电动车电器四大件判定.ppt

电动车电器四大件 原理及判定 电动车的电器结构组成电机的原理及判断维修控制器的原理及失效模式电池的反应机理及维护保养充电器工作原理与故障判定 摘要 电动车的电器结构组成 一 电动车电器件 1 电机2 控制器3 蓄电池4 充电器5 其它相关主要电器件有 转把 刹把 仪表 主线 转换器 闪光器 喇叭等 二 四大件的功能与作用1 电机 是将电能转换为机械能 为电动车行驶提供动力保障 2 控制器 是电动车控制系统的核心部件 可以有效控制电池的放电电流及电机的运转速度 3 蓄电池 是能源的载体 为电机的驱动及整车系统提供能源 4 充电器 将家用电转换为直流电 并控制其电流的大小和电压的高低为蓄电池提供储备能源 电器知识 控制器 电机的原理及判断维修 一 电机分类1 直流电动机2 交流电动机3 步进电动机4 传感电动机二 直流电机的分类1 永磁式直流有刷电机2 永磁式直流无刷电机3 电磁式直流电机4 直流直线电机 电器知识 电机 三 电动车用电机电动自行车使用的电机一般是轮毂电机 具体又细分为 有刷无齿 有刷有齿 无刷无齿 无刷有齿 如果将电机 辐条 车圈做成一体 又称之为一体化轮毂电机 电机辐条 车圈分开的 受冲击时缓冲性能好于一体化的 但其坚固程度不如一体化的 1 电动车用有刷电机 内部有电刷 碳刷 和换向器 换向器学名也叫整流子 电动车电机的换向器大多为平面状的 有刷电机里碳刷顶在换向器表面 电机转动时 将电能通过换向器输送给线圈 由于其主要成分是碳 故又称为碳刷 2 电动车用无刷电机 是由控制器根据转子的位置 为电机里面的线圈提供不同方向的电流 达到电流方向交替变化的目的 无刷电机 分为有位置传感器无刷电机和无位置传感器无刷电机 目前电动车普遍采用有位置传感器无刷电机 四 无刷直流电机结构及原理 1 定子 线包 矽钢片 定子支架 轴 2 转子 磁钢 轮毂 3 位置传感器大部采用霍尔器件 位置传感器和定子绕组是固定不转的 转子是永久磁铁 通过转动给位置传感器 霍尔器件 产生脉冲信号 位置传感器 4 霍尔工作原理 当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时 薄片两侧由此会产生电位差 此现象称为霍尔效应 霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品 他是由霍尔元件 放大器 温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的 他能感知一切与磁有关的物理量 又能输出相关的电控信息 所以霍尔集成电路即是一种集成电路 又是一种磁敏传感器 他一般采用DIP或扁平封装 霍尔集成电路具有无触点 无磨损 无火花 低功耗 寿命长 灵敏度高 工作频率高等特点 他能在各种恶劣环境下可靠稳定地工作 注意 电机霍尔是有别于转把霍尔的 两者不能互换 5 电机工作原理 共有6种电流流动方向 于是电机就能换向 并运行 五 电机参数介绍1 电机空载转速 未加负载时的转速 光电式转速表测量 测功机测量 影响转速的因素 电池电压 调速把 限速插头 控制器 电机本体 电机本体 磁钢退磁转速上升机械摩擦转速下降 2 电机的空载电流 未加负载时的电机运转电流 在控制器的正极串入电流表测量 测功机测量 误差偏大 影响转速的因素 电池电压 调速把 限速插头 控制器 刹车系统 电机本体 电机本体 磁钢退磁空载电流增大机械摩擦空载电流增大电机型号不对转速高电流大 转速低电流小 提示 同转速的新旧电机 电流在0 2A内为正常 五 电机常见故障1 霍尔损坏2 霍尔之间的短路3 电机异响4 进水5 线包的烧毁6 线包之间的短路7 线包对壳体的短路 霍尔损坏 霍尔的常识性介绍 判断霍尔损坏 工具法和万用表法 霍尔的更换 电路板和直接焊接 更换注意事项 正负极不要接错管脚不要短路黄绿蓝的顺序不能错 更换后的检测 霍尔检测 用万用表的20V直流电压档 并将红表笔接 5V线 黑表笔分别测三个引线的高低电压 随着电机的转动 三个霍尔应依次出现高低电压的一个转变 则为正常 霍尔的短路常见与轴的出线端 