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1、电动车原理及维修第一节 电动车整体构造 电动车整体构造其实很简单基本上是在自行车的基础上加上“四大件”电池、控制器系统、电机、充电器就成为一个简单的电动车。由电池提供能源通过控制器供给电机电能电机把电能转换为机械动能驱动电动车行驶。控制器系统是电动车的大脑全面检测各组件状态根据骑行者的指令准确控制电机的起动加速、减速制动。严格保护电池电机不受大电流冲击延长电池及电机的寿命同时保持控制器自身正常运行。第二节 电动车“四大件”1、电机 A、电机分类 电动车一般使用直流电机有很多品种不同形式的电机其特点也不一样。且根据不同使用环境与目的使用不同的电机。现将电机的、分类与特点介绍如下。此处涉及的电机都
2、是旋转式电机。旋转的部分叫转子不转的部分叫定子转子和定子之间靠磁场同性相斥、异性相吸的作用力作相对运动。直流电机转子和定子的磁场可以全部由线包也叫线圈、绕组产生也可以一半指定子或转子之一使用永久磁铁。由此直流电机可以分成串激电机和永磁电机两大类。串激电机的转子和定子磁场全部由线包绕组产生定子绕组产生恒定方向的磁场也叫激磁磁场。永磁电机的转子和定子磁场其中一个由线包绕组产生一个使用永久磁铁。按照电机的通电形式永磁直流电机又可以分为有刷电机和无刷电机两大类。如按转速分可以分为高速电机大于2000 转/分与低速电机小于 2000 转/分。从电机本身带不带齿轮减速机械装置又可以分为有齿、无齿电机。高速
3、电机用于电动车需要经过齿轮减速一般为有齿电机低速电机一般为扭矩输出不经任何减速的无齿电机。但有些转速稍高的低速电机可以经过电机外加减速装置减速这在代步三轮车中经常使用这种链条传动的小轮带大轮盘的方式噪音较小效率还是比较好的。目前电动自行车上使用的电机普遍采用永磁直流电机。由于不采用线圈激磁的方式就省去了激磁线圈工作时消耗的电能提高了电机的机电转换效率这对使用车载有限能源的电动车来讲可以降低行驶电流延长续行里程。笼统地讲无刷电机的效率高于有刷电机高速电机的效率高于低速电机有齿电机的扭力高于无齿电机货运大功率三轮等串激电机普遍使用行星减速机构。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
4、、有刷有齿、无刷无齿、无刷有齿。如果将电机、辐条、车圈做成一体有个另外的名字叫一体化轮毂电机。电机辐条、车圈分开的受冲击时缓冲性好于一体化的但坚固程度不如一体化的。有刷电机串激电机也是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不是圆柱状。有刷电机里面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此称为碳刷。碳刷易磨损应定期维护更换并清理积碳。在有刷电机里面装置并保持碳刷位置的机械导槽叫刷握俗称碳刷架。换向器具有相互绝缘的条状金属表面随电机转子转动时条状金属交替接触电刷的正负极实现电机线圈电流方向交替变化完成有刷电机线圈的换
5、向。无刷电机没有电刷和换向器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。目前电动车行业内使用的无刷电机普遍采用有位置传感器的无刷电机。位置传感器大部分采用霍尔器件。位置传感器和定子绕组是固定不转的转子是永久磁铁磁铁经过转子位置传感器后霍尔器件产生一个脉冲。控制器根据转子位置传感器提供的信号改变电机里面线圈电流的方向。B、电机的特点 电机形式 传动形式 电机效率 爬坡性能 维护周期 维护内容 骑行噪音 无刷无齿电机 无刷低速外转子电机、直接驱动 中 一般 无 无 小 无刷有齿电机 高速无刷电机、行星齿
