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电动车基础知识培训山东比德文动力科技有限公司 电动车部件的认识 电动车的构造 电动自行车是以蓄电池作为辅助能源 具有两个轮能实现人力骑行 电动或电助动功能的特种自行车 一 电动自行车定义 二 分类原则及代号 电动车按电动机与驱动轮之间的传动方式分为 轴传动 代号为 链传动 代号为 皮带传动 代号为 摩擦传动 代号为 其他传动 代号为Q 三 电动车编码原则 五 电动车的构造 自行车的组成电动自行车电气部分的基本组成 1 自行车的组成 2 电动车电气部分的基本组成 3 电动车电气部分的配合关系 4 电动车对电气系统的要求 1 开关功能 最基本的功能 要求开关电源迅速 特别是在关电的情况下 应能立即切断电控系统 2 无级变速 可以根据自行车行驶的路面和交通状况迅速平稳调速 3 动态刹车断电 在刹车时 为了保护骑行者和自行车的安全 保护电池 需要快速切断系统 4 能量再生 在下坡和减速时提供的能量回馈和再生制动 此时电动机转变成发电机对蓄电池充电 5 欠压保护 在启动和路况发生变化时 电压可能会低于欠压限值 控制器会调整输出电压的脉宽占空系数 将电池电压维持在最低限值附近 如果电池电压下降到严重的情况 控制器将切断电机驱动系统 以保护蓄电池和电机 6 静音运行 对于直接驱动的直流无刷或有刷无齿系统来说 由于系统省去了减速器 在行驶时几乎是静音运行 没有噪声污染 GB 62Db 7 电流限制 在运行时 控制器能限制最大电流 以保护电池和电机 8 可靠性高 在复杂的天气状况和路面行驶时 电气驱动系统要能承受震动和冲击并保持良好的工作状态 七 电动自行车整车主要技术性能要求 最高车速电动自行车最高车速应不大于20km h 整车质量 重量 电动自行车整车质量 重量 应不大于40kg 脚踏行驶能力电动自行车必须具有良好的脚踏骑行功能 30min的脚踏行驶距离应不小于 km 4 续行里程电动自行车一次充电后续性里程应不小于25km5 最大行驶噪音电动自行车以最高车速作电动匀速骑行时 电助动的以15km h 18km h速度电助动骑行 的噪音应不大于62dB A 6 百公里电耗电动自行车以电动骑行 电助动的以电助动骑行 100km的电能耗应不大于1 2kw h 7 电动机功率电动自行车的电动机额定连续输出功率应不大于240w 八 电动自行车整车安全要求 1 制动性能 重点 电动自行车以最高车速电动骑行时 电助动的以20m h的的车速电助动骑行 其干态制动距离应不大于4m 湿态制动距离应不大于15m 2 车架 前叉组合件强度车架 前叉组合件震动强度按规定 男10万次 女七万次 车架 前叉组合件震动强度必须满足男10万次 女7万次 我公司要求15万次 3 轮胎宽度电动自行车车轮的轮胎宽度应不大于54mm 4 反射器和鸣号装置电动自行车应装有前灯或前反射器 后反射器 侧反射器和脚蹬反射器 还应装有鸣号装置5 电器部件 1 电器装置电动自行车的电器系统应安装到位 极性正确 系统的电线装置应符合GB3566 1993中15 1 2的要求 电器配线应与电流量相适应 以确保骑行时的安全 可靠 2 绝缘性能电动自行车应其电器系统采取防雨措施 系统的所有接线均不应裸漏 电动自行车的车体和电器部件的外壳均不应带电 其绝缘电阻值应不小于2兆欧 3 蓄电池密封性能电动自行车的蓄电池应优良好的密封性能 在正常安装位置条件下 放电时不应有渗漏现象 4 蓄电池的标称电压蓄电池的标称电压应不大于48v 5 制动断电装置电动自行车应装有制动断电装置 在制动时应能自动切断电源 6 欠压 过流保护功能电动自行车的控制器应具有欠压 过流保护功能和短路保险装置 在电动骑行时应稳定 可靠 一 电池 1 电池的定义 蓄电池是化学能能直接转化为电能的装置 由于电池是用化学转化的方法得到的电能 所以叫化学电源 蓄电池是把化学能和电能相互直接转化的装置 所以也叫二次电池 2 电池的分类 1 铅酸蓄电池a 阀控免维护蓄电池 比能量低 性能稳定 价格便宜 是目前最为广泛的电池 b 胶体蓄电池 比能量低 失水小 低温下的放电表现较免维护电池好 但易出现热失控而充鼓电池 2 镍氢电池 比能量较锂电低1 4 价格是铅酸电池的2倍 3 