出现破皮情况后造成的霍尔短路情况 用万用表的二极管电阻档 将红黑表笔分别测量三个引线的两两测试 电阻出现异常则短路 高电压 红线电压低电压 黑线电压 电机异响拆开电机后 做如下检测 检查轴承 用手转动轴承 检查磁钢上是否有异物 检查定子上是否有异物电机进水后的处理 拆卸电机 检查霍尔是否正常 检查轴承是否正常 定子表面除锈处理 上油 干燥 自然晾干 吹风机烘干 注意霍尔不可以长时间直吹 相位角的检测接通控制器电源 由控制器给霍尔元件供电 用万用表的20V直流电压档 将红表笔接 5V线 黑表笔分别测三个引线的高低电压 有三高和三低的为60度 反之则为120度 缺相问题 缺相分为主项位缺相和霍尔缺相 表现为电机抖动不能工作 或转动无力且噪音大 电机在缺相状态下工作是很容易烧毁的 霍尔坏了会缺相 相线 霍尔线接触不好会缺相 控制器坏了也会缺相 控制器的原理及失效模式 一 控制器作用及分类1 控制器是电动车的大脑 是用来控制电机的启动 运行 进退 速度 停止以及其它电子器件的核心控制部件 2 控制器的分类按相位角度的不同可分为60度和120度两种 目前有一种新型的控制器可兼容60度和120度相位角 按电压的不同可分为 36V 48V 64V控制器等 目前生产的常规产品 按电机的不同可分为有刷控制器 无刷控制器 有齿电机专用控制器 高速型 二 控制器的结构原理 1 单片机 目前市场主流控制器使用的单片机大致有以下几种 MICROCHIP 美国微芯 公司系列 CYPRESS公司系列 NEC公司系列 PHILIPS公司系列 ATMEL公司系列 控制器运行环境比较复杂 所受干扰严重 为了保证这个系统正常运转 单片机必须要克服干扰问题 2 主滤波电容 控制器运行过程中的温度 100度 控制器的脉宽调制技术所用的调制频率 15KHZ 综合起来对主电源滤波电容的要求就是 高温高频 3 场效应管 简称MOS管 目前电动车控制器用较典型的规格型号有 1010E P75NF08A T430 K3435B P75NF75等等 场效应管的选用直接决定了控制器的发热问题 一般来讲 P75NF75的性能参数最适合控制器应用 P75NF75全球有多个生产基地 例如中国 韩国 摩洛哥 新加坡等 而性能最好的是摩洛哥管 价格也最贵 其优点是开启电压低 导通压降小 导通等效电阻小 峰值电流高 耐压高 4 电源设计 电源部分主要是指将电池电源变换成能供单片机 调速转把和电机霍尔等应用的5V电源 对于控制器的内部电源 为了防止控制器内部或外部短路对电源的损坏 同时也是出于对电源自身的保护 可以把电源设计成独立供电方式 这样既可以防止局部电路 转把 闸把 电机传感器等 发生短路而烧坏控制器 又可以防止电源电压异常升高而击穿外部器件 采用开关电源可以减少发热元件 是比较好的选择 5 控制器的最基本功能完成调速 限流 欠压保护和刹车断电四项控制功能 6 其他附加功能 巡航模式 具有自动巡航和手动巡航两种功能 8秒进入巡航 稳定行驶速度 无须手柄控制 刹车 柔性EABS 低电平 高电平 引入了汽车级的EABS防抱死技术 达到了EABS刹车静音 柔和的效果 完全不损伤电机 解决了现有的EABS利用反向磁场控制带来的噪音和对电机冲击损伤 实现了和普通刹车一样的刹车舒适性 降低刹车噪音 减少机械制动力和机械刹车的压力 大大增加了整车制动的安全性 防飞车功能 解决了无刷控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象 提高了系统的安全性 1 1助力功能 额定功率 350W 控制器根据骑车者脚踏力的大小 速度快慢 给出相应比例的电机动力 实现了在骑行中辅以动力 让骑行者感觉更轻松 电机锁功能 用户在关掉电门锁的情况下 控制器将电机自动锁死 控制器几乎没有电力消耗 对电机没有特殊要求 堵转保护功能 自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态 如过流时是处于运行状态 控制器将限流值设定在固定值 以保持整车的驱动能力 如电机处于纯堵转状态 则控制器 秒后将关闭电机驱动 反充电功能 刹车 