摘 要：汽车类职业院校和相关培训机构都需要大量的实训设备来支撑教学，现有实训设备的使用与维护成本成为关键的制约因素，为了满足现代职业院校教学改革的需要，对汽车电气教学实训设备进行自主研究和开发，将汽车维修技术与生产实际接轨是非常必要的。
关键词： 电气；多功能；教学；实训
随着智能传感器技术和计算机技术的进步，汽车结构和性能的不断改进和提高，汽车采用的电器种类和数量不断增加，尤其是车用电子设备和电子控制装置，在原理和结构上愈来愈复杂，并且逐渐趋于功能的组合化、控制电子化和连接标准化，对汽车电气维修技术提出了更高的要求。为了满足人才培养的要求，职业院校极力推行一体化教学，模拟真实工作场景及工作任务设置教学任务，并在完成任务的过程中让学生学到相关知识并掌握必要技能，这样的教学模式必须要求有配套的实训设备作为支持。传统的示教板及仿真教具顯然不能满足现代教学的需要，学校的实训教学设备及实训环境急需改革，在这样的环境下开展实训与研究，以实现教学与实践的整合融通。本课题的研究是从学校的实际情况出发，本着实用和够用的原则，结合我们自己在多年的教学中积累的经验，研究开发适用于中职学生教学使用的实训平台。
一、 研究目的和意义
汽车电气系统是汽车的核心控制系统之一，其组织结构、工作原理复杂，这部分知识比较抽象，对于职业院校的学生来说，普通教室老师加黑板的传统教学或看动画、放视频的多媒体教学均满足不了要求，但如果都在实训基地上课，由于实训基地规模及设备、师资等资源限制也难以满足需求，这对教学组织管理带来很大的困难。面对教学过程中发现的这一问题，针对汽车汽车电气系统，设计适合职业院校汽车类相关专业一体化教学的实训平台，能克服上述弊端，有效的协助教师教学，切实提高教学质量和课堂效果。市面上有些教具开发企业也开发出各种汽车电气系统实训平台，以满足职业院校的教学需要。但是教具开发企业开发的实训设备存在体积庞大，灵活性较差，制造成本较高等缺点，同时也不利于教师讲解，并直观的展示汽车电气系统的各组成部件的特性。
二、实训平台的设计方案
（一）设计思路
“汽车电气系统检测与维修”是汽车应用与维修专业的核心课程，为学生进一步学习其它附属车身电控系统、发动机电控系统检测与维修等课程提供理论知识基础和能力保障。该课程的教学设备的开发与制作，考虑到设备开发的实用性和经济性，以提升学生实际动手操作能力和综合职业能力为目标，为建设一体化教室奠定基础，为整个专业课程一体化教学改革起模范带头作用。该教学实训设备的设计思路如下：
（1）确定教学实训设备覆盖的知识和能力范围。首先根据学校实际情况，紧贴汽车修理工国家职业标准，确定本设备适用用中级工和高级工的教学范围。实训设备可根据教学设计需要灵活布置及调整任务，此次开发制作的汽车电气系统多功能实训平台能够实现汽车电源与起动系统、汽车照明与信号系统、汽车仪表与报警系统、汽车电动雨刮系统、汽车电动后视镜、汽车电动车窗系统、汽车中控与防盗系统等课题的一体化教学。
（2）以服务本地汽车工业为宗旨，深入市场调研，确定适合的车型及选用相应的系统部件。考虑到我校的地理位置和学生将来的就业去向，在开发设备时优先选用本地车型，选用相关系统部件。现确定上汽通用五菱宝骏560作为研制车型，使学生提前接触将来工作岗位上用到的系统部件，以在顶岗实习和今后工作中更加得心应手。
（3）从教师教学和学生实训的角度出发，分析汽车电气系统各组成部件的作用、结构及工作特性，根据维修手册查找各系统元件和线路位置。
（4）各系统元件位置不变，设计线路走向，初步绘制线路布局图。从方便观察及方便布线角度出发，系统线路尽量裸露在视眼范围内，以便直观、清晰地展现系统线路走向。
