手册大全--电动自行车知识及维修手册大全--全册.doc

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电动自行车知识与维修手册第一章电动自行车的概述1第二章电动自行车的构造3第三章电机7第四章蓄电池14第五章充电器24第六章控制器27第一章电动自行车的概述第一节电动自行车的三次历史机遇一百多年来，电动车在历史发展中经历了几次重大机遇。第一次发生在一百余年前。由于但是电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运输还没有普及，使电动车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。第一辆电动车（三轮）是由法国人古斯塔夫、土维在1881年制造出来，此后三四十年间，电动车在当时的汽车发展中占据重要的位置。世界上首辆车速超过100公里/小时的汽车就是电动车，那时1889年由比利时工程师卡米尔设计的名为“从不满意”的铝制车身汽车，现在保存在法国贡批尼博物馆中。到了1890年在全世界4200辆汽车中，已经有38％是电动汽车。到了1911年，就已经有了电动出租车在巴黎和伦敦的街头运营，到了1912年在美国有至少3.4万辆电动车运行。由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性，电动车渐渐被人们忽视。直到上个世纪七十年代石油危机的爆发，给世界各国很大的打击，开始考虑代替石油的其他能源，包括风能、太阳能、电能等可再生资源。因此从政治经济方面考虑，才又给了电动车第二次机遇，又一次被人瞩目。第三次机遇始于世界各国对环境保护问题的高度关注，因此开发生产零污染的交通工具成为各国所追求的目标，电动车的无（低）污染优点，使其成为当代交通工具发展的主要方向。第二节电动自行车的优点近年来，电动自行车越来越受到广大消费者的青睐，产销量逐渐上升，是什么原因能如此的吸引消费者呢？健康环保电动车受到广大环保人士的一致推崇，他们对燃油尾气深恶痛绝。尾气中含有大量有害物质危害人体，特别是少年儿童的健康，以电代油，无尾气污染，低噪音。此外，电动自行车还保留了其良好的运动特性：轻松用脚踩，累了用电行，将健康的运动和交通完美地结合起来，克服了骑自行车容易疲劳的缺点。另外，医学认为中老年人及部分慢性病患者如肾病、肝病、糖尿病、心脏病、关节炎等患者，不宜过分疲劳。电动自行车将“被动疲劳”化为“主动健身”，能增进健康。26 节能广泛使用电能是世界性的大趋势，我国水利资源丰富，核工业化发展迅速，大中城市能源结构也在变化。电动自行车百公里耗电不大于1.0度（kmh），为使用者省去了一大笔交通费用。而且电动自行车还可以在夜里充电，白天骑行，这对国家电业起到了削峰填谷的作用。安全方便电动自行车在非机动车道上行驶，速度不宜过快，有严格的限速规定，易操作，安全性好。几乎所有的人都可以迅速掌握电动自行车的骑行方法核注意事项，使用十分发表。以电作为能源的电动自行车，可随用随充，充电器全自动设计，无需看管。真正为广大用户省心又省力。低费用电动自行车每百公里电耗小于1.2度，约0.7元，仅为摩托车能耗的10％，使用费用和维修费用都很低。随着油价上涨和电价下调，这项优势将更加明显。这些大大降低了许多顾客在交通运输上的花费。时尚新颖如今，许多电动自行车外形都十分美观、大方，颜色绚丽多彩，新品新款层出不穷，让大多数人在行进过程中，感到了现代生活的情趣和惬意，达到时尚性和实用性的和谐统一。第三节电动自行车的类型电动自行车是以蓄电池作为辅助资源，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特殊自行车。