减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池 起到反充电的效果 目前我公司已取消该功能 此外还有系统自检功能 语音报警提示功能等 三 控制器的失效形式及原因分析1 控制器的失效从表现形式来看 一般有以下几种 功率器件损坏 控制器内部供电电源损坏 控制器工作时断时续 连接线磨损及接插件接触不良或脱落引起控制信号丢失 2 原因分析 功率器件的损坏 一般有以下几种可能 电机损坏引起的 功率器件本身的质量差或选用等级不够引起的 器件安装或振动松动引起的 电机过载引起的 功率器件驱动电路损坏或参数设计不合理引起的 控制器内部电源的损坏 一般有以下几种可能 控制器内部电路短路 外围控制部件短路 外部引线短路 控制器工作起来时断进续 一般有以下几种可能 器件本身在高温或低温环境下参数漂移 控制器总体设计功耗大导致其某些器件局部温度过高 致使器件本身进入保护状态 接触不良 连接线磨损及接插件接触不良或脱落 一般有以下几种可能 线材料选择不合理 对线材的保护不完备 接插件的选型不好 线束与接插件的压接不牢 电池的反应机理及维护保养 一 铅酸蓄电池的原理1 蓄电池的概念化学电源就是化学能能直接转化为电能的装置 蓄电池就是能把化学能和电能相互直接转化的装置 蓄电池也叫二次电池 2 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 3 铅酸蓄电池的组成部分蓄电池主要由正极板 负极板 隔板 蓄电池槽 蓄电池盖 电解液 硫酸 引出端子 线 限压阀等组成 二 电动车用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型蓄电池 式中 6 表示串联单体蓄电池数 额定电压为12V 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 三 电池的充电1 正常充电电动车的运行过程也是电池的放电过程 电动车运行停止后 应及时对电池进行充电 正常以50 80 的放电深度为宜 以4 6 DZM 10 12型电池为例 正常充电方式如下 第一阶段 恒流1 6A 2 0A充电 电压逐渐上升 第二阶段 电压逐渐上升到59 0 2V 电流逐渐下降到400 30mA 第三阶段 涓流浮充充电 浮充电压55 0V 56 0V 注 正常一次全充电在8小时左右 如果运行 放电 时间短 则整个充电过程也相应缩短 附 各型电池充电参数 四 电池的维护保养及注意事项1 充电器的匹配 随车使用的充电器须有足够的精度和稳压性能 劣质充电器轻则缩短电池寿命 重则损坏电池 2 适宜的放电深度 正常以50 80 为宜 放电深度在30 以下充电 增加电池的充电频次会加剧电池失水 放电深度在80 以上 会加速栅板的腐蚀 活性物质的软化 脱落 特别是电量显示 欠压 指示后 应关断电源且充电后再用 否则靠回升的电压继续骑行会严重影响电池的性能和使用寿命 3 经常及时的充电 电池亏电后存放 会产生不可逆的硫酸盐化 导致电池容量下降 严重影响使用寿命 如果闲置时间越长 蓄电池损坏也越严重 4 电动车不骑行或对蓄电池充电时 应将电门锁处于断开状态 避免耗电和充电不转换 5 冬季电池容量随气温下降而下降 这是正常现象 以25 为标准 一般 10 容量为额定容量的70 冬天应尽量在室温环境下充电 以保证蓄电池充足电 6 大电流放电对电池有一定的损害 所以电动车刚起动 遇爬坡 上桥 逆风行驶及超载时 应脚踩助力 7 在安装过程中不得强硬扳扭及长时间烫焊端子以免端子处爬酸及导致端子腐蚀断裂 8 蓄电池连接线径应符合有关电器安装规定 且布线不得有交叉 重叠和受挤压现象 9 电池组间 电池输出端 的接插件应拧紧 松散的连接会引起电池打火 甚至产生爆炸现象 所以建议电池间的连接采用接插件加焊锡的双保险 10 电池需长时间放置时必须先充足电量 一般每两个月补充电一次 以免电池或胶体电池造成不可逆硫酸盐化 11 雨天骑行 应尽量避免开关和接头淋湿 防止漏电 不骑时应及时关闭电源 所以整车厂对开关 接插件一定要绝缘 12 严禁蓄电池近火 浸水 过热 剧烈震动 碰撞和正负极直接短路 