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广西物资学校电子技术应用专业教案电动车维修任课教师:班 别: 学 期: 第1章电动自动车简介内容：电动自行车简介课时：4课时授课方法：讲述法，多媒体演示重点：电动自行车的概念难点：电动自行车的性能指标1.1什么是电动自行车定义：电动自行车是“以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动力的特种自行车。一些性能指标：总重量按国家标准小于40kg，是高时速不超过20km/h，充一次电可行驶50km左右。1.2电动自行车的优点1、节能(见课本P2表1-1)2、环保健康以蓄电池为动力，无废气排放。3、价格低，安全方便平均价格在2000元左右，价格低廉。每百公里耗电1度左右，耗电费用约0.6元，仅为摩托车能耗的10%左右，并且维修费相对很低。1.3电动自行车的发展概况v 20世纪70年代，把自行车、电机和电池简单组合成“电瓶车”。v 20世纪90年代末，电池制造技术进步及工艺的成熟以及钕硼磁性稀土材料在直流电机上的广泛应用，真正实现了电动车的商品化。目前，我国轻型电动车的产销量产全球90%以上，已成为全球最大的自动车生产、消费出口国，并形成了浙江、江苏、上海、天津四大电动车产业基地(很多都是过去生产普通自行车的企业)。1.4电动自行车种类及编制种类1、按控制方式分1)全电动型电动自行车。既可脚踏，又可纯电力驱动。是目前市场的主流产品2)智能助动型电动自行车。既可人骑行，也可电力助力，骑行时省力，行驶里程长，约提高将近1倍里程。2、按价格分(1)简单型电动自行车。在自行车的基础上加装电池、控制器、电机、刹把、转把、显示仪表和操作部件。(2)标准电动自行车。有多功能仪表盘、左右转向灯，具有无级变速功能，能实现人力骑行和电动助力同时使用。(3)豪华型电动自行车。外观像女装踏板摩托车，安装有公里表、时速表、转向灯，前后减震器。3、按驱动方式分(1)摩擦传动型。通过电动传轴紧压轮胎而产生的摩擦力来传动(淘汰)(2)中轴链轮传动型。在车加中轴部位安装电机。(淘汰)(3)轮毂(读鼓)。将电机安装在车轮的轮毂里。电动自行车的型号编制一般电动自行车的编制由4部分组成： TD L 10 ZTD 第一部分，表示电动自行车 L 第二部分，表示形式和车轮直径， 见P9表1-4 10 第三部分，工厂设计顺序号 Z 第四部分，表示电机与驱动轮的驱 动方式轴传动代号为Z，链条传动代号为L，皮带传动为P，摩擦传动代号为M，其他传动代号为Q。通过查表，请回答下列型号的电动车表示什么？1、 TD L 10 Z2、TD R 006 Z第2章 电动自行车的选购、使用与保养内容：电动自行车的选购、使用与保养课时：2课时授课方法：讲述法，多媒体演示重点：电动自行车的使用难点：电动自行车的保养电动自行车使用注意事项：1、雨天行驶在积水路面时，水深度不能超过电机中心，否则可能使电机内部渗水而造成故障。2、刹车时最好采用点刹，且前后刹同时使用，不可只用前刹。3、在上坡、顶风等重负荷情况下，应用脚踏助力，防止蓄电池供电电流陡然增大。4、要养成当天骑当天充电的习惯。电池长期不用时，应将电池充满后存放，并定期每个月充一次电。5、每隔半年时间应对电动自行车进行一次维护保养，对传动部件进行润滑防锈，加固各部位的紧固件。对前轴、中轴、飞轮、前叉避震器转动支点等部件按需要加黄油或机油。第三章 电动自行车的结构3.1电动自行车构造的相关国家标准1.整车主要技术性能要求1)最高车速：不大于20km/h2)整车重量：不大于40kg3)脚踏行驶能力：半小时不少于7km4)续行里程：充一次电不应少于25km5)百公里耗电：不大于1.2kWh6)最大骑行噪声：最高车速时不大于62dB7)电机功率：电机额定连续输出功率应不大于240W8)制动性能：以最高车速电动骑行时，干态制动距离不大于4m，湿态制动距离不大于15m。2.电动自行车用密封铅酸蓄电池的主要技术要求1)标称电压：不大于48V2)使用寿命：循环使用寿命为250次。即每天充放电各一次，当容量下降到70%时，即行驶里程由40km下降到28km,使用寿命不少于350次。