锂电池 比能量高 价格是镍氢电池的2倍 由于采用10节3并 故电池间的平衡问题是目前的锂电池发展的另一瓶颈 3 铅酸蓄电池的组成蓄电池主要由极群 蓄电池槽 蓄电池盖 电解液 硫酸 引出端子 线 限压阀等组成 极群是由正极板 二氧化铅 负极板 铅 隔板 玻璃纤维 极群是电池的核心部分 成流反应在极板进行 对电池的容量和寿命起决定作用 1 极板 由活性物质和支撑用的导体板栅组成的电极 分正极板和负极板 板栅一般由铅锑合金 铅钙合金组成 正极板活性物质为PbO2 颜色为棕色 棕褐色 红棕色 负极板活性物质为海绵状金属铅 Pb 颜色为灰色 浅灰色 深灰色 正 负极板主要是起成流反应和导电作用 它们是电能和化学互相转换的关键部件之一 是决定电池性能的主要部件 正 负极板上的活性物质和极板的制作工艺对电池的电性能起到关键的控制作用 2 电解液 稀硫酸电解液含有移动离子导电作用的液相或固相物质 具有导电作用 并参加成流反应 铅酸蓄电池电解液的密度与它所用的场所有关 相对而言 用于电动车电池的电解液密度要高一些 电解液为一定密度的硫酸溶液 它参与化学反应并起保证正 负极板间的离子导电作用 在电池工作后的充电反应过程中 硫酸又产生出来 恢复电解液原来的浓度 所以它能始终保持正负极板间的离子导电作用 4 隔板 放在蓄电池正负极板之间 允许离子穿过的电绝缘材料构成 它完全阻挡正负极短路 隔板的主要作用是防止正 负极板上的活性物质 即能参加电化学反应的物质 PbO2 海绵状Pb 直接接触而造成短路 短路即成正负极在电池内部放电 电流不能送到外电路作功 隔板既要防止正 负极板或活性物质直接接触而短路 又要允许电解液中的离子能顺利通过 所以隔板既是电子的不良导体 又是离子的良导体 符合这种条件 才能在电池内部履行隔离的功能 通常用PE隔板 橡胶 塑料 复合玻璃纤维隔板 10G AGM隔板等 5 电池槽 电池槽主要起盛装极群和电解液的作用 因为铅酸蓄电池的极板很重 而电解液中的硫酸又具有腐蚀性 所以电池槽必须选择机械性能强 绝缘性能好 耐振动 抗冲击 能经受温度变化 还能耐药性硫酸腐蚀的特殊材料 一般用由硬橡胶或塑料制成 6 零部件 电池盖 螺纹液孔塞 安全阀 顶盖 正负极头等 螺纹液孔塞 安全阀 防止异物落入 造成短路 起密封作用 使电池内部和外部隔离 防止空气进入 防止负极板将海绵状铅进一步氧化 4 铅酸蓄电池的基本原理铅酸蓄电池的正极活性物质为PbO2 负极活性物质为多孔状 海绵状 Pb 蓄电池放电时 PbO2和Pb都生成PbSO4 消耗H2SO4 对外放出电量 把化学能转化成电能 蓄电池充电时 正极上的PbSO4生成PbO2 负极上的PbSO4生成海绵状Pb 同时生成H2SO4 从而把电能转化成化学能贮存起来 即电池反应的化学式 放电PbO2 2H2SO4 Pb2PbSO4 2H2O充电 6 电动车对电池的一般要求 1 体积比容量要高 2 寿命要长 3 析气要少 4 自放电率要小 5 安全性能高 9 充电注意点 1 随车使用的充电器必须符合蓄电池充电要求 2 存放时间较长的电池 请用户在使用前对电池进行补充电 3 骑行后请及时对电池进行补充电 4 可每月进行一次过充电 5 长期贮存请每一个月进行一次补充电 6 冬天对电池的充电时间要长 7 起步 上坡 载重物 胎气不足 风阻等请人力助骑或推车步行 10 现行我国电动助力车用铅酸蓄电池的行业标准号和名称JB T10262 2001电动助力车用密封蓄电池铅酸蓄电池的型号和意义我国铅酸蓄电池的型号一般是以汉语拼音来表示和区别 并附带有各种数字 它表示电池的单格数 用途 特性 和电池容量 例如 6 DZM 10蓄电池式中 6 表示单体蓄电池数 额定电压为12伏 D 表示电动型 Z 表示助力型 或自行车型 M 表示密封阀控式10 表示2h率额定容量10AH 11 铅酸蓄电池的使用 1 蓄电池的安装蓄电池一般采用串联方式使用 蓄电池串联电池容量不变 电压迭加 即一只蓄电池的正极与另一只蓄电池的负极相连 将所有蓄电池串联在一起 最后余下正负接线端子与电动车对应接线相连 电动车的电机 控制器 仪表等是蓄电池的用电负载 电动车一般都有电池盒 电池盒一般由低槽 上盖 蓄电池接触点及充电插座 锁等组成 低槽与上盖扣紧 并用自攻螺丝或螺栓紧固 