高温季节禁止电池在阳光下直接曝晒 13 蓄电池内的电解液为强腐蚀性酸液 切勿溅到皮肤或衣物上 如溅到皮肤 眼中 须立即用清水冲洗 严重时须送医院治疗 14 对于报废电池应及时并统一处理 五 电动车电池常见故障及其处理方法1 电池漏液的检查与处理2 电池充不进电的检查与处理3 电池变形 鼓肚 的检查与处理4 电动自行车存放一段时间电池不存电的检查和处理5 充电器一充就烧的检查与处理6 新电池装车起动时 仪表显示电压降得快的处理7 落后电池的检查 六 电动助力车用蓄电池使用常识问答1 新购买的电动车使用前是否要对蓄电池进行充电 2 电动车使用时是每天充电还是到欠电时再充电好 3 电动车长期不用时应对蓄电池作哪些处理 4 气候 温度变化对电动车续行里程有无影响 5 电动车续行里程短是不是都是蓄电池的问题 6 电动车骑行时如电量不足还能继续骑行吗 充电器工作原理与故障判定 一 充电器原理与构造1 目前电动车用充电器主要有两段式充电器 三段式充电器和脉冲充电器 其中尤以三段式充电器最为普及 2 三段式充电器结构及其特点较为理想的充电器的结构 其充电过程控制是和开关电源稳压 限流控制结合在一起的 如果单靠设定一个最高电压和限制最大电流的开关电源 这种简单方式虽然也能对电池进行充电 如不人为对充电时间加以控制 则会因过充电造成电池内部的电解液将大量失水 严重捐害电池 充电器是将充电过程和开关电源稳压与限流控制结合在一起的 其原理是在充电电流回路中串入采样电阻 一个大功率小阻值电阻 并有两个电压比较器接在采样电阻上 其中一个比较器检测充电器的最大电流 用来控制充电电流 另一个比较器检测涓充转换电流 当充电电流下降到设定的转换电流值时 比较器控制开关电源的输出电压 使其降到浮充电压 而充电器便可长期接在电池上 进行涓流充电 最高充电电压点 C D B 第一阶段 恒压式充电曲线 电流 电压 时间 时间 A E 起始充电电压点 电池欠压值 恒功率充电器 SP120最大输出功率58 8VX1 8A 106W 初充电时的电流 106W 42V 2 5A 恒定一个怎样的功率 第二阶段 起始充电电流点 最大充电电流 转灯电流点 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 B 起始充电电压点 电池欠压值 A 48V电池 14 7VX4 58 8V C D 48V12Ah电池 12X0 15 1 8A 1 8A E 第二阶段 F 转灯电流点 经验值12Ah电池0 4A 0 4A G 48V电池13 7VX4 54 8V 54 8V 第三阶段 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 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 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 SP200充电器 SP200充电器 KA3842电源芯片 TL431 LM324运放 二 充电器的参数1 充电器的基本参数通常按电池容量及其电压值要求来设定 归为四大参数 起充电压 最高限压 转态电流 浮充电压 2 充电电压总的来说其电压的误差应不大于1 过高的充电电压 会使电池在充电时析气量大幅增加 长期使用另造成电池内部的失水严重 影响电池的使用寿命 浮充电压也按电池的要求 一般12V电池选择在13 8V 14V左右即可 按比例48V电池应选在55 5V左右 3 充电电流通常选定在0 1 0 3C范围 过大会影响电池的寿命 过小也会影响充电时间 选择电流大会增加充电器成本 过小会延长充电时间 4 转态电流的选取要根据电池的容量大小来确定 过大过小都不好 其值过大会影响电池充足电 过小易使电池发生不转绿现象 造成电池过充 由于元器件的本身具有的误差 故转态的误差范围一般小于 50mA 三 充电器对电池的影响1 充电不足由于充电不足使得电池在电解化学反应中阴阳两极的PbSO4不能完全转变为海绵状Pb与H2SO4 由于Pb和PbO2活性物质的减少使得电池在放电时容量减少 而长