3.3电动自行车的组成由机械部分和电气部分组成。机械部分即车体，电气部分即驱动装置(电机)、蓄电池、充电器和控制系统。机械部分1、车架车架是电动自行车的主体，车轮、车把、电机、蓄电池等部件通过车架组成一体。它要承受骑行者的重量和车子的自重，因此要有合理的结构和足够的刚度和强度。2、前叉v 普通型。和普通自行车前叉结构一样v 豪华型。带减震系统。3、车把作用是操纵前轮控制电动自行车的行驶方向。另外，调速手柄、断电刹车、左右转向灯及开关也安装在车把上。4、车闸即机械刹车部件。5、车轮和轮毂(1)车轮车轮强度必须符合载重行驶的要求。直径一般有16英寸、20英寸、24英寸几个型号。(2)轮毂电动自行车的轮毂有辐条式和一体化铝轮式。轮毂和电动机结合在一起，即美观工作效率又高。6、支架支架的作用主要是在停车时支起电动自行车，保持电动自行车平衡站立。电气部分1、控制器电动自行车的控制器与转把结合，用以控制电机转速，是电动自行车电气系统的核心部件之一。控制器分为有刷控制器和无刷控制器。2、电机电动车电机的作用是将蓄电池的电能转换成机械能，驱动车轮转动。分为有刷电机(下左)和无刷电机(下右)两种。3、充电器充电器是给蓄电池补充电能的装置，主要功能是将220V交流电转换成蓄电池需要的直流电，充入蓄电池。4、蓄电池蓄电池俗称电瓶，是一种储能装置，用于驱动电机旋转并给电动自行车其它电气部件供电。5、仪表盘、灯具v 仪表盘是指示电动车状态的组合部件，其显示内容包括电源通断、电池电量、行车速度。v 电动车的灯具有照明大灯、左右转向灯等。6、转把转把是控制电动车速度的部件，转把旋转角度不同，对应输出给控制器的电信号大小也不同。控制器根据转把提供的电信号就可控制电机的转速。转把的引出线是线性霍尔元件的引出线，有3根，分别为：+5V电源线(红色)、负极线(黑色)、信号线(绿色或蓝色)。以上线的颜色是根据常用机型总结的，具体各厂家用线颜色其实并不统一。霍尔转把输出电压的大小，取决于霍尔元件周围的磁场强度。转动转把，即改变了霍尔元件周围的磁场强度，也就改变了霍尔转把的输出电压7、刹把刹把又叫断电刹车，是电动自行车的制动部件。刹把一方面起刹车作用，另一方面使其内部电路输出信号送到控制器，由控制器切断电机的供电，从而实现断电刹车的功能。8、电门锁电门锁是控制电动车电路通断的元件。在36V电动车中，所有电流都要经过电门锁。在48V电动车中，大部分只有灯具等电流通过电门锁，电机用电直接由蓄电池供给，电门锁只作为信号开关。9、转换器转换器是一种直流变压设备，转换范围有36V转12V，48V转12V，把蓄电池电压转换成12V电压驱动灯具和喇叭等。各组成部分的作用1、动力部分由电机和蓄电池构成，是电车的动力来源2、传动部分作用是将动力部分输出的功率传递给动力轮，驱动电动自行车行驶。由链条和后传动装置组成。3、行驶部分使电车车各部分构成一个整体，支撑全车总重量。主要由车架、前叉、前后轮、座垫等组成。电动自行车四大件简介1、控制器控制器通过转把控制电机速度，是电动车的核心部件。2、电机电机是驱动电动车行驶的部件。3、充电器充电器是给蓄电池补充电能的装置。4、蓄电池蓄电池是电动车的动力来源。第四章 控制器的原理与维修内容：控制器的原理与维修课时：4课时授课方法：讲述法，多媒体演示重点：控制器的原理难点：控制器的接线5.1控制器概述控制器是电机驱动控制器的简称，是电动车的核心之一。其性能和质量直接决定电动车的整车性能，主要用于控制电机的转速，并对电动车的电气系统进行保护。思考 ：为什么控制器外壳用铝壳而不用胶壳或塑料壳？5.2控制器的功能及工作原理功能1、刹车断电功能当刹车时,控制器自动切断电机的电源,实现先断电后刹车。2、调速功能根据车把的输出可以对电动车实现无级调速。3、限流保护当电流从面保护电机。4、电压欠压保护当电池电压降至欠压保护值31.5V（对于36V电池）时，电机断电不工作，从而达到保护蓄电池的目的。5、限速功能当电动车车速超过规定值时，控制器的限速保护电路切断蓄电池供电电路，从而保护蓄电池的目的。6、显示功能控制器的显示功能主要是显示电量、行驶速度及是否欠压。