电动自行车电器系统方案

1、 电动自行车电气系统 电动自行车电气系统配置从以下几个方面介绍：一。电动自行车电池常识虽然动力电池的种类很多，有铅酸电池、镍氢电池、锌空气电池、锂电池等，但目前市场上消费者使用的电动自行车绝大多数还是使用铅酸（ pbA) 电池。到目前为止，飞利浦生产和销售的所有电动自行车都是密封铅酸电池。型号为6DZM10（/T 102622001 ） ，含义：6单节电池串联个数； DZ电动助力型； M密封的； 102小时额定容量。那是12V / 10Ah。1、电池的结构主要由正极板、负极板、隔板、电池槽、电池盖、电解液、电极端子组成。(1)电极板：二氧化铅(pbO 2 )附着在正极板栅上，海绵状纯铅(Pb)

2、附着在负极板栅上。正极板表面的化学反应比负极板表面的更剧烈。为了保证充放电过程中正极板两侧的化学反应更加均匀，每块正极板始终夹在两块负极板之间。即电芯的正极板总是比负极板少一个。(2)隔膜：夹在正负极之间的多孔绝缘片。其作用是防止正负极板短路，使电解液充分渗透到极板之间。密封式免维护电池隔膜大多采用超细玻璃纤维隔膜。(3) 电解液：它是硫酸和蒸馏水的混合物。电池在标准温度 20C 下充满电时，其比重应为 1.28。不允许使用工业硫酸和含有杂质的非蒸馏水。否则，电池的性能会受到杂质的影响。(4)外壳：密封免维护电池基本采用ABS塑料，耐酸、耐热、耐冲击。单个电池用作电解槽。(6) 电池盖和螺纹液

3、孔塞、安全阀、正负极端子。飞利浦使用的正极和负极端子铜片宽 6.3 毫米，长 8 毫米。配合或焊接的质量有保证。2.铅酸电池的工作原理当电池连接到直流电源充电时，电池将电源的电能转化为化学能并储存起来，这个过程称为电池充电。电池的两端接上负载后，将储存的化学能转化为电能，这个过程称为电池的放电。电池充电后，正极板上的活性物质变成二氧化铅，负极板上的活性物质变成天鹅绒般的纯铅。一个电阻（负载）接在电池的正负极上，电流从正极流向负极。在硫酸水溶液中，部分分子分解为氢离子（H + ）和硫酸根离子（SO 4 2- ）。电池放电时，氢离子向正极移动，化学反应式为pbO 2 +2H + +H 2 SO 4

4、 pbSO 4 +2H 2 O-2e硫酸根离子向负极移动，化学反应式为pb+ SO 4 2 pbSO 4 +2e多余的负电子从负极流过电阻器（负载）并返回正极板。这样，当电池放电时，硫酸与二氧化铅结合生成两个水分子，使电解液的浓度和比重降低，正负极板上的活性物质变成硫酸铅。硫酸铅的体积和电阻远大于极板上的活性铅和二氧化铅。铅、二氧化铅和硫酸铅的一分子体积比为18:26:49，所以极板上的铅和二氧化铅放电后变成硫酸铅，体积大大增加。如过度放电、硫酸铅过度膨胀，都会损坏极板。电池充电时，在电流的作用下，电解液中的硫酸根离子向正极移动，与水发生反应，将水中的两个氢离子置换成硫酸，析出氧离子。此时氧离

5、子失去两个电子变成气体，从正极析出，即： 2 SO 4 2- +2H 2 O=2H 2 SO 4 +O 2 +4e同时，氢离子向负极移动，获得电子后中和成氢，在负极板上析出，即：pbSO 4 +H 2 =H 2 SO 4 +pb正极板上的反应式为2 pbSO 4 +O 2 +2H 2 O=2pbO 2 +2 H 2 SO 4在充电过程中，水被吸收生成硫酸，使正极还原为二氧化铅，负极还原为绒毛状铅。结果，电解液的浓度和比重增加，电池的电阻降低，端电压升高。充放电循环过程中的可逆化学反应式如下：pbO 2 +2 H 2 SO 4 +pb = pbSO 4 +2H 2 O + pbSO 4正极电解液

6、 负极电解液 正极电解液 负极三、动力密封铅酸蓄电池技术要求（1）质（重）能比更高；目前一般可以达到30Wh/kg，但铅酸电池与镍氢、锂电池等一些新型电池相比是最低的，但与过去相比，有了很大的提高。其放电容量根据行业标准以两小时放电率表示。即时间（小时）和放电电流（安培）的乘积。(2)充放电循环寿命要长；根据/T 10262-2001 电动自行车密封铅酸蓄电池标准。在255C的环境下，以1.0 I 2 (A)的电流放电1.40h，然后以16.00V的恒压和0.3 I 2 (A)的限流对电池充电5.60h。以上是一个循环寿命次数。不应少于350次。(3) 组合一致性；目前电动自行车基本采用12V