6、轮减速 高 好 3 年左右 润滑齿轮 中 有刷有齿 高速有刷电机、2 级齿轮减速 中 好 1 年左右 更换碳刷、润滑齿轮 大 有刷无齿 低速有刷外转子电机、直接驱动 低 差 2 年左右 更换碳刷、清理积碳 小 2 控制器 控制器分类 控制器按照与之相配的电机不同可分为:有刷控制器和无刷控制器两类.按照功能不同可分为普通型和智能型两类。智能型一般具有助力、定速等功能。按照电路形式可分为纯硬件型和软件型两类。纯硬件简单、造价低软件型造件高但功能齐全可靠性更高 3 电池分类 电动车常用电池可分为铅酸电池、锂电池、镍氢电池。铅酸电池重量大、体积大、性能稳定但对充放电要求严格。镍氢和锂电池重量小体积小但
7、价格贵。铅酸电池又可为普通铅酸电池和胶体铅酸电池。胶体铅酸电池的电解质为胶状其优点为自放电小比普通电解液及密封电池更耐贮存。由于胶体内电阻小因此耐浓度放电性能好。由于耐充放性能优良所以又有相当好的恢复性能。耐低温在低温条件下使用比普通铅酸电池效果好。允许环境温度为-2550 度。4 充电器分类 按照电路结构分为恒流充电器、恒压充电器、恒压限流充电器、智能三阶段充电器、快速脉冲充电器等。其中智能三阶段充电器性价比最高用量最大。按照电压高低可分为 24V、36V、48V三种。按与之相配的电池容量大小可分为 10AH、20AH 两种。按照充电形式可分为串联式充电和单体均恒充电两种。其中串联式充电性价
8、比高用量大单体均恒充电效果最好能明显延长电池寿命但造价高。第三节 电动车其它部件 电动车其它部件包括速度表、电量显示表、灯控系统、整车总成线、助力系统、机械传动系统。第四节 维修工具、仪表、专用设备、仪器 1、万用表 万用表是三用表的约定俗成叫法。所谓三用一般指测电阻、交直流电流但是一般指针式表只能测直流电流而数字式表交直流都可以测试。交直流电压。A 使用指针式万用表应注意如下事项 1 测量电流和电压时应首先选择挡位千万不能旋错挡位然后再测。如果误将电阻挡或电流挡去测电压就极易烧坏电表。万用表不用时最好将挡位旋至交流电压的最高挡。还要特别注意测试直流大电流时红表笔的插孔位置用完后立即插回到原V
9、A 位置。2 量直流电压和直流电流时注意“”“-”极性不要接错如发现指针反转应立即调换表笔避免反向时间长了损坏表头。3 如果不知道被测电压或电流的大小应先用最高挡而后再选用合适的挡位来测试以免表针偏转过度而损坏表头。在线带电测量时不能带电转换档位。4 测量大阻值电阻时不要用手同时触及元件两端的裸露金属部分以免人体电阻数十千欧姆与被测电阻并联使测量结果不准确。5 测量电阻时一般先进行电调零将两支表笔短接调“零欧姆”旋钮使指针到 0 位置。如果顺时针调“零欧姆”旋钮至最大指针仍然达不到0 点这种现象通常是由于表内电池电压不足或者表笔插头接触不良造成的应插好表笔插头并换上新电池方能准确测量。6 要测
10、量通过电的被测对象如电解电容应先放电然后再进行测试。充有高电压的电容放电可用220V 白炽灯泡对其进行放电。7、使用数字式万用表参照指针式万用表应注意事项的 1、3、4、6 项。数字表内仅用一块 9V 或 6V 的电池无论那个档位都需要电池支持。电压档可以精确到小数点后二位。这在维修调整充电器和蓄电池时非常有用。需要指出是数字表内部电池消耗到临界状态时读数偏差很大要及时更新电池。B 数字式万用表各档位的含义是 1 V:表示的是测交流电压的档位.。单位是伏特 V-:表示的是测直流电压的档位.。单位是伏特 mA:表示的是测毫安级直流电流的档位.。单位是 毫安 A表示的是测安培级直流电流的档位。单位