2、命名国际对电动车控制器的标准规定1 2 3 41、生产厂家派生代号2、额定电流(一般2位数字)3、额定电压(一般2位数字)4、产品名称代号ZK-有刷电机用普通驱动控制器ZKC-有刷电机用智能型驱动控制器WZK-无刷电机用普通型驱动控制器WZKC-无刷电机用普通型驱动控制器例：WZKC36V6C代表智能无刷控制器，额定电压36V，额定电流6A，属厂家C类产品ZKC36V6B代表智能无刷控制器，额定电压为36V,额定电流6A，属厂家B类产品控制器的分类根据配套电机，控制器可分为有刷控制器和无刷控制器。根据控制器功能，控制器可分为普通控制器和智能控制器。控制器的组成由主芯片(单片机)和周边元器件组成。周边元器件是一些功能元件，如电阻、传感器、桥式开关电路以及辅助单片机或专用集成电路。无刷控制器控制原理主处理芯片(PWM)根据无刷电机的霍尔信号，对上三路和下三路的MOS管驱动电路给出有选择性的打开与关闭信号，以完成对电机的换相。同时，根据转把输入电压的大小，将相应脉冲的载波信号与下三路MOS管导通信号混合，以达到控制电机速度的目的。并且加入欠压保护电路保护蓄电池，使蓄电池不会过放电。加入限流保护(过流保护)对控制器输出最大电流进行限制，以保护电池、控制器、电机等不会出现允许范围以上的大电流。*注意无刷控制器相角必须与无刷电机相角一致电机才能转动。5.3控制器的安装与连接1、控制器的安装1)要安装在散热良好的地方，同时避免雨淋。电动自行车型一般装在踏板下，电动摩托型一般安装在后座下。2)不允许外壳用导热性差的东西包裹。2、与控制器相连接插件的安装1)安装之前必须检查接插件是否接触良好。2)接触不良或已脱落的线头可以用电烙铁焊接，以保证导线和接触片良好导通。3)插件安装的地方避免浸水，可用热缩管进行包扎。4)安好后将多余的引线进行包扎，全部塞时车内。避免暴露在外。3、接线(见P67图5-31)但是由于控制器与电机厂家无统一标准，使用接线颜色不一，给维修与更换配件造成很大困难。无刷控制器与电机有36种接法，只有接正确电机才会正转。问题：为什么会有36种接法？无刷控制器好坏简要判定1、用万用表(数字表)二极管档或电阻档，红表笔接控制器负极，用黑表笔依次测量控制器主线黄、绿、蓝线，测得结果应有阻值。2、黑表笔接控制器正极，用红表笔依次测量控制器主线黄、绿、蓝线，应有读数并基本一致。3、经测过场效应管正常后，将控制器装上整车，接通电源，取消刹车线，用万用表电压档测量转把5V电压是否正常。如果正常表示控制器基本正常。5.4控制器常见故障与检修1、控制器内部供电电源损坏内部电路短路或外部引线短路。2、功率器损坏电机损坏引起；电机过载；元器件安装不良或震动松动。3、控制器工作时断时续接触不良；控制器功率大导致某些元器件局部温度过高而使元器件本身进入保护状态。4、连线接触不良引起控制信号丢失第6章 电机的原理与维修内容：电机的原理与维修课时：4课时授课方法：讲述法，多媒体演示，理论实践一体化教学重点：无刷电动机的构造难点：电动机的工作原理6.1电机的分类及特点介绍分类1)有刷电机和无刷电机前者有炭刷和后者无炭刷2)永磁电机和励磁电机永磁电机就是它的转子或定子中有一个由漆包线绕制的绕组，而另外一个采用永久磁铁(磁钢)。励磁电机的定子和转子分别采用了绕组，并且 两个绕组串联使用，没有磁铁。电机的特点介绍1)有刷高速电机(有齿)。效率高，过载爬坡能力强，启动力矩大，通过变速齿轮进行减速后输出动力，有噪声。2)有刷低速电机(无齿)。无减速齿轮装置，结构简单，成本低，起步上坡过载能力差，耗电大。3)无刷低速电机(无齿)。无减速装置，免维护、无噪声，但控制器复杂，启动电流大，过载爬坡能力差。4)无刷高速电机(有齿)。效率高，过载爬坡能力强，启动力矩大，通过变速齿轮装置进行减速后输出动力，有噪声，控制器复杂，启动电流大。