电池盒是按电池的规格型号及单体电池数量进行设计的 在整车设计时应考虑其良好的散热性能和通风性能 2 蓄电池的充电 蓄电池不是用坏的而是充坏的 这一说法绝非危言耸听 蓄电池充电性能好坏对蓄电池的使用寿命和使用性能起着举足轻重的作用 充电过程 是放电电化学反应的逆反应过程 如果充电时电化学反应过程在较理想的状态下进行 这个过程应该是互为可逆反应 即充入的电量与放出的电量应基本相等 若充电参数不匹配或充电器类型不准确 充电电压高 电流大或者充电时间长 就会导致蓄电池的失水率加大 对于免维护电池 严重的析气会损害蓄电池 造成蓄电池的早期失效 a 大量气体的产生对极板活性物质有冲刷作用 使活性物质容易松软和脱落 b 在较高的极化电压下 正极板的板栅会产生严重腐蚀 并使板栅变形 脆裂 失去骨架和导电作用 使电池的寿命缩短 长期充电不足 未反应的活性物质会产生不可逆的粗大pbso4晶粒 即不可逆硫酸盐化 使蓄电池容量下降 内阻加大 充电难度加大 造成蓄电池早期损坏 因此 蓄电池要尽量保持充足电 防止不可逆硫酸盐化 实际使用中应根据实际情况而定 参考平时运行频率 里程情况 蓄电池厂提供的说明 以及配套的充电器性能等参数制定充电频次 按绝大多数用户的情况 蓄电池以放电深度为50 70 时充一次电最佳 这样可使蓄电池寿命达到最佳效果 实际使用时可折算成骑行里程 在需要时冲一次电 特别是充电多数在夜间进行 时间一般在6 10小时 平均8小时左右 若是浅放电 其充电很快就会达到末期 若此时不及时切断充电器电源 会产生过充电 这时充电效率变低 析气副反应加大 加上频繁充电 失水增大甚至电池内部干涸 内阻加大 就会使蓄电池寿命因充电受到较大影响 蓄电池在高温季节运动 主要存在过充电的问题 蓄电池温度增高时 各活性物质的活度增加 正极析氧电位下降 负极析氧电位也下降 因此 充电时电池接受能力增大 充电反应速度快 充电电流大 充电时电池需要的充足电的电压较低 为防止过高的充电电压 应尽量降低蓄电池温度 保证良好散热 防止在烈日暴晒后即充电 并应远离热源 蓄电池在低温情况下 各活性物质活度降低 正极板在 20 时充电接受电流仅为常温的70 而负极充电受膨胀剂的影响 低温充电接受能力更低 20 的充电接受电流仅为常温的40 因此 低温条件下充电主要存在充电接受能力差 充电不足的问题 要求提高充电电压和延长充电时间 特别是充电时应放在温暖的环境中 有利于保证充足电 防止不可逆硫酸盐的产生 延长蓄电池的使用寿命 电池的存储和使用期间 可定期进行活性充电 即所谓的均衡充电 这对防止蓄电池不可逆硫酸盐化非常有利 对蓄电池的使用寿命很有好处 二 充电器充电器的构成电池充电方式充电器的使用 220V交流输入 电动车充电器的构成 整流滤波 开关管 开关变压器 高频整流滤波 充电控制 充电指示 电源部分 直流输出 充电控制部分 电源部分 模拟电源 铁芯变压器 电源部分 开关电源 平均电压 平均电压 充电控制部分 充电模式 恒压式恒流恒压降压浮充脉冲式 恒流恒压降压浮充充电曲线 电流 电压 时间 时间 58 8V 42V 第一阶段 恒流阶段 B 起始充电电压点 电池欠压值 A 最高充电电压点 单块电池14 7V 48V电池 14 7VX4 58 8V C D 恒定电流充电 充电电流 0 15C 电池容量 48V12Ah电池 12X0 15 1 8A 1 8A E 第二阶段 F 转灯电流点 恒压阶段 经验值12Ah电池0 4A 0 4A G 降压浮充点 单块电池13 7V 48V电池13 7VX4 54 8V 54 8V 第三阶段 降压浮充阶段 时间8 10小时 充电指示灯红色 充电指示灯绿色 电池失水造成热失控 1 2A 定时3小时 图1 图2 强制转入浮充阶段 SP120型充电器原理图 开关管 电源芯片 光耦 高频变压器 运放 定时芯片 220V 取样电阻 桥式整流 滤波器 高频变压器 光耦 输出二极管 输出高频电容 输出保险丝 0 1欧取样电阻 开关管 输入滤波电容 输入保险丝 SP120充电器 输出隔离二极管 KA3842电源芯片 LM324运放 4060定时芯片 TL431 SP120充电器 电动车充电器的使用 使用方法 使用时 务必请你插上连接电池盒的插头 后插上交流电源插头正常充电时 充电指示灯显示为红色 