与摩托车、普通自行车和其他燃油车相比，电动自行车集中了安全、舒适、便捷、低噪音又无尾气排放的优点，成为人们出行、健身的理想工具和伙伴。总的来说，电动自行车可分为全电动和智能助动型两大类。全电动自行车可以脚踏骑行，也可以无须借助人力，而靠纯电力驱动，利用手把控制速度，实现目前国家规定的电动车每小时20公里的无级变速。智能助动型电动自行车具有与普通自行车相似的操作方式，可以人力骑行，也可以电力助动，设有纯电动功能。其以人力为主，电力为辅，由人力骑行力大小，控制电流供应的大小，实现人力与电力的组合，骑行感觉轻松，当达到设计速度时，电力停止供应。第二章电动自行车的构造第一节电动自行车的基本结构26 电动自行车集合了电子、电机、自动控制、电化学、机械、车辆等多学科领域技术，既是个有明显的技术交叉渗透需要不断提高技术的产品，又是普通消费者使用需要持久耐用的消费产品。随着科技的发展，社会的进步，电动自行车已经在世界范围内掀起了一股热潮，越来越受到了人们的欢迎而进入千家万户的家庭。它是一类特殊的自行车，以蓄电池为动力源，通过控制器电机转动，驱动电动自行车的车轮达到行驶目的。由于各制造厂商的设计和选用的配套部件不尽相同，不同品牌的电动自行车在外形、功能、结构和性能上也完全不一样，但其基本构成和原理是一致的。即，电动自行车是由车体、电驱动装置（电机）、可充电电池、充电器和控制系统五大部分组成。不同种类的车，其电池置放位置、控制器形式等有所不同。电动助力车四大件（蓄电池、电动机、控制器、充电器）的作用及相互关系。1、作用：蓄电池——是电动车动力的来源，能源载体，用于驱动电动机。电动机——将蓄电池化学能转换成机械能，使车轮转动。控制器——控制蓄电池输出电流、电压，进而达到控制器电动机转速（即车速）。充电器——给蓄电池充电的电器，将市电转换成直流电并控制其电流和电压充入蓄电池储存起来。2、相互关系：蓄电池是电动助力车的核心部件，接受充电器的电能，储存起来最终通过电动机将电能输出，输出受控于控制器。充电器是直接与蓄电池联系的设备，充电器的质量参数的好坏直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命，必须要求“配套”，控制器空载蓄电池电流电压输出，有欠压保护功能，“欠压保护功点”的高低影响电池放电深度，因此，影响行驶里程，过低会造成过放电，损伤蓄电池，电动机效率的高低影响蓄电池供电电流的大小，效率越低，反之则越小。一、电机电机分为无刷电机和有刷电机两类。目前大多数电动自行车都是采用高效稀土永磁式有刷电机驱动的。有刷电机由机械换向，启动时力矩很大，是直流电机的主流产品，对控制系统的技术要求较低，使得控制系统电子线路简单。但使用一年左右就需要更换有刷电机的内炭刷。高效稀土永磁式无刷电机则是一种特殊的直流电机，它是由内置传感器外加电子换相器进行电子换向。无刷电机没有传动齿轮，避免了机械摩损，运行中几乎没有噪音、但无刷电机启动电流冲击较大，控制系统结构复杂。二、可充电电池用于电动自行车的电池主要有三类，即小型密封式维护铅酸蓄电池，镍镉电池和镍氢电池。密封式免维护铅酸电池使用成本低、容量大，被全国企业普遍采用。三、充电器充电器式给电池补充电能的装置，设计采用恒流、恒压、浮充三阶段自动转换方式，对电池产生保护，有效地延长电池寿命。四、控制系统控制系统设计有多项保护功能，如电量显示、无极调速、软启动、欠压保护、过流保护和刹车断电等。26 保护电机和电池，可使电流有效的输出，产生所需动力，又不烧坏电机。目前国内开发的电动自行车大多是以手动调速把手来自行决定电力供给方式。