11、是.安:表示的是测量电阻阻值的档位.。单位是欧姆:表示的是测量二极管管压降的档位也可以测量晶体管的参数以及导线的通断。2 数字式万用表的红笔表接到内部电路正极黑笔表接到内部电路负极.。3 测量 12v 或者 6v 的单个电池要求使用直流 20V 电压档。4 测量 36v 或者 48v 的电池组要求使用直流 200V 电压档。5 测量普通整流二极管时正常情况下正向参数值应为400 到 700 之间。反向测量时显示为 1。6 当万用表处于电流档或电阻档时切忌测量电池电压或220v 交流电否则将严重短路烧坏万用表 2 专用调试电源、专用调试电源可替代电池其优点有36V、48V 通用具有短路保护过流保
12、护当电动车电有短路现象时不会引起线路燃烧控制器正负极接反也不会损坏控制器。详细使用方法见使用说明书、WS-2B 电动车性能检测仪能检测出电动车和充电器的主要性能参数 8 项参数初步确定电动车和充电器是否有故障以及故障的范围。而且不用拆卸一个螺丝。可以测量电机的空转的电流电动车的骑行电流电动车的起动电流控制器的欠压保护充电器的低压高压充电电流转灯电流等。详细使用方法见仪器使用说明书、WS-1F 无刷驱动系统检测配线仪是一台智能化的多功能仪器。它集 1 位置传感器霍耳检测2 电机电角度 60 度 120 度检测 3 电机线圈检测 4 电机功率检测。5 无刷控制器检测 60 度120 度等功能于一体
13、最实用的功能是准确快速地完成控制器与电机的自动配线 15 秒左右。并且显示出来。更换一个无刷控制器只需5 分钟。详细使用方法见仪器使用说明书 电动车控制器技术问答 什么叫电动车控制器答电动车控制器是控制电机转速的部件也是电动车电动系统的核心具有欠压、限流或过流保护功能。职能电动车控制器还具有多种骑行模式和整车电器部件自检功能。电动车控制器是电动车能量管理与各种信号处理的核心部件。无刷电动车控制器和有刷电动车控制器有什么区别 答因无刷电动车控制器依靠电子换相所以其控制方式较之有刷电动车控制器困难的多其电路的复杂程度远高于有刷电动车控制器其制造成本及工艺远高于有刷电动车控制器。电动车控制器在电动车
14、当中起何作用答主要控制电机的转速同时兼有多种保护功能如欠压保护、限流保护、刹车断电等捷能电动车的电动车控制器还有自检保护等其它保护功能。电动车控制器的电机线与电源线哪两根是相通的答电机的正极线与电源线的正极线相通其实就是一根线。什么叫电动车控制器的限流保护答限流保护电路时对电动车控制器输出的最大电流进行限制以保护电池、电动车控制器和电机等允许范围上的大电流以免电流过大对上述器件造成损坏。电动车控制器的限流的测试有哪些方法答 A。去掉刹车断电的功能保持机械刹车功能然后把电流表置 20A的直流电流档上拔开电动车控制器的正极线把电流表红黑表笔串联在电池正极与电动车控制器正极之间在正常运转到最高速时缓
15、慢制动电机这时会有一个最大电流值即可测出限流值。B 接上电流表后上车骑行得到的最大的电流。电动车控制器的限速时何原理有何用处在限速时是否浪费效率答国标规定电动车的最高时速是 20 公里/小时所以很多厂家为了满足客户的要求加上的限速线开关。在限速状态时车速不会超过 20 公里/小时调解后可以达到最高时速。其原理就是限制电动车控制器对电机的输出电压不能达到最高电机不会实现最高速度从而达到限速的目的。在限速时对效率的影响很小。什么是限速电位器答从电动车控制器的限速线上加一可调节的电位器使其达到调节电机最高速度的目的。加限速电位器的意义何在答目前市场上的电机多种多样不同的电机其转速有很大区别况且即使是
