gamma }=0$ (16)

将式(15)与式(16)代入式(1)和式(2)可得

$\xi {}_0=\frac{k{}_{\text{f}}[l{}_{\text{f}}mv{}_x^2+k{}_{\text{c}}l{}_{\text{c}}(l{}_{\text{f}}+l{}_{\text{c}})+k{}_{\text{r}}l{}_{\text{r}}(l{}_{\text{f}}+l{}_{\text{r}})]}{k{}_{\text{r}}[l{}_{\text{r}}mv{}_x^2-k{}_{\text{f}}l{}_{\text{f}}(l{}_{\text{f}}+l{}_{\text{r}})-k{}_{\text{c}}l{}_{\text{c}}(l{}_{\text{c}}-l{}_{\text{r}})]}$ (17)

ξ0随车速变化,低速(满载工况下,车速小于42km/h;空载工况下,车速小于49km/h)时为负值,汽车前后轮逆向转向;高速(满载工况下,车速大于42km/h;空载工况下,车速大于49km/h)时为正值,汽车前后轮同向转向。

2.6仿真及结果分析

在MATLAB/Simulink中建立电控后轮随动转向系统模型,如图4所示。主要仿真参数见表1。

对装备样机的样车进行原地转向试验,将试验中采集的前轮转角轨迹作为仿真曲线输入,进行仿真分析。将试验结果与仿真结果进行比较,对比结果如图5所示。

1.实际后轮转角 2.目标后轮转角 3.仿真后轮转角

从图5可以看出,仿真计算结果与试验结果基本吻合。机构间的间隙及转动惯量的存在是实际后轮转角比目标转角滞后的主要原因。对比结果表明,本文所建立的后轮随动转向模型具有一定的可信度,可将此模型用于后续的随动转向控制策略、车辆操纵稳定性的仿真研究中。

为了分析电控后轮随动转向系统对整车稳定性的影响,根据汽车操纵稳定性试验方法(GB/T 6323.2-94规定)进行仿真分析。仿真车速为25m/s,前轮输入起跃时间为0.1s、幅值为0.02rad的阶跃信号。采用机械联动转向系统时,ξ0=-1;采用电控后轮随动转向系统时,由ECU根据式(17)确定ξ0。仿真输出的角阶跃响应曲线如图6～图8所示。

1.电控后轮随动转向 2.机械转向

1.电控后轮随动转向 2.机械转向

1.电控后轮随动转向 2.机械转向

从图6～图8、表2可知,以零侧偏角为控制目标的电控后轮随动转向系统实现了车辆在转向过程中近似零侧偏角的目的,从而使车辆具备了良好的路径跟踪能力;高速时车辆横摆角速度和侧向加速度的超调量和响应时间明显减小,使转向过程更加平稳。

3 电控后轮随动转向控制系统研制

电控系统主要功能为车速和前后轮转角信号的处理,后轮目标转角计算,电机伺服控制,故障自检、处理及报警等。

采用M68HC08GZ32设计电控随动转向控制器,控制器由MCU模块、电源模块、信号处理模块、通信模块、故障处理模块、H桥等部分构成。图9为后轮随动转向系统控制器总体框图。

控制系统对后轮转角进行闭环控制。ECU按周期采样车速、前后车轮转角,并根据前轮转角和车速确定后轮目标转角,将后轮目标转角与实际后轮转角比较后的误差输入到PID控制器中,控制H桥PWM驱动信号的占空比,对电机的转矩及方向进行控制,并由机械传动机构将电机驱动力作用在后轮上,使后轮转向至目标值。

在车辆运行过程中,电控系统不断进行故障自检。当检测到电控系统发生故障时,故障处理模块将断开直流电机的电源,使电机转子在回正力矩作用下能够自由转动。

图10为ECU、后轮转向传动机构的物理样机实物图。图11和图12所示分别为原地转向和以30km/h车速行驶转向时,后轮对目标转角的响应曲线。从图11、图12可以看到,ECSS控制系统具有快速、准确的响应特性,基本满足使用要求。

1.目标后轮转角 2.实际后轮转角

1.目标后轮转角 2.实际后轮转角

4 结语

本文针对类菱形车机械转向系统存在的不足,提出类菱形车电控后轮随动转向系统。在Simulink中建立仿真模型,仿真结果表明采用ECSS能显著改善类菱形车的高速操纵稳定性。研制了电控后轮随动转向控制系统,实现了对后轮随动转向的快速、准确控制。本文的研究成果为改善类菱形车高速操纵稳定性提供了有效的途径。

参考文献

[1]郑军.新概念车舒适性与操纵稳定性研究[D].长沙:湖南大学,2001.

[2]査云飞，钟志华，张义．菱形车回正性能分析与研究[J].中国机械工程,2009,20(22):4650-4653.

[3]査云飞，钟志华，闫晓磊．菱形车转向机构的分析与优化[J].中国机械工程,2010,21(8):935-939.