五、闸把、转把、助力传感器电动车的刹车、启动、加速、减速等一系列的运转，都必须依赖于可输入给控制器相应信号的部件——闸把、转把、助力传感器。例如，刹车时，控制器必须实现对电机供给的断电功能，它的信号来源就是闸把。由闸把内部的电子电路提供出车的载体人所需要的刹车电信号，从而完成刹车这一动作。电动车的加速则完全靠由转把提供的信号控制。助力传感器地作用在于人力脚踏助力驱动时，人力与电力可以自动匹配，因为此时电机所用的电驱动功率有所改变，需要助力传感器检测出骑行时的脚蹬力矩和脚蹬的速度并发出信号给控制器，使得控制器能根据实际需求提供出所需的电驱动功率给电机。六、灯具、仪表灯具用于电动车的照明。仪表用于显示电动车的状态，包括电压的显示、速度的显示，以及电力多少的显示，能帮助人们在骑行的过程中，及时地了解车子的情况。如在骑行前后，可根据仪表的显示得知电力是否充足，是否可供一天的使用，是否需要立即充电等。第二节电动自行车的车型构造一、电动自行车的常见构造目前为止，依靠轮毂式电机来驱动前后轮旋转的电动车占大多数。这并不是根据由电机、电池在电动车上安装位置的不同来判断的，而主要是根据电动车工作的原理来判断的。这种常见的轮毂式电机电动车，其行驶速度一般可达到每小时20公里，满足了大众行车的需要，成为当前电动自行车的普遍型。二、电动自行车的特殊构造非轮毂式电动驱动的电动车在市面上也存在。这种电动车的优点在于它的整车重量较轮毂式电机电动车而言要轻些，而且非轮毂式的电机在结构上有柱状式的、中置式的、摩擦轮胎式的多样化。但是，非轮毂式的电机效率则低于轮毂式电机的效率。也就是说，在骑行过程中，若电能一样，那么轮毂式电机可以多行驶5％～10％的路程。但这对于在市区内平均日程不远的平民大众而言，影响并不很大。第三节电动自行车的构造要求一、《电动自行车通用技术条件》——GB17761－1999，国家标准规定整车主要技术性能：1、电动自行车最高车速不应大于20km/h；2、电动自行车的整车质量（重量）不应大于40kg；3、电动自行车一次充电后的续行里程不应小于25km；4、电动自行车的电动机额定连续输出功率应不大于240w;5电动自行车蓄电池应有良好的密封性。在正常安装位置条件下，充放电时不应有渗漏现象；6、组电池标准电压不应大于48v。二、电动自行车用密封铅酸电池主要技术要求26 电动自行车用密封铅酸蓄电池的技术要求，是依据《电动自行车通用技术条件》的指定的。1、电动自行车电池的容量目前一般电动自行车的电机为36V,150W-180W(电动摩托车一般的电机有48v/60v,800w;48v,500w等)。现以36V180w的电机的电动自行车为例，其电池容量规定为10ah（安时），2hr（时效）。即用5a放电可达2小时。含义是：电动自行车5a放电，可使用2小时，行车速度20km，可行驶40km，当电池容量下降到70％时，即放电时间为1.4小时，行驶里程尚有28km。符合电池充一次电行驶里程大于25km的要求。当行车时工作电流大于5a时，行驶不到40km；少于5a时，可超过40km.2、电动自行车电池的使用寿命按《电动助力车用密封铅酸蓄电池》——JB/T10262-2001行业标准规定，循环寿命为250次。含义是：电动自行车每天充放一次，当容量下降到70％时，即行驶里程由40km，下降到28km，时间不少于350次。3、根据对蓄电池容量和寿命的技术条件可描述为：电动自行车，在标准条件下，平均工作电流不应大于5a。新电池时，可行驶40km，电池寿命终止前，可行驶28km。而且，电动自行车行驶里程从40km降到28km的时间应在一年以上。