7、3一组，工作电压为36V。由于三节电池串联充放电，三节电池的一致性对循环寿命影响很大。标准规定，循环寿命试验中的电池在放电100次、150次、200次时，测量并记录放电1.40h时的电池端电压。按下列公式计算电池端电压差不应高于0.40V。U=EQ F(U1+U2 +U3,3)式中： U 1第100次放电1.40h时端电压的平均差，V； U 2 第150次放电1.40h时端电压平均差，V； U 3 第200次放电1.40h时端电压平均差，V。在生产车间的实际检查中，电脑是自动选择的。保养时根据放电容量进行选择，使用一段时间有效。(4)自放电率要小；标准中的定义是电荷保持特性。电池充满电后，擦拭

8、表面，在温度为 255C 的开路中放置 28d，然后以 2h 的速率进行容量测试。放电，容量保持率不应低于85%。由于电池存在自放电现象，在生产周期和销售过程中，一旦电池距离生产交货日期超过一个月，就要注意及时补充。存放时间长的电池，由于极板上有氧化层，应充电排除后才能正常使用。二。充电器基本技术要求为了满足电动自行车电池的正常循环使用，必须配置合适的充电器。充电器将220V市电（交流电）转换成适合电池电压的直流电源，既不会对电池充电不足也不会过度充电。自动装置。目前充电器有几种类型：变压器降压充电器、开关电源三段式充电器、开关电源脉冲充电器。1、飞利浦采用开关电源三段式充电器。开关电源充电器

9、通过高频功率管和高频变压器降压，电子元件体积小、重量轻、效率高。高频开关电源是1980年代发展起来的高新技术成果，目前广泛应用于彩电电源。就其电路原理和电子元器件的可靠性而言，应该说是比较成熟的。充电器充电过程的三个阶段是恒流、恒压和浮充。适用于36V/10Ah电池充电器。开始充电时0.2C(I 2 )，以1.8A电流恒流充电。在此过程中，充电器的输出电压逐渐升高。当上升到44.1V（43.8V44.1V）时，转为恒压充电。在恒压充电过程中，随着电池端电压的逐渐升高，充电电流逐渐减小。当充电电流降低到500mA（即基本充满）时，充电器必须自动将充电电压降低到500mA。 41.4V（41V41

10、.4V）。此时进入小电流（250mA300mA）的浮充状态。在这种状态下，即使长时间充电，也不会损坏电池。充电参数要求（36V/10Ah）2、电动自行车充电器是类似的无人看管、长时间使用的家用电器。其阻燃性能；火灾危险测试要求，电气强度；漏电流等项目是一些需要按照国家标准GB4706.18-1999执行的要求。飞利浦使用的充电器外壳是铁壳。 I 类器具：其防触电保护不仅依赖于基本绝缘，而且还包括额外的安全预防措施。保护措施是在基本绝缘失效的情况下，可触及外壳连接到设施固定布线中的保护接地导体。因此，电源线的三极插头（Y型接法）必须插入带有保护地线的家用插座。未经授权不得擅自更改。充电器上有一个

11、电源开关，可以防止用户长时间将充电器连接到电源，或者通过插拔电源插头来切断电源。由于采用了防护等级更高的铁壳，外壳的阻燃性能是毋庸置疑的。但是，电源线和插头以及充电线和插头必须是经过国家认证（3C认证）的品牌。插头的注塑材料一般采用35P硬质阻燃聚氯乙烯材料（PVC -V ）。3、充电器原理框图如下：4 .电路原理图和元件布局如图1和图2所示：三。驱动用直流电机电动自行车的驱动方式由2000年前刚刚采用的三种驱动形式组成：后轮摩擦驱动结构、中轴电机链条驱动结构和后轮毂电机直接驱动。到目前为止，大多数都是由轮毂电机直接驱动的。飞利浦生产的所有电动自行车都是这种类型。电动自行车额定负载的计算公式：

12、运行阻力 F=F G +F Q +F i +F j在哪里：滚动阻力 F G = K/rW （其中 K 为滚动摩擦系数，r 为车轮半径，W 为总重量）空气阻力F Q = 1/2C d SV 2 （其中为空气密度，C d为空气阻力系数，S为迎风面积，V为车速）斜坡电阻 F i =Wsin （其中：为倾斜角）加速阻力 F j =F j1 +F j2 （其中：F j1为平移质量的惯性阻力，F j2为旋转质量的惯性阻力）电动自行车风力小于2-3级时；在平坦的地面上行驶；负载为75kg；恒速20km/h时，额定输出功率约130W。因此，电机的额定功率一般为180W。由于实际行驶速度大多在20km/h以上，