[4]黄智,钟志华.菱形新概念车转向性能分析[J].湖南大学学报(自然科学版),2006,33(6):46-50.

[5]吴亦君.汽车电动助力转向系统的建模与仿真[J].传动技术,2008,22(1):20-24.

[6]刘锦波,张承慧.电机与拖动[M].北京:清华大学出版社,2006.

电控类课程 篇2

汽车底盘电控技术课程是一门专业课，课程的实践性很强，理论知识涉及的先进技术和前沿知识非常广。高职学生在的学习这门课程过程中表现虽然有浓厚的学习兴趣，但学习效果不是很理想。在教学过程中教师如何趋利避害，改进教学方法，使高职学生达到迅速地掌握知识要点和增长技能的目的，成了许多汽车专业教师关心的问题。以下是笔者在过去几年的教学过程中对高职汽车底盘电控技术课程教学方法方面进行的初步探索。

（一）紧紧依靠大纲，精心布局教学的主要步骤

汽车底盘电控技术课程是汽车专业的一门主干专业课程，专门介绍汽车上的先进技术和前沿知识，主要讲授汽车底盘电子控制系统的主要组成部分的结构和工作原理。通过汽车底盘电控技术课程的学习，使学生掌握汽车电子控制防抱死制动系统（ABS）、自动变速器、电控悬架、电控转向、电控巡航系统、电控安全气囊与安全带系统、电控空调系统等的基本结构和工作原理，并及时了解一些国内外汽车上应用和研究的底盘电控新技术，通过部分实验实训环节提高学生分析问题、解决问题的实际动手能力。汽车底盘电控技术课程具有很强的实践性，可以采用总课时为62~86学时进行教学，其中要求安排实验课时达到20~40学时。首先，教师可以从教学大纲中得到提示：汽车底盘电控技术课程具有很强的实践性，需要安排20~40学时的实验，教学的中心轴线是围绕汽车电子控制防抱死制动系统（ABS）、自动变速器、电控悬架、电控转向、电控巡航系统、电控安全气囊与安全带系统、电控空调系统等部分展开。

第一步，可以深入浅出的讲述这些系统的结构和工作原理，以建立学生的知识理论框架。第二步，分别围绕这些系统介绍典型实例和国内外的相关前沿知识和科技发展，以巩固学生的理论知识，并增强学生从理论联系实际的实用观念。

第三步，围绕各个系统的主要部件或重要的知识点或实际行业上经常使用的部件和技术开展实验和实训来，以建立学生对这些系统实践的操作和维修技能。

第四步，帮助学生进行阶段性总结或科目总结，这样不但可以巩固原有的知识和技能，还可以交流学习经验，提高学习进步的速度，培养和增强学生的自我学习、自我发展、自我提高的意志和信心。

（二）在教学中尽量引进前沿知识和科技

汽车底盘电控技术课程是一门广泛涉及前沿科技的课程，在讲解汽车底盘各个电控系统的时候可以尽量引进前沿知识和科技，提高学生的学习兴趣。

1.在讲解汽车底盘电控系统的附件组成时，介绍当前比较先进的技术和部件如：电控中央门锁系统、电控仪表、电控防盗报警系统、电控门窗、电控天窗、电控座椅、电动后视镜、电动除霜系统、卫星导航与定位系统、车载电话与计算机网络系统、商务车、安全维护与监控系统、智能汽车、故障自诊断系统、车内信息与通信、车内多媒体娱乐等；还可以有视、听、坐、吸烟、喝茶、喝咖啡等方面的享受；房车、餐车、商务车、总统车。

2.在讲解汽车底盘电控系统大量采用新型材料时，介绍氮气、炸药、压变电阻、光变电阻、液晶、钛合金、镁合金、水银等材料在汽车上的应用。

3.在讲解汽车底盘电控系统大量采用高新技术时，介绍：超声波、光纤、激光、黑匣子、ECU、＊＊＊＊、车警连网等技术在汽车上的应用。

4.在讲解汽车防抱死系统（ABS），介绍比较先进的K20—I ABS系统（德国技术）和防滑控制系统（ABS/ASR）（日本技术）。

5.在讲解自动变速器系统时，介绍比较先进的（自动—手动）一体化自动变速器，HIVEC（现代智能车辆电子控制）自动变速器（韩国技术），奥迪系列CVT自动变速器（无级变速器）（德国技术）。