第三章电机第一节电动自行车电机驱动系统的发展与应用现状一、电动自行车电机驱动系统发展历程20世纪80年代初是国内电动自行车的第一个高潮期，当时的电机驱动系统采用的是有刷高速盘式外挂电机，因为材料的限制，电刷的寿命只有500h，而该车匹配灌液铅酸电池，由于电池只有2－3个月的寿命，呈现出了大批量的维护问题，电动自行车的第一次起步很快被扼杀了。20世纪80年代后期发展的电动自行车，除了大多数采用高速有刷电机加齿轮减速驱动方案外，已经开始出现低速无刷直流电机轮毂，当时的磁钢采用了铁氧体磁钢，电机体积比现在市场上同样的低速无刷直流电机大50％左右，效率也低，电池没有本质上的改变，电动自行车的第二次高潮很快就结束了。直到1996年，开始以高速有刷直流电机为主，有印制绕组高速有刷电机和绕线式高速有刷电机两种方式，加上行星减速齿轮做成有刷轮毂。现在有刷市场由绕线式的高速有刷电机和后来的低速电机取代。由于有了高磁性能的钕硼材料，直接驱动的无刷直流电机此时开始进入一部分高档电动自行车市场，体积重量在原有的基础上大大减小，电机重量缩减为5.3－6.5kg。由于技术的进步和市场的需求，最近无刷直流电机驱动方案，包括直接驱动的低速方案和加齿减速的高速轮毂方案，因为控制器技术的突破，性能和价格上都有了明显的优势。26 目前，我国大多数电动车企业采用的驱动方式是稀土永磁电机轮毂。此种电机具有高效率的特点。由于我国是稀土强磁材料钕硼的资源大国和主要出口国，使得我国在制造电机上有不可比拟的资源优势。日本电动车大多数采用中轴式驱动方式，主要原因有两个：一是日本在法律中规定电动自行车必须依据人力来输出辅助的电力，因此必须测量脚踏力，在中轴安装测力机构（传感器）将驱动机和测力机构合成一体。制造的电动轮毂与国内电动轮毂相比，无论从外形尺寸还是从重量上都有所不及（外型大，重量重）。二、电动自行车电机驱动系统的应用现状1、电动自行车对电机驱动系统的要求随着电动自行车的深入研究、开发、生产和应用，电机驱动系统的重要性逐步显露出来。越来越多的生产厂商和消费者发现，控制水平的提高标志着电动自行车档次地提高，电动自行车的功能、特性以及品牌也是通过控制器体现出来的。其基本功能有电机驱动、参数显示和电池管理，通过控制器收集各方面的信息，使得自行车操作灵活舒适，控制电机运行，调节自行车速度，提高电机以及蓄电池效率，节省能源，保护电机和蓄电池，降低自行车在受到破坏时的操作程度，保障使用者和他人的人生安全。电动自行车除了外观造型车架设计以外，驱动源是其区别于普通自行车的主要部分，电动自行车的动力配置实际上是电动机参数的选择、蓄电池容量的选择以及两者之间的合理匹配。电动机是电动自行车的关键部件，电动自行车在其正常行驶时是一种随机变速的工作法状态，这要求电机的转速和转据也实现变化，需要电机的额定工作范围宽。由于城市道路比较拥挤，行驶状态经常改变。因此，启动要快，运行要平稳。对电机来说求加速性能好，转距脉动小。电动自行车对电机驱动系统的总体要求是：功能齐全、效率高、可靠性高、可维修性、经济性好。2、电机驱动方式的分类A、按电机原理分类在电动车的应用中，电机驱动方式按电机原理可分为直流电机、交流异步电机和开关磁阻电机，其中直流电机又可分为有刷直流电机和无刷直流电机。电动自行车中以直流电机驱动为主。前期以有刷直流电机占多数。随着技术的进步吆喝市场的需要，目前逐步向无刷直流电机发展。B、按整车的安装结构分类按整车的安装结构可分为摩擦式、轮毂式、中轴式。目前，国内大部分厂家是采用轮毂驱动方式，考虑到整车的力学性能、重心和造型，后轮驱动方式于前轮驱动方式。C、按电机的运转速度分类按电机的运转速度可以分为低速力矩电机直接驱动式和高速电机减速式两种。