16、同一种电机其转速也略有差别而且还有轮径不同的因素所以车的最高时速差别很大这样就早晨给电机配电动车控制器时如果用传统的接插件每一种电机就要调一次阻值而且有时所需的阻值不一定存在这样不但麻烦而且很难做到明确及兼容性所以加上一个调节电位器后就能兼容各种电机又能调节准确。电动车控制器的限速电位是怎么样使用的答当顺时针拧电位器到底时为解除限速状态当逆时针拧电位器到底时限速限到PWM 波形的 50电动车控制器若不能设置限速电动车厂家自己设置20km/h 限速怎么办答可以打开转把在产生高速的磁铁上用 502 粘一个厚直片使转把不到最高速区就可以了。什么叫欠压点它的功能在那些电路中实现答 定义电源电压降到低于
17、此点时电动车控制器进入欠压保护状态即电机停转且欠压灯亮。B 不同型号产品欠压电路不完全相同也不一定在电动车控制器中智能型都在电动车控制器单片机中。电动车控制器通常设置的欠压点是 31.5V 此数据是怎么产生的答每节电池的欠压点时 10.5V 3 节电池便是 31.5V。设置欠压点的目的是保护电池防止过放电。电动车控制器在欠压点时就断电了。什么叫欠压回升值此参数有什么重要的意义答定义系统进入欠压保护后若电源电压回升高于欠压点系统并不立即退出欠压态而是电源电压必须高于欠压点的一定幅度系统才能恢复正常退出锁定即系统欠压保护具有滞后性此欠压回升幅值即为欠压回升值这是一项重要的保护功能对保护电池是及为必
18、要的。检测要求 2.5V3.0V 调整此值一般不需调整在设计和生产的过程中就已经保证了此参数的准确。电动车欠压了是不是停一会等电池回升后仍然能继续骑行呢答不能智能型电动车控制器具有欠压回升监控功能只有超过欠压值 2.53V 时才会正常骑行以保护电池不会过放电而遭到损坏。电动车控制器的欠压点的测试由哪些方法答测量电动车控制器的欠压点时需要一块可调的直流电源 2036V 将万用表并联在正负极两端从高向低调整直流电源电压直到电动车控制器欠压保护为止测得的电源电压即为欠压点。一般在车上很难进行测量。电动车欠压指示灯亮了电动车控制器也不再给电机供电整车处在欠压保护状态但取下电池测得实际电压为 33V 是
19、不是电动车控制器的欠压不准确答不是电动车控制器的欠压不准确。这时电池欠压回升后的电压值一般可达到 23V 最高可达到 35V 左右这是电池正常的特性是一种很重要的电池保护功能。为什么会出现欠压回升的情况答当电池接近欠压点时整车在骑行过程中电池内阻要有压降分掉一部分电压达到欠压值时欠压保护功能即工作给电机断电。而不骑行时测得的实际为空载电压所以这样测得的结果就是高于欠压保护设定值。为什么有的电动车控制器在灯头上车容易出现欠压的情况答很多类似一体化电动车控制器的车型都有这种可能因为其电动车控制器安装在车头上电源线、电机线都比较长有的电源线太细不能达到 1.5mm 以上所以线上的内阻较大在线上会产生
20、 24V 的压降。建议尽可能装分体电动车控制器车型实在不能解决使得电源线和电机线尽量为 1.55mm 另外所有的插件要确认插件接牢靠尽量使用半径 4 弹头蛋壳。为什么要加刹车二极管答因为大多数接刹车尾灯的线束其刹把相当于尾灯的开关。当刹车时相当于开关闭合此时灯泡会亮但灯泡的供电电压一般是电池电压。拿 36V 电池来说等于在刹车时刹把中有 36V 的电压通过刹把信号线将通过 36V 电压造成电动车控制器工作不正常甚至于损坏。如果在刹把信号线与电动车控制器间加一个二极管利用二极管的正向导通、反响截止的特性等于在刹车时 36V 电压加在二极管的负极上相当于截止状态 36V 不会串联进电动车控制器中。