6.在讲解汽车电控悬架系统系统时，介绍比较先进的奥迪车自适应空气悬挂系统（德国技术）。

当学生听到这些高新科技的介绍以后都会感觉耳目一新，对本门课程的学习也会产生浓厚的学习兴趣。

（三）理论教学与实验实训教学交替进行

理论教学应该与实验教学交替进行，有助于学生分析理解理论知识，巩固理论知识，增强理论联系实践，实现“理论指导实践，实践验证理论”的经典教学理念和方法。

汽车底盘的各个电控系统对于学生来说，可能是第一次接触的新鲜事物。学生在课堂上刚听完教师的介绍时，就有可能迫不及待地要看看实物，拆拆实物，对它总有亲眼看一看，亲手摸一摸的冲动。高职的学生记忆和理解能力有限，这时如果再讲解其他理论知识，收效很低。针对这种情况，教师就接下来安排实验实训课程。实验实训课程可以帮助学生认识教师在课堂上的介绍，分析理解与之相关的理论知识，巩固理论知识。并且在实验实训课程中学生会产生许多新的疑问，如这些系统的工作原理是什么，这些系统的制造材料有哪些，这些系统的发展过程和前沿知识科技有哪些，这些系统在我国的汽车市场上应用情况如何，如何维护和检查维修等问题。在接下来的理论课程中，学生将带着这些问题对这个系统进行研究和学习，这也是学生的学习兴趣所在。这也正是教师引导学生继续学习系统知识的最好契机。学生在不断交替的理论教学和实验教学环节中学习知识增长技能，实现“理论学习——实验验证和巩固——新的学习兴趣——理论学习”的良好循环。

（四）深入研究具体类型和型号的设备

汽车底盘各个电控系统都要求开展实验实训。每个系统都有几种或几十种，甚至几百种类型和型号，而每种类型型号的具体部件都不同。每个学校的实验实训的条件都是有限的，不可能提供所有类型的各个电控系统设备，有些只能提供一个，几个或者十几个类型，而且有些可能与教材列举的类型型号不一致。针对这种具有广泛要求的实验与有限的教学资源之间的矛盾，教师只有讲解一些各个电控系统共性的特点。但是不同类型型号之间的零部件差异太大，高职学生理解能力有限，很难达到融会贯通，举一反三的效果。针对这种情况，教师应

把本校的具体系统设备的类型型号直接作为理论课程中的典型例子进行讲解分析，这样学生在理解理论内容到联系实际的过程中显得轻松多了。

笔者在自动变速器的齿轮变速系统的具体教学中，发现本校的自动变速器的齿轮变速系统实验设备（解剖）仅有的4种类型：两轴式平行轴齿轮变速系统、辛普森式齿轮变速系统（第2排和第3排行星齿轮分离型）、辛普森式齿轮变速系统（缺超速档，只有3个前进档）、腊文脑式齿轮变速系统（只有1个单向离合器），并且在教材中都没有具体的解释和解剖图。针对这种情况，笔者认真解剖实验室里的4种类型自动变速器，深入研究，绘制对应的4种自动变速器解剖图和档位分析图。在讲解自动变速器的结构和变速工作原理过程时就把这4种类型自动变速器作为具体的典型例子进行分析讲解，不必再讲解教材中的具体的其他典型例子。这样，学生可以在教室里将实验室里的4种类型自动变速器用理论知识进行解释和分析，接下来做实验时就能迅速地对认具体的零部件。实践证明，这样做使学生分析理解自动变速器的结构和工作原理的学习过程显得容易简单。

（五）采用多媒体课件教学

在汽车底盘电控技术课程中应多采用多媒体课件教学。

1.采用多媒体课件教学可以顺利引进前沿知识和科技，因为许多先进前沿知识和科技都是在因特网上才有，有些资料配有图片和动作演示过程，采用多媒体课件教学可以实现资料信息的快速添加和修改。

2.采用多媒体课件教学可以展示图片和图表，可以直观地介绍各个系统的部件结构，学生比较容易理解。

3.采用多媒体课件教学可演示动作过程，比如ABS制动过程；变速器的传动路线，电控悬架系统的工作过程，电控安全气囊的工作过程，如果采用普通的黑板和粉笔教学则根本无法达到同样效果。

4.采用多媒体课件教学可把大量的知识要点，结合图片、图表、文字、动作、语言叙述集中灌输给学生，节约了教师在黑板上画部件结构图和板书的时间，在有限的45分钟课堂教学时间内所灌输的知识要点的量可以增长几倍，而这个过程中，学生轻松愉快地接受知识，教师也轻松愉快的完成教学目标。

（六）要善于总结和整理课本知识

要善于总结和整课本知识，帮助学生理解课本内容，掌握知识。教材本身也可能存在着缺陷，可能缺少应有的归纳总结，应依据学生的水平档次不同而区别对待。高职学生需要教师帮助对知识内容进行归纳总结，以顺利掌握课本内容知识。

经总结整理，汽车底盘各个系统电控技术的共同特点如下：

1.数据的数字信息化：汽车电子控制防抱死制动系统（ABS）、自动变速器、电控悬架、电控转向、电控巡航系统、电控安全气囊与安全带系统、电控空调系统都逐步实现了从模拟化向数字化的转变。采用数字信息化处理数据，包括传感器的数据输入、计算器的计算分析过程、执行器的指令输出。采用数字信息化，用以提高信号的精确度和计算速度及控制质量。