前者由于省去了减速箱，故噪声很小，结构简单，可靠性比较高，但是和后者相比，重量要重，大约相差1kg。轮毂式宜采用低速直接驱动，而中轴式一般采用高速电机减速式。第二节电机的命名26 关于电动车所用的电机，国际上有专门的命名标准：派生代号，用大写汉语拼音字母表示性能参数代号，用二位阿拉伯数字表示产品名称代号，用大写汉语拼音字母表示机座号，以机壳外径（mm）表示产品名称代号：STY——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SPXP——稀土永磁式线绕盘式直流电动机SWT——铁氧体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——三相异步电动机第三节电机的机械结构有刷电机和无刷电机的通电原理不一样，其内部结构也不一样。对轮毂式带你机而言，电机力矩的输出方式（是否经过齿轮减速机构减速）不一样，其机械结构也不一样。1、常见高速有刷电机的内部机械结构这种轮毂式电机由内置高速有刷电机心、减速齿轮组、超越离合器、轮毂端盖等部件组成。高速有刷有齿轮式电机属于内转子电机。2、常见低速有刷电机的内部机械结构这种轮毂式电机由炭刷、换相器、电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速有刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。3、常见高速无刷电机的内部机械结构这种轮毂式电机由高速无刷电机心、行星摩擦滚子、超越离合器、输出法兰、端盖、轮毂外壳等部件组成。高速无刷有齿轮毂式电机属于内转子电机。4、常见低速无刷电机的内部机械结构这种轮毂式电机由电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速无刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。第四节电机的工作原理一、有刷电机的工作原理有刷电机工作时，线圈和换相器旋转，磁钢和炭刷不转。下面我们以有刷电机的工作模型图，简单讲解有刷电机的工作原理。二、无刷电机的工作原理无刷电机的线圈与位置传感器是固定在电机轴上的，是定子的一部分。26 第五节电机的拆装与保养一、拆卸电机拨开电机与控制器之间的引线即为拆卸电机的第一步。这一步看似简单，但要注意引线之间的对应关系，以免在安装时接错线，造成正负极反接，损坏或烧毁元件，甚至影响到控制器的功能。拆卸电机的第二步为松动电机的螺钉。由于电机的磁钢具有极强的吸附性，因此为了防止在装配电机时磁钢上吸附其它的杂质，在打开端盖前必须先清洁好周围的环境。其次，松动螺钉时可采取对角松动的方式，以次来减轻强吸力所带来的不便，既省力又不会损伤电机的外壳。拆卸电机后，可进行电机故障的排除。其间，我们可以观察一下电机的气隙。即电机的转子与定子的径向之间有0.25－0.8mm的空气间隙。完成了拆卸电机和排除电机故障，就到了装配电机这一最后步骤了，此时应该注意避免扫堂现象额出现。为了做到这一点，可以在打开电机端盖时，在端盖与轮毂的相对位置上注明标记，然后按标记进行装配即可。二、润滑电机内部的齿轮润滑电机内部的齿轮，可以使得电机内部元件在运转时更加顺畅。此举可用于减小电机运行的噪音，或用于更新换入的电机内部元件。三、组装电机的要点在组装电机时，应该考虑到电机的强吸力可能造成的影响。如部件未到位，可由于吸力使得端盖突然盖住，产生剧烈撞击、卡位，甚至损坏。又如磁钢表面吸附有杂质，造成电机不能正常运转等。因此，组装时依旧要保持周围环境的洁净，并保证轮毂体固定的结实。