电池充满后 充电指示灯显示为绿色电池充满后 充电指示灯为绿色时 如要停止充电 可先拔下交流电源插头 后拔下电池盒插头 三 电机 3 电机结构1 有刷电机 无齿 定子 定子是由 支架 磁钢 碳刷 红 黑两根引线组成 转子 转子是由 机壳 铝圈 硅钢片 漆包线 换相器 左右漆盖组成 2 无刷无齿电机 定子 定子是由 轴 硅钢片 漆包线 霍尔 黄 绿兰三根粗线 黑 红 黄 绿 兰五根细线组成 转子 转子是由 机壳 铝圈 磁钢组成 1 工作原理 普通直流有刷电机的电枢在转子上 而定子产生固定不动的磁场 为了使直流电机旋转 需要通过转向器和电刷不断的改变中枢组中电流的方向 使两个磁场的方向始终保持互相垂直 从而产生恒定的转矩驱动电机不断旋转 有刷电机引线有两根 无刷直流电机为了去掉电刷 将电枢放在定子上 而转子作为永磁体 这样的结构正好与普通直流电机相反 然而 即使这样改变还不够 因为定子上的电枢通入直流电以后 只能产生不变的磁场 电机依然转不起来 为了使电机的转子转起来 必须使定子电枢各相绕组不断的换相通电 这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断的变化 使定子磁场与转子永磁磁场始终保持90 左右的空间角 产生转矩推动转子旋转 实际的方式为直流电源通过开关电路向电机定子绕组供电 三个位置传感器随着检测到转子所处的位置 并根据转子的位置信号来控制六个开关管的导通和截止 从而自动地控制了哪个绕组通电及通电方向 从而实现了电子换向 无刷电机的引线共8根 三根绕组相线 粗 A黄 B兰 C绿 5根霍尔元件引线 细 电源 红 地线 黑 黄 SA 兰 SB 绿 SC 只有8根线都接对了 电机才正常运转 若电机反转有两种办法解决 1 把后轮反装 2 电机的粗线A B互换插 霍尔信号细线SA SC互换插 四 控制器控制器的命名 特点控制器的主要功能是控制电机旋转速度 并对整车的电气系统进行有效的保护 根据所要驱动的电机的形式 参数的不同 要选择的控制器参数也不同 国标对电动车用控制起的命名标准如下 1 控制器的命名控制器型号由下列部分构成WZKA KAZ 厂家 第一部分代表控制器电机种类 W代表无刷电机 无W的是有刷电机 第二部分是ZK代表直流电机控制器第三部分A代表控制器公司控制器不同的产品种类 第四部分代表产品参数 前两位是额定工作电压 后两位是最大工作电流 即限流值 第五部分KA代表厂家控制器不同型号的功能第六部分Z代表36V 48V转换功能 D代表倒车功能 如 KAZ KAD GAD等第七部分代表厂家说明 KA其中 A型只有KD电动 KA型有电动 助力 KD型有电动 助力 按钮定速 E型有电动 助力 按钮定速 面板显示 G型有电动 助力 自动定速 面板显示 自检 GA型有电动 助力 自动定速 GX型有电动 助力 定速选择 产品名称代号ZK 有刷电机用普通型驱动控制器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 无刷电机用智能型驱动控制器 命名举例ZK3615A 普通有刷控制器 额定电压36V 额定电流15A 厂家A类产品 ZK3615C 普通有刷控制器 额定电压36V 额定电流15A 厂家C类产品 ZKC2415KA 智能有刷控制器 额定电压24V 额定电流15A 厂家KA类产品 WZK3615C 普通无刷控制器 额定电压36V 额定电流15A 厂家C类产品 WZKC3615E 智能无刷控制器 额定电压36V 额定电流15A 厂家E类产品 A4835B5P3X3Y2Z BDW3比德文公司编号1 1助力霍尔信号转速表自动巡航可选三档功能防盗适用电机功率电压120 控制器的特点功能现在用的控制器有欠压保护 限流保护 现故障自检 显示 刹车断电保护 缺相保护 电动助力定速等功能 欠压保护电路在电池电压降低到控制器设定值以下时 停止PWM芯片信号输出 以保护电池不至于在低电压情况下放电 限流保护 或过流保护 电路是对控制器输出的最大电流进行限制 以保护电池 控制器 电机等不会出现允许范围以上的电流 五 调速转把 调速转把是用线型霍尔元件来实现的 电动车中大量使用霍尔元件作传感器 为此首先介绍 霍尔元件是一种磁敏感器 首先分开关型霍尔及线型霍尔两种 原理简述如下