2.系统合成化：各个系统逐步形成合成化。各个系统的ECU（可能几个）逐步合成一个ECU，有些系统在技术方面进行合成，如传感器输入信号合成、执行指令输出信号合成。

3.系统舒适化：各个系统在舒适化方面不断提高档次。汽车的动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性不断提高和改善，形成房车、餐车、商务车、防弹车、F1赛车、总统车、智能汽车等不同用途，不同档次的汽车。技术的不断更新发展推动了汽车的智能化、自动化不断向前发展。

4.大量采用新型材料：各个系统采用了很多新型材料，ABS系统中有氮气、光变电阻、压变电阻；电控安全气囊中有炸药、压变电阻；仪表板系统中采用液晶、在各传感器中采用钛合金、镁合金、水银等。

5.大量采用高新技术：采用超声波测量距离和车速、采用光纤传输信号数据、采用激光进行信号采集、采用黑匣子保存数据、采用ECU增强处理功能、增加＊＊＊＊、车警连网、自动导航等高新科技。

通过这样总结和整课本知识，对学生理解汽车底盘电控技术课程的内容和掌握知识有帮助。在教学进度中可安排一些复习课，用以对课程内容和知识进行总结和复习。汽车底盘电控技术课程内容包含丰富，知识密集，高新科技含量大，前沿知识多，使用到或牵连的知识及相关科目比较多，对于高职的学生是个不小的压力。况且学习过程不但是认识过程，还要消化吸收，逐步形成自己的知识和能力。适当安排复习课，让学生在进行反复温习中学习知识和掌握技能，在高职教育中显得非常重要。

“汽车电控技术”课程实践教学研究 篇3

摘要：应用型本科教学活动中。“汽车电控技术”的实践教学一定要注重和理论的紧密结合。将模拟实践、现场实践和开放实验室教学等环节有机结合起来可以获得良好的教学效果。

关键词：汽车电控技术：实践教学：理论教学：模拟实践：应用型本科

一、“汽车电控技术”课程简介

10年以前，在全国的各大高校的汽车专业的课程设置中，专门介绍汽车电控技术的还比较少。但是，随着电子控制技术在汽车上的运用越来越普及，汽车电控技术越来越成为汽车专业最重要的专业课之一。“汽车电控技术”是一门全面介绍汽车上的各种电子控制装置的工作原理、结构组成、工作特性的一门理论性和实践性都较强的专业课程。通过该课程的教学使学生系统地熟悉和掌握汽车主要电控装置的构造和工作原理，了解其工作过程。可以说“汽车电控技术”是汽车服务工程专业重要的专业基础课程。在整个课程体系中有着举足轻重的作用。

二、“汽车电控技术”课程理论教学与实践教学之关系

理论课程是学生掌握好本学科以及本专业知识的基础，也是从事实践的基础。前已述及。“汽车电控技术”课程理论性较强。主要表现在涉及到机械、电子、液压、控制、微机以及传感技术等多学科领域。在具体的教学过程中发现，理论知识对于相当多的学生而言存在一定的难度。而打下扎实的理论基础对于培养应用型本科人才而言是必备的，也是区别于高职类人才培养的重要方面。实践课程的主要作用在于培养学生的动手能力，在实践环节对理论进行总结和提高。汽车专业的专业课程可以大致分为以下类型：一是理论为主，如汽车理论，发动机原理等；二是实践为主，如汽车检测技术，汽车维修工程的等；三是理论实践并重，如汽车构造、汽车电控技术等。其中的第3类的课程中理论和实践所起的作用又有所不同。拿汽车构造和汽车电控技术两门课程进行比较发现，汽车构造相对而言更强调实践，而汽车电控技术更加强调理论。即作为应用型本科教学所开设的“汽车电控技术”课程，应当同时强调理论与实践，两方面都十分重要，与汽车构造课程相比，理论显得更为重要。因此，“汽车电控技术”课程的实践环节应当首先是为能使学生更好地掌握理论知识所服务的，一定要注意理论和实践的紧密结合，在实践中，要强调理论的指导作用。

三、“汽车电控技术”课程实践教学环节中所做的改革与探索

(一)模拟实践教学

所谓模拟实践，是指该“实践”活动，并非以真实的汽车电控系统为实践对象，而是通过多媒体、专业教学软件等来完成的实践活动。对学生所进行的模拟实践教学主要包括多媒体演示教学以及模拟拆装、检测、诊断两个部分。

多媒体演示教学在日常理论教学中已经发挥了重要的作用。本文将多媒体演示教学作为实践环节的第一环有很重要的意义。也起到了较好的效果。

首先，多媒体演示教学对于学生复习和巩固理论知识可以起到事半功倍的效果。在这一环节引入了电控喷油系统、电子点火系统、ABS、AT、SRS等主要电控系统的工作原理的动画演示。系统地模拟拆装。电控系统中所涉及到的技术、原理和结构都是很多的。很难进行系统的、完整的总结。但是。通过多媒体演示环节，帮助学生在最短的时间内将最重要的知识串联起来。