国家标准中直流电机的额定参数：额定容量(功率)PN(kW)额定功率PN (kW)额定电压UN (V)额定电流IN额定转速NN劢磁方式和额定励磁电流IFN电机的命名国际关于电机车的命名如下：12341机座号，以外径(mm)表示2产品名称代号，用大写汉语拼音字母表示3性能参数代号，用两位阿拉伯数字表示4派生代号，用大写汉语拼音字母表示其中，产品名称代号的具体含义如下：SYT：铁氧体永磁式直流伺服电动机SYX：稀土永磁式直流伺服电动机SXPT：铁氧体永磁式线绕盘式直流电动机SXPX：稀土永磁式绕绕盘式直流电动机SWT：铁氧体永磁式无刷直流伺服电动机SWX：稀土永磁式无刷直流伺服电动机SN：印制绕组直流伺服电动机YX：三相异步电动机6.2电机的构造和工作原理无论是有刷电机还是无刷电机，结构中都包括定子和转子(电枢)。定子是带有磁性的不动的磁钢部分。定子由机座、主磁极铁芯、主磁极绕组、换向极组成。转子(电枢)是转动的部分。轮毂式电机外壳为转子。转子由电枢铁芯、电枢绕组、换向器组成。有刷电机的工作原理1、直流电源通过电刷接通电枢绕组。2、电机内部有磁场存在。3、转子导体将受到电磁力f的作用f=BLI(左手定则判断受力方向)4、导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/秒)转速旋转，以便拖动机械负载。电动车用有刷电机的炭刷一般有2个或4个，换向器片与线圈有很多组，这样电机旋转时就更平稳，效率更高。无刷电机的工作原理无刷电机的旋转部分是磁钢。无刷电机的线圈与位置传感器(霍尔元件)固定在电机轴上，是定子的一部分，不能旋转。假设霍尔传感器检测到N极磁场时，控制器使P1与R2导通，而使P2与R1截止；霍尔传感器检测到S极磁场时，控制器使P2和R1导通，而使P1与R2截止。当P2与R1截止，P1与R2导通，可以看到电流从电也正极经过P1、线圈中A点电i的方向是指向远离接线头的方向，A点在磁场中受力F方向如图，磁钢受到线圈的反作用力，产生向逆时针方向的旋转力矩。磁钢转动180度后(注意：磁场旋转180度，线圈不动)，霍尔元件感应到S极磁场，此时P1与R2截止，P2与R1导通，可以看到电流i从电池正极经过R1、线圈、P2流到电池负极。通电线圈中的A点电流i方向是指向接线头的方向，A点在磁场 中受力F方向如图，磁钢受到线圈的反作用力，一样产生逆时针方向的旋转力矩。电动自行车用无刷电机的磁钢数量比较多，线圈一般有3组，每组线圈都有相应的霍尔元件(3相线圈有3个霍尔元件)，这样电机旋转时就更平衡，效率更高。当磁钢旋转时，霍尔元件感应到磁场方向变化后给出相应控制信号，无刷控制器根据此信号控制着上3路与下3路功率管的导通与截止。霍尔元件：霍尔效应制成的磁感应元件。美国物理学家霍尔于1879年在实验中发现，当电流I(红线，X轴)垂直于外磁场(蓝线，Z轴)通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面(Y轴)之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。改变电流与磁场的角度就会改变电电势差的大小。磁钢：指具有高磁场强度的磁性材料，电动机电机都采用钕铁硼磁钢。磁钢用磁钢专用胶粘在电机转子上。霍尔元件一般作来做位置传感器，电动车的无刷电机和转把都用到了霍尔元件。6.3有刷、无刷电机的对比总结有刷电机采用碳刷换向，无刷电机采用传感器外加霍尔换向方法进行换向，无刷电机避免了碳刷抵触产生的噪声。整体上看电机从有刷向无刷发展，从低速向高速发展。1、有刷电机的优、缺点1)启动快，结构简单，造价低，维修简单。2)虽然电刷磨损，一般电机使用2年左右就需要更换碳刷，但更换一组碳刷的成本仅3元左右，比较经济。3)电机噪声较大。4)有刷电机与控制器的综合效率只有75%，低于无刷电机。2、无刷电机的优、缺点1)使用寿命长，没有噪声，一般不需维修。2)使用中比较省电，电机与控制器的综合效率高于80%。3)电机、控制器价格均较高。4)更需要防水。因为无刷电机中有霍尔元件和大量的硅钢片，如果进水会使霍尔元件损坏和硅钢片生锈，造成电机损坏。5、无刷电机内是三相脉动电流，有感应电动势，易导致控制器烧毁。车轮转得越快，感应电动势越高，当超过器件的耐压值时会导致电子换向系统电压击穿。6.4电机与控制的连接1、有刷电机与控制器的连接有刷电机有两根导，红色为正极，黑色为负极。如果正、负极连线接反，不会烧电机，只会使电机反转。2、无刷电机与控制器无刷电机共有8根线，其中电机线圈引线3根