21、是否可以在电动车控制器内部加极性保护这样可以比避免由于电源的正负极反接引起的电动车控制器烧毁答没必要因为电极反接的现象极少而保护继电器的成本相对来说就太高了而且对可靠性不利。当然操作者一定要尽量避免这种操作失误。另外电池盒接线柱的正负极排列也没有标准规定大家在不同的车互换电池时一定要测量正负极以免烧毁电动车控制器。为什么有些智能电动车控制器不能检测电机好坏答只有无刷电动车控制器才能检测出无刷电机而且只检测霍尔的好坏和相角不能检测效率、扭矩等参数指标。要检测这些只能用测功机和其他专用设备。为什么电动车控制器自动退出自检后有的指示灯不停的闪烁答说明有的配件坏调了。比如欠压闪烁说明转把一直处于高电位
22、有可能是坏了。有的智能电动车骑行过程中突然颠簸之后出现所有的指示灯闪动而后拧转把不起作用的情况是怎么回事答这是自检现象。由于颠簸时电池和接线柱离开整车断电了由于转把还处于到拧到最大的位置进入了自检保护状态。之后会自动退出不影响骑行。同时也要考虑电源的接线柱是否拧紧电源品字形插头有无变形而造成接触不好。智能型电动车电路板灯全亮或全不亮或有几个亮但整车骑行功能正常是什么原因答这种现象很可能随每次开电源锁而产生不同的随机现象是典型的电动车控制器对面板指示灯的通讯故障不一定是电路板故障多为线束的1、2 号线通讯功能连接不实或磨段造成的应主要检查连接线。传感器与磁环都接好了方向也对只是还没有助力也自检不
23、到助力信号是怎么回事答首先看助力传感器和磁钢的距离是不是在 25mm 之间如果距离过大就没有信号调整其距离直到合适如果还没有就要检查助力传感器到电动车控制器的连线直到解决为止。为什么在正常骑行时电量指示灯显示满电状态而在刚一启动时就有一两个灯灭掉答启动时电流大可以达到15A 左右即电动车控制器的现流值整车回路产生较大的压降可以达到 3V 以上所以电量显示就认为电量不满了就会灭灯。而正常骑行时骑行电流只有 35A 整车压降小了电压指示也恢复了。有一辆电动车装上了助力传感器后只有反转有助力正转助力不起作用这是怎么回事怎么办答这是将与传感器对应的磁环方向装反了造成的。将磁环箭头方向向着车的骑行方向安
24、装就可以了。注意传感器及磁环都应该安装在车的右侧如果由于车型原因有的厂家把他装在左侧了则磁环也应该反着。说明目前捷能电动车的电动车控制器提供的是 SA 型传感器具有正反转识别的功能以防反向助力造成不安全。转把通常 1V4.2V 为什么在调速信号为 5V 时电动车控制器不能工作答这是智能电动车控制器设置的保护功能防止转把坏时飞车。正常的转把式不可能在 4.8V 以上的当电压高于 4.8V 时电动车控制器会认为是转把坏了电动车控制器直接给电机断电了所以不能正常工作。电动车控制器自身功耗有多大是否对电动车续行里程造成影响答控制自身功耗小于 25W 耗电是很少的对电动车的续行里程影响很小几乎可以忽略。
25、如果电动车控制器出现为接电子式的刹车是否可直接改为单线的来使用答对电动车控制器而言可以只出信号线但必须是低电平刹车形式刹把必须接正负极以给刹把的霍尔器件供电。有些电动车控制器刹把出线为一根单线是何道理答局限于机械刹车电动车控制器刹把出线为一根单线是刹把信号线装车时在整车的线路中再找一根地线来实现刹把的功能。有刷电机控制器电机线接反会出现什么情况答低速电机反转高速电机不转。因为有超越离合器但能听见内部有转动的声音对电机是没有任何损坏的。电动车控制器的电源线接反会造成什么后果答电动车控制器烧毁或烧断电源保险这是应严格杜绝的。有刷电动车控制器与有刷电机是否存在匹配关系答匹配主要取决于各自的功率必要时考虑高速还是低速电机其它没有太严格的匹配关系。无刷电动车控制器与无刷电机匹配理论上有多少接法有何种技巧尽快匹配成功答有 36 种接法只能亲自调试。A 120 度相角的电机只有 6 种接法是可以正常转动的三种正转三种反转 B 60 度相角的电机有 2 种接法是可以正常转动的。一种正转一种反转。电动车控制器中所有负极线地线是否共地其中哪些是相通的答是共地的除电机的负极线外所有的负极线都是相通的。.