其次，多媒体演示教学可以很好地发挥作为连接理论和实践环节的纽带作用。理论来源于实践，又反过来指导实践活动。而在多媒体演示教学中，理论中包含着实践，实践中又蕴含着理论，起到了很好的理实一体化的效果。另外。多媒体演示环节可以充分地调动学生的兴趣和积极性。

在完成多媒體演示教学后。我们并未直接让学生进入到现场拆装实践环节。而是组织学生进入汽车专业机房。人手一台电脑，在电脑上利用汽车教学软件模拟实际情况，对汽车上最重要的结构复杂的发动机和自动变速器等汽车部件进行三维模拟装配。使复杂的汽车拆装过程，变成简单地通过鼠标或键盘进行工具使用、设备拆装等模拟实际的操作演练。避免了学生刚接触拆装时错误的拆卸与装配导致零件损坏和丢失的现象，也避免了错误装配后重新拆卸带来的大量时间的浪费。

如软件对自动变速器模拟装配包括以下方面：行星齿轮总成装配；C2总成装配；差速器总成装配；C4总成装配；c1—C3总成装配；变矩器总成装配；总体结构装配。先完成前面6项部件装配，在正确掌握部件装配技术后进行第7项的总成装配，完成自动变速器的全部装配过程。

图1显示了自动变速器C2总成装配界面，要求学生把界面两边的C2总成的8个零件进行装配，经过重复装配后，学生能一次性快速按照“分离活塞—自动弹簧—卡环—膜片弹簧—压板—离合片—压板—卡环正确顺序进行装配就代表学生已经掌握了C2总成装配技术，可以进行到下一个部件的装配训练上来，否则继续重复该部件的装配工作。

通过在计算机上人机交互式模拟装配各部件，游戏式的模拟训练让学生自得其乐，轻松掌握基本拆装技能，既提高了学习的趣味性，又节省了由于实际装配而造成器件损坏、丢失的大笔经费。以一台自动变速箱为例，由于装配不当或器件丢失造成的经济损失，少则几百元，多则几千元不等。当然模拟拆装不能完全代替现场实物拆装，它是理论教学到现场拆装实践的一个过渡阶段。

(二)现场实践教学

在进行完模拟实践环节后，学生就可以进入实践教学的现场环节中。同诸如汽车构造、发动机结构原理等课程的实践环节一样，本课程的实践教学目的在于强化学生的感性认识，提高学生的动手能力。本文主要介绍在“汽车电控技术”课程中所做的有益的探索和结论。

相比于汽车构造等课程，本课程更加强调对于理论知识的掌握。因此，在实践项目的设置中让理论知识始终贯穿于整个实践环节。如01N自动变速器电磁阀N90故障，使用解码器仅能简单地得知电磁阀可能有问题，并不能帮助学生了解到为什么电磁阀N90的故障会导致不能换4档。在这时，就应该让学生知道电磁阀控制着离合器K3的油路，离合器K3驱动行星架，而行星架则是作为4档时的驱动部件。并且，通过这样的讲解过程，让学生能够举一反三，最终达到熟练掌握的目的。

“汽车电控技术”课程的实践教学环节除了让学生加深理论知识、掌握工作原理、了解工作过程、提高动手能力以外。还应该让学生对电控以及电路部分有一个清晰的认识。因此，我们对本专业实验室投入了一定的资金，实验室除了具有足够台套数的电控发动机、自动变速器等供学生进行拆装实习外，还配备了电控发动机、自动变速器、ABS、全车电路等多媒体试验台架。这样学生在实验室里既可认识电控系统的构造，又可通过多媒体教学实验台架了解电控系统的实际工作过程，并进行电路的分

析以及故障设置和检测。

(三)实践课程设置方面所做的探索

虽说本课程课时在逐渐增加，但是，仍然有很多老师感觉到实践课时太少，没法满足实际教学需要。针对这个问题，主要从以下方面进行改进：

一是有效利用现有课时，使其效用最大化。如上文所述的模拟实践过程以及实验台架设备的添置，都使得学生能够在最短的时间内掌握最多的知识。此外，在教学过程中始终强调理论和实践的紧密结合。如在学生的实践报告中增加了分析思路以及心得體会两项内容。

二是精选实践教学内容，严格控制实践教学质量。很多老师感到课时不足的一个很重要的原因在于汽车电控系统设计的面很广。要想做到面面俱到，的确需要大量的课时。而不同于一般本科教育，应用性本科教育是培养基层技术人员。教师授课应围绕专业需要构建的知识点。所授知识以能解决实际问题为度。因此，在实践教学中主要以电控发动机、自动变速器、防抱死系统为主，其他电控系统为辅。虽然汽车电控系统种类繁多，但都有其共性的方面，通过对典型电控系统的掌握，可融会贯通，这样既有利于对课程内容重点和难点的把握，又节省课时。