13、接近200W240W。综合考虑整车重量、电机效率、电池放电率等驱动系统因素，选择36V电压等级。轮毂电机一般有以下几种：有刷电机轮毂（高速齿轮电机、中速齿轮电机、低速无齿轮电机）和无刷电机轮毂。下面给出一些介绍。1、无刷电机原理图如下：由于无刷电机系统结构复杂，电机的通用性和控制器的可靠性较差。人们担心的有刷电机的电刷和换向器在实际使用中的寿命超过2000小时。加上价格和成本等原因，无刷电机的使用越来越少，有逐渐退出使用的趋势。目前，飞利浦生产的所有电动自行车都使用有刷电机。2、前面概述中提到，有刷电机有高速有齿、中速有齿、低速无齿三种。高速电机轮毂在过去几年中使用较多。其电机转速高达3000

14、转以上，经二级正齿轮减速，最后通过单向离合器输出。 20寸轮毂的一般转速应该是205转/分。由于其随动特性好、重量轻、效率高、负载比较硬、骑行方便等特点，更适合作为电动自行车的驱动电机。噪音大，传动机构的齿轮离合器易磨损，故障率高，维修困难，电机价格高，因此在与低速电机的竞争中，自行车也停止使用高速电机。目前生产的电动自行车大多使用低速无齿轮电机。由于使用的稀土（NdFeB）永磁材料的最大磁能积（BH）为326-342KJ/m 3 ，磁钢的厚度从3mm增加到5mm。电机工作点的效率已经能够达到0.75以上。虽然其外载特性比较软，迎风行驶、爬坡和起步性能较差，但具有噪音低、结构单一、故障率低、维

15、修方便、价格低廉等优点。因此在整个电动自行车行业中占有很大的比重。其维修主要是更换碳刷，规格为61020；更换轴承6002Z；清洁和清洁换向器。中速电机轮毂的结构与高速电机轮毂类似。电机转速1000转以上，通过行星齿轮减速和单向离合器输出扭矩。中速电机轮毂具有兼顾高速电机和低速电机优缺点的特点，仍然受到部分消费者和厂家的欢迎。因为价格比低速电机贵，而且由于结构比低速电机复杂，所以故障和维修率也高一两个百分点，所以总的使用量并不大。3、无齿轮低速电机轮毂特性曲线：四。控制器技术要求由于在驱动系统中使用了电机，所以还有两种形式。所以控制器也有两种：一种是无刷电机控制器，系统比较复杂，另一种是有刷电

16、机控制器比较简单，用的比较多。飞利浦公司采用全有刷电机控制器。 .控制器的基本功能是调节速度。直流电机的调速采用调压调速。过去是通过改变串联电阻值来进行的，效率比较低。近年来，由于电力电子技术的发展和成熟，利用场效应晶体管（功率MOSFET）等电子功率器件通过脉宽调制（PWM）来调节输出电压。以下仅介绍我司使用的部分有刷控制器：1、带大灯的简易控制器：集电机调速、电量显示、大灯于一体。所有控制器都应具有欠压保护功能（一般为31.5V）、限流保护功能（我司设置为15A）、抱闸断电功能（我司现将抱闸接低电位信号） .与控制器一起使用的调速器现在几乎完全是“霍尔”调速器旋钮。起初电位器容易磨损，后来

17、改进为光控，但时间长了容易脏，影响光控信号。 “霍尔效应”是基于磁感应原理：当改变磁场强度时，“霍尔元件”会改变产生的“霍尔电位”。所谓的“电子刹车杆”也是利用了“霍尔效应”。霍尔开关一般输入工作电压为5V，输出为14V。但需要注意的是，一旦地线悬空，车把上的输出端为高电位，即控制器对电机有输出，车轮转动！这一点在维修时要特别注意，以免误判。电量显示其实就是电压指示，用发光二极管（LED）点亮来指示相应的电量：控制器外接电路原理如下：2、带豪华仪表盘的控制器：现在用的比较多。这样，除了满足上述控制器的一些基本要求外，还有车速显示。仪表板上的车速显示有两种：一种是机械式里程和车速表，利用前轮的转

18、动带动软轴显示车速和里程，与控制器无关。另一种是利用控制器的输出电位与地电位之间的电位差作为信号来对应车速。另外，手柄工作的5V，手柄输出的1-4V，刹车时的信号，都是保证正常工作的必要条件。由于目前电动自行车上使用的电动门锁质量参差不齐，有些锁的触点接触不好，容易发热导致故障。另外，电动门锁与控制器距离较远，主电路来回走动，造成电压降增加损耗。因此，我们在此类控制器中统一添加了继电器。控制器外部电路示意图为了维修方便，我公司的控制器原则上是通用的，在出线连接器上采用统一的规格和形式。以“新飞利浦快艇”控制器为例，见下图：主要是了解和掌握这些六芯连接器的线序排列和作用。在维护中，一些问题会很容易解决。另外，如果仪表中的转速显示是电子的，六芯接头应改为：添加了速度信号。并且这些控制器与线束配合使用。3、有刷控制器的电路原理图如图3所示，供参考。四。车辆线束和电气配置由于新型电动自行车配备了仪表板、大灯、前后转向