（5）设计教学实训平台外观结构图。根据确定好的结构对需要加工部分进行测量和分析，在此基础上结合布置方案用计算机绘制结构设计图。
（6）将线路布局图、结构图和PLC控制系统进行综合分析，并修改设计方案，用计算机绘制设计图。PLC需要单独进行设计，根据预设的功能，布线、编程。
（7）根据设计图对各个部分进行试制、整合，在试制的过程中发现问题及时修改。首先对教学实训平台进行初次布线，并对试制样品进行优化设计，对在施工过程中发现不合理的地方进行修改并及时优化。
（8）形成完整的设计与制作方案，撰写设计说明书。经过样品的试制、修改与优化之后，撰写设计说明书和图纸，形成完整的设计制作方案。
（9）完成工位配置，全面推广课题研究成果。将制作完成的设计说明书和设计图纸根据学生人数和教学需要，按相应的工位配置，计算出制作数量并在全专业铺开。
（二）外观结构设计
为了更好地展示汽车电气系统工作原理，让学生置身于模拟现实汽车维修环境中，将汽车外观结构设计成敞篷开放式的，使线束全部暴露在视线范围内。汽车电气多功能教学实训平台结构设计，设计说明如下：
1.车厢部分
将车辆外观进行改造，做成敞篷车样式，使整车线路一目了然。首先，将车辆覆盖部分进行拆除和剖切，让乘驾驶室全部暴露在视线范围内。车辆沿着门窗玻璃高度以上位置进行横向切割，卸下车顶盖，让学生直观地认识汽车电气系统各部件结构，更清晰地展现系统线路走向。其次，为了达到操作安全的目的，将沉重的发动机舱盖拆卸下来，以清晰地呈现汽车发动机舱内各电气元件及线路的组成和结构，将驾驶室内和发动机舱内线路在空间上无障碍连通。
2.仪表台部分
将原来的仪表台镂空，使仪表台线路能透视且直观。根据线束走向情况在上面定位、钻孔，以方便线路引入和引出。将前风档玻璃拆下，排除发动机舱室和驾驶室的视觉障碍，增强空间的视觉效果。将PLC触摸屏安装在原车影视屏位置，便于设置考试故障、计时、计成绩及恢复参数。
3.车门部分
为了方便学生观看电动门窗内部构造和工作原理，将前车门外侧板进行剖切。首先画出一个框型标记，用工具从外部进行切割，然后用封口条进行封装，避免锋利的金属边伤人。当操作电动门窗开关时，就可以清楚地看到玻璃升降器的工作过程及线路走向。
4.乘驾室内设计
将乘驾室内座椅和地地毯安装复位，在后备箱位置放置可以拿移的PLC控制箱，并预留功能拓展区。将车身四周被切割部分切割平整，并进行打磨处理。完工后包边处理，以防止锋利锐角造成人身伤害，增加美观性。
（三）系统线路设计
（1）在不破坏原车系统电路元件和线束位置的前提下，将线束外露。根据课题设计的五大系统电路要求，将所需的电线从线束中分拣出来，然后用不同颜色的硅胶管套装原车电线。为了更清晰地展现系统线路走向，在硅胶管内同时套装LED灯条，装上LED幻彩控制器。当开启某个系统电路开关，用电器工作的同时整条线路都闪亮。这样让系统线路走向更清晰明了，同时增强了实训台的美观性，吸引学生兴趣，增强学习自信心。
（2）为了方便使用万用表、试电笔等检测工具对系统电路进行测量，将线束插接器旁边线端进行改装，使其成为裸露的测量点。这样避免对原装车辆线束插接器进行频繁拨、插，且造成线束严重破坏而不易修复。
（四）考试系统设计
1.PLC控制流程
考试系统是一个故障设置系统，由触摸屏+PLC+中间继电器构成。在触摸屏上设置故障后，PLC输出，中间继电器线圈得电，其常开触点闭合，红色指示灯亮，故障设置完成。在规定时间内，故障排除完成，手动复位使PLC返回初始状态，绿色指示灯亮；反之，在规定时间内故障排除未排除，则黄色指示灯亮，蜂鸣器报警，手动复位PLC返回初始状态。通过PLC控制系统，可以通过仪表检测出各线路的工作情况，进行故障排除训练，实现技能考核操作。