三是尝试开放实验室教学。为了拓宽学生的知识面，满足一部分学生进一步学习的愿望，开放实验室教学。在专业教师的指导下。学生通过申请可以进入实验室进行自主的实践活动。这种尝试自实施以来，获得了较好的效果以及受到了广大学生的欢迎。通过开放实验室教学，学生能够更加积极主动地从事实践活动，对学生掌握所学知识，提高动手能力，培养专业兴趣产生了十分良好的效果。

四、小结

为应用型本科汽车专业所开设的“汽车电控技术”课程是一门理论性和实践性都很强的课程，教学中应同时强调理论和实践，实践教学要以理论为指导，同时实践教学的一个主要任务是让学生更好地掌握理论知识。

模拟实践教学起到了很好地连接理论和实践的桥梁的作用，在具体的教学中能够帮助学生提高学习兴趣、加深理论认识、节约实践课时，起到了很好的效果。

通过模拟实践教学、现场实践教学、开放实验室教学等环节构建了一个较为完善的实践环节教学体系。在具体的教学执行过程中应当严格控制实践教学的质量，注重与理论的结合。

电控类课程 篇4

［关键词］高职教育 教学内容设计 教学方法 教学手段

［作者简介］何宝文（1969- ），男，河北唐山人，邢台职业技术学院汽车工程系副教授，硕士，研究方向为汽车电控技术。（河北 邢台 054035）

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2007）27-0133-03

近年来，由于就业市场急需应用型高级技术人才，高职教育得到蓬勃发展。在这种形势下，如何培养适应社会发展需要、掌握实用技术、素质全面的高级技术人才，为社会多出人才、快出人才，是摆在每一位教育工作者面前的课题。邢台职业技术学院汽车工程系在多年的高职教育教学工作中，不断摸索，不断创新，积累了一些经验，形成了一定的特色。现具体就《发动机电控系统原理与检修》课程的教学做一探讨。

一、课程目标

发动机电控系统是汽车发动机的一个重要系统，它集理论与实践为一体，是高新技术最重要的应用，是培养高技能型专业人才的重要内容。我们（邢台职业技术学院汽车工程系）围绕汽车维修行业工作的需要，针对发动机电控系统设置了“发动机电控系统原理与检修”课程，并定性为训练中心型课程。我们深入企业，与企业联合，确定了本课程的培养目标。

课程总目标是以职业为导向，以企业需求为平台，面向汽车维修行业，培养学生掌握发动机电控系统的检修技能，使学生具有自我学习新技术、自主检修发动机的能力，具有理论与实践相结合，不断创新、不断提高的素质，使学生成为适应技术革新、适应行业变化、适应社会发展的高素质高技能型人才。

本课程的具体目标分四类指标进行阐述：

1.职业专门能力目标。（1）熟练使用各种故障诊断仪；（2）熟练检测发动机电控系统的传感器、ECU、执行器；（3）正确检修发动机燃油系统；（4）正确检修发动机点火系统；（5）正确检修发动机怠速控制系统；（6）正确检修发动机排放控制系统；（7）能够进行发动机综合故障诊断。

2.理论知识目标。（1）认识发动机电控系统的组成及功能；（2）深刻理解发动机电控系统传感器、执行器的作用；（3）认识传感器、执行器的结构，深刻理解元件的原理及特性；（4）理解燃油系统的组成及工作原理；（5）理解点火系统的组成及工作原理；（6）理解怠速系统的组成及工作原理；（7）理解排放系统的组成及工作原理；（8）深刻理解发动机故障诊断的基本原则和方法。

3.职业拓展能力目标。（1）能够把理论与实践相结合，具有自主学习新技术、新知识的能力；（2）能够从个案中找到共性，总结规律，积累经验。根据经验正确识别发动机电控系统，具有发动机故障诊断和排除的实际经验；（3）能够举一反三，检修不同车辆、不同故障。

4.职业关键能力目标。（1）熟知安全生产规范；（2）具有较强的质量意识和客户意识；（3）具有小组团结合作和协作能力；（4）具有良好的心理素质和克服困难的能力。

二、课程内容

从企业生产实践出发，我们将课程划分为五个模块，每个模块开发了若干个实训项目，共有18个实训项目，根据项目细化了36个实训指导工单，安排了76个学时。我们根据生产实践的需要，确定训练项目，强化项目的前沿性。围绕项目组织学习内容，需要什么讲什么，不追求理论的完整性，只追求理论的实用性，以能懂够用为准则，强化理论的服务性。我们强调能力体系的完整性，打破了传统教学方法中对理论知识体系完整性的要求。举例如下：

同时，教学内容跟着市场变，跟着企业走，不断求新。我们联合企业，建立了汽车行业专家委员会，本着服务于企业和市场需求的原则，依托市场，滚动式地修改教学内容、修编教材，及时将汽车发展前沿的新技术引入教学中。我们建立了“汽车技术服务中心”，加强校企联合，建立跟踪市场发展的机制，搭建前沿技术的平台，并最终服务于教学。系里的教师深入到企业去学习、工作，直接把握市场和企业的发展脉络，制定更合理的教学文件，有效地指导教学。此外，我们还引进有经验的企业技师来校授课，直接向学生传授最新的实用技术和流行的维修方法。

三、课程组织形式

1.现场教学。该课程属于任务驱动训练中心型，在组织形式上采用了现场教学方式，实现讲、练区域一体化；指导教师由“双师”型教师、企业教师组成，实现教师、师傅一体化；学生不仅要进行课堂学习，还要具备企业岗位学习经验，实现学生与职业人的一体化；学生不仅要完成文字作业，还要完成实车实景任务，实现作业与产品的一体化。

2.讲、演、练、评、总、整六步走。在过程实施中，我们采用集中讲授+分组训练（分四组）的模式，由主讲教师集中讲授，再分组由实践教师指导小组训练。每个项目安排4学时，采用讲一练三的方式，强化实训过程和实训效果。时间导航如下：

在现场教学中，我们贯彻讲、演、练、评、总、整六步走原则，围绕项目中实践技能培训的要求展开教学，一步一级，环环相扣，形成一条专项技能培训链，学生只要进入这条培训链，就会装载必要的理论知识，获得专项生产实践的能力，形成良好的职业素质，最终达到学习的要求，实现学习的目的。

3.企业岗位体验。在课程后期，我们带领学生进行企业岗位体验，实车实景排除故障，梳理课程学习内容，检验学习效果，树立学生的责任感和成就感，使他们初步具有一定的工作能力。

4.集体备课。主讲教师和指导教师集体备课，统一教学任务、教学方法、教学手段和考评原则。

四、教学方法

1.教师的指导方法。针对课程内容，我们采用现场体验教学方式，学生可以通过听、看、动来获取信息，掌握能力。具体方法包括：实物教学——教学内容的论述结合实物，说到看到，直观易懂；讲练结合——讲到练到，说到做到，语音文字不再空洞，手把手传授实践技能；案例教学——由案例展开教学内容，明确学习目的和学习要求，将学与用相结合；问题启发——由问题导入论述，多采用设问方法引起学生兴趣，解决学生可能产生的疑问；自主学习——以学生自主学习为主，教师指导为辅，在学生实训环节，由学生自主完成任务，在理论知识学习环节，针对每个实训项目，提出问题，布置自主学习任务，由学生检索资料，自主完成；小组讨论——教师设计问题和任务，学生通过集体讨论，确定方案并实施，充分调动学生学习的主动性，增强团队协作意识和职业责任心；实景体验——结合实车实景，让学生体验岗位现场职业人的工作和责任，建立职业责任感。

2.学生的学习方法。首先，让学生动手动脑，理论实践相结合，用理论指导实践，在实践中理解理论。因为理论只有应用于实践才能放射出它的光彩，人只有在实践中不断摸索才能有所创新、有所发展、有所提高。其次，让学生积极自主地学习，课内、课外相结合，书本、网络、现场相结合，通过各种途径，利用各种资源，丰富知识，提升能力，强化素质。再次，让学生遵守纪律，重视劳动，加强职业体验，完成由学生到职业人的过渡。

五、教学手段

1.制作多媒体教学课件，多角度、全方位展现教学内容。针对课程特点，我们制作了多媒体课件，引入了大量的图片、动画、录像等，变繁琐的讲解为直观的演示，变枯燥为有趣，活跃了课堂气氛，大大提高了学生的学习热情和积极性，提高了教学效率。我们直接到企业拍摄行业专家操作的录像，将企业现场引入到课堂教学中，缩短了时空差距，为实现学生毕业即上岗的零适应目标打下了基础。

2.建立教学资料库，为学生的学和教师的教提供充足的专业资料，为教学内容的更新和发展提供有利的保障。我们开发了试题库软件，编写了试题库，增强了学生学习的积极性，为学生的自我学习和自我检验提供了基础，为学生开展研究性学习和探究性学习创造了条件。针对不同车型和不同设备仪器编写技术资料，我们建立了教学素材库，增强了知识的广度和深度，满足了不同层次、不同人员学习和教学的需要。

3.引入企业“工单制”管理，制订实训项目单，加强实践教学的管理。实训项目单由学生来完成，可以体现学生预习、听课、实练、考试、总结的效果，使学生变散漫为积极，变被动为主动，提高学生自主学习的能力；使教师对学生的评价变主观为客观，变局部为全面，改善教学效果。

4.小组授课，加强指导，增加学生动手机会。我们将每班学生分为四组，由四名教师分组指导，在专业教室进行。专业教室拥有大众、通用、凌志等多种电喷发动机和V.A.G1552、431、Tech2、示波器多种设备，为学生职业能力的训练提供了良好的硬件设施基础。同时，我们还针对教学需要，自行开发研制教学教具，使每一实践内容都得以完成，拓展了学习内容，激发了学生的学习兴趣。

5.依托汽车技术服务中心，组织兴趣学习小组。兴趣小组本着自愿参加、认真负责的原则组建，教师为小组成员布置任务，学生自主完成。兴趣小组为学生提供了锻炼、学习、展现的机会。

六、考核标准

我们建立了过程考评（项目考评）与期末考评（课程考评）相结合、卷面考评和操作考评相结合、知识考评和素质考评相结合的机制。严把考核关，过程考评不足20分者不允许参加期末考评，总成绩不足60分者课程学分为0。考评要求见表3。

［参考文献］

［1］王忠良，陈昌建.汽车微电脑控制系统与故障检测［M］.北京：人民邮电出版社，2004.