2.PLC电制节点
汽车电气实训台的技能考核环节是通过断开系统电路的某个节点来反应故障现象的。如左是宝骏560的前照灯电路（见图2），当操作PLC控制开关断开节点A时，会导致左侧和右侧远光灯同时不亮故障；当断开节点B、C、D时，会分别单独导致近光灯不亮、远光近不亮和超车灯不亮故障；当断开节点E时，会导致右侧近灯光不亮故障。
3.PLC箱体设计
PLC控制系统的中间继电器安装在副驾仪表板位置，从继电器端子引线至各汽车电气系统断点位置。考虑到电路的安全性，将220V电源器与PLC控制板单独装箱，设计成可提式的车辆外置设备，用粗大的电缆线将继电器和PLC控制板进行连接。当需要技能考核时，将PLC控制箱拿到车外的电源处通电，既能保证PLC系统工作时的安全性。
三、实验与创新
轿车车身电气教学實训台的试验内容分三个层次进行，第一，全车线路工作走向与线路图对比认识、电气设备布置位置认知；第二，电路分析及相关电气设备工作原理；第三，模拟实际故障和实际工况进行实操训练，最终完成电路故障诊断与排除试验。新研制的设备可实现如下创新：
（1）实训台可根据教学设计需要灵活布置及调整任务，满足轿车车身电气教学一体化教学需要。
（2）汽车电气教学实训台外形结构是敞篷车，元件及系统电路是原车位置，线束外露，使整车线路一目了然，使学生直观地认识汽车电气元件和汽车电气系统各部分结构，更清晰地展现系统线路走向，增强学习自信心。
（3）使用该实训台架进行教学，不仅能实现电气元件的检测，还能进行系统电路的故障诊断与排除，进一步提升技能层次，实现职业技能考核。在整个汽车电气实训设备使用过程中，充分锻炼学生的动手能力和创新能力，最终达成教学目标。
（4）由于实训设备是由专业教师团队自主研究和开发，教师对汽车电气系统台架结构及线路布置较为熟悉，日常维护和修理基本可以自行解决， 可降低使用成本，可满足整个汽车维修专业“轿车车身电气系统检测与维修”一体化的教学任务，可提高学生操作技能和创新能力，可提高专业教师教科研实践能力。
四、应用与效益
研究开发的汽车电气教学实训平台经投入使用，有效地推动了教学改革，充分发挥实训设备的教学价值。综合培养了学生的实际动手能力，促进其个人技能水平的优化升级。使用不仅限于教学，还产生了经济效益，其使用效果经过社会检验认可。利用职业院校现有大量的专业设施、设备和专业教师资源，成立职业院校企业，充分发挥这些教学设备的使用价值，既为职业院校开辟了办学经费的新的增长点，又锻炼了专业教师队伍、强化了办学质量，提高了学生的就业能力，还可较好地解决“校企结合”问题。
五、 结语
汽车电气教学实训系统平台完全按照原车标准电路线路安装而成，并将各种线束裸露在外，走向清明明了，操作简单，方便了学生对抽象理论知识的学习理解。结合相应的汽车电气系统挂图，对汽车电路的学习有很大帮助。通过PLC触摸屏控制电路，用仪表检测出各线路的工作情况，进行故障排除训练，实现技能考核环节。这样既有效减少学校的使用成本和维护成本的支出，同时，还可以通过这种理念提高学校汽车专业教师的教学水平和科研能力。
参考文献：
[1]魏春源译.汽车电气与电子[M].德国BOSCH编，2004.7.
[2]史文库.现代汽车新技术[M].北京： 国防工业出版社，2008.6.
作者简介：林爱云（1979-），女，广西柳州人，工学学士，中级职称，研究方向：汽车运用与维修。