［2］张西振.汽车发动机电控技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［3］冯渊.汽车电子控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［4］何致瑜.教育兴旺天津兴旺［M］天津：天津人民出版社，2004.

电控类课程 篇5

关键词：一体化教学 电控发动机 应用

一、汽车电控发动机课程概述

汽车电控发动机课程是汽车检测与维修技术专业的一门核心专业课程，主要讲述汽车电控发动机的结构组成、工作原理、故障诊断及维修的方法。

在传统的汽车电控发动机课程教学中，通常的做法是先进行理论知识的讲解，再进行实操学习与技能训练。随着现代社会对汽车维修人才在职业能力和规范等方面要求的日益提高，传统的教学方法存在的理论与实习脱节的缺点日渐显露，已愈加难以保证教学目标的实现。为了更好地实现应用型人才的培养目标，笔者所在学校紧跟职业教育改革和创新的步伐，在所有班级中都实施了一体化的教学方法。笔者任教的汽车电控发动机课程也进行了一体化教学的探索和尝试，并取得了一定的经验和成效。

二、在汽车电控发动机课程中实施一体化教学

1.精心进行课前准备

笔者根据多年教学经历，坚持认为，如果要上好一堂课，课前准备是必需的，其中教案是最主要的。教案是一体化教学活动的依据，写好教案有利于教师教学水平的提高。在教案中教师必须要考虑好在整个一体化教学中的总体设计和思路，只有认真地对待备课与教案的编写，才能真正上好一体化的课程。因此笔者在接到教学任务后，针对学生、教材、大纲及学校实习设备等情况，认真编写教案。在进行整个教案编写时，笔者对不同专业学生各自不同的理论知识基础、专业技能的掌握情况、学生学习的实际状况进行综合考虑后再设计教学过程，并确定在一体化教学方法中如何进行教学、课后自我评价、总结等。两年来的实践证明，在一体化教学过程中，教师只有勤于思考，编写好教案、备好课，教学水平才会不断提高。

2.遵循现代教学理念，实施“三位一体”教学方式

“三位一体”即人才培养规格融“知识、能力、素质”为一体，人才培养内容融学生“通识能力、专业基础能力、专业发展能力”为一体，人才培养途径融“课堂教学、实验实训、校园文化活动”三个培养平台为一体的教育培养模式。在实际教学中充分理解“三位一体”的教学方式后，笔者将汽车电控发动机课程的理论教学和技能训练、排除故障和模拟故障进行有机地结合，在教学中以教师为主导，以学生为主体，教学过程针对学生实际操作技能突出“做中学、学中做”的教学组织形式，在提高学生学习积极性的同时也收到了很好的教学效果。

3.结合任务驱动教学法，实施“六步教学法”

笔者在进行汽车电控发动机维修教学时，参照汽车发动机的维修工作过程组织教学。下面以电控发动机中的电子点火系统的讲解为例做一介绍。

第一步：视频播放或实际工作情景演示。采用视频或是两位老师进行实际工作情景演示的形式，呈现点火系统出现故障导致汽车无法启动的故障现象，提出本次的教学任务及目的，即对出现汽车点火系统出现故障导致汽车无法启动的问题如何解决。然后引导学生分组进行汽车电子点火系统的相关资料及学习任务信息的收集与原因分析，并填写电子点火系统故障诊断与排除任务书。

第二步：引导学生进行故障分析，并分组制定任务解决方案。在学生对第一步所提的电子点火系统故障进行原因分析，并搜集相关资料填写任务书的基础上，引导学生以各个教学小组为单位制定各自的维修方案。

第三步：分享各小组的维修思路及方案。在学生制定好各自的维修方案后，由教师主持，各小组推举代表陈述本组的针对电子点火系统的检查检测方法、维修思路及维修方案，提交其他各组进行维修方案的评审论证，同时进行小组间的互相评价，并做好记录。

第四步：维修方案的实际实施与验证。教师指导各组学生按各自方案进行电子点火系统的检测与诊断，并在整个过程中不断验证各自的维修方案的合理性，最后查出故障点并排除故障。

第五步：任务实施情况验收与评价。教师对各个小组任务实施的情况进行检查验收，并根据完成情况给予评价。

第六步：教学总结与实施过程评价。

三、结语