遇到有刷电机时，还要注意刷握里的弹簧是否有弹性，炭刷与换相器是否已经正确定位，炭刷与刷握之间是否会碰擦等。第六节电机的故障与检修电机的故障有机械故障与电器故障两大类，界些故障比较容易发现，二电气故障就要通过测量其电压或电流进行分析判断了。我们现在介绍电机常见故障的检测与排除方法。一、电机的空载电流大将万用表置于直流20A档位，将红、黑表笔串联接在控制器的电源输入端。打开电源，在电机不转动的情况下，记录下此时万用表的最大电流数值A1。转动转把，使电机高速空载转动10秒以上。等电机转速稳定以后，开始观察并记录此时万用表的最大数值A2。电机的空载电流=A2-A1各种电机的无故障最大极限空载电流参考表如下：电机形式额定电压24V额定电压36V侧挂电机2.2A1.8A高速有刷电机1.7A1.0A低速有刷电机1.0A0.6A26 高速无刷电机1.7A1.0A低速无刷电机1.0A0.6A电机的空载电流大于参考表极限数据时，表明电机出现了故障。电机空载电流大的原因有：a、电机内部界些摩擦大；b、线圈局部短路；c、磁钢退磁。我们继续往下做有关的测试与检查项目，可以进一步判断出故障原因或故障部位。二、电机磁钢退磁状况的检修常见的一种检测方式是：利用电机空载与负载转速的比数，检测出电机的磁钢是否退磁。首先，在电机空载的高速运转状态下，稳定电机转速。然后，用测量计测量出手持式的速度/转速，记录下此时电机的空载最高转速N1，即为负载转速。空载转速的记录则是在标准测试条件下，行驶200m行程以上，然后用测量计测量出此时电机的空载最高转速N2即为空载转速。同时，要保证电机的高速空载转动时间都要在10秒以上。最后，利用公式：空载/负载转速＝N2/N1，来计算它们之间的比值。当电机的空载与负载转速的比值大于1.58时，说明电机的磁钢退磁比较严重了。此时维修的方法是及时地更换电机里面整套的磁钢，或是更换整个电机。三、电机在运行时内部有机械碰撞或机械噪音电机形式噪音产生原因分析维修方法无刷无齿电机轴承损坏更换轴承磁钢脱落电机扫堂粘接磁钢电机内部轴向串动轴向增加合适垫圈线圈散落更换电机无刷有齿电机轴承损坏更换轴承齿轮磨损润滑或更换齿轮超越离合器失效更换超越离合器有刷无齿电机轴承损坏更换轴承磁钢脱落电机扫堂粘接磁钢电机内部轴向串动轴向增加合适垫圈线圈散落更换电机有刷有齿电机轴承损坏更换轴承齿轮磨损润滑或更换齿轮电机心内部变形更换电机心超越离合器失效更换超越离合器无论高速电机还是低速电机，在负载运行时都不应该出现机械碰撞或不连续、不规则的机械噪音。不同形式的电机可以参考下表运用不同的方法进行维修。四、电机发热用非接触式的红外线温度计，或万用表的温度量档位（带温度测量的万用表），测量电机端盖的温度超过环境温度25℃以上时，表明电机的温度已经超出了正常的范围，一般电机的温度升应在20℃以下。26 电机发热的直接原因是由于电流大引起的。电机电流I，电机的输入电动势E1，电机旋转的感生电动势（又叫反电动势）E2，与电机线圈电阻R之间的关系是：I=(E1-E2)/RI增大，说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁所引起的，或者是线圈短路、开路引起的。在电动车的这车维修实践中，处理电机发热故障的方法，一般是更换电机。五、整车行驶里程缩短，电机乏力25℃环境温度时，标准试验条件下，用不同形式的电机装配的整车。其续行里程不一样，我们可以参照下表的数据来判断整车的续行里程是否正常。表格里的数据是新电池充满时与新电机配合所跑出来额里程数小于参考数，我们可以判定为整车的续行里程短。整车发力表现为电机上坡力量小，启动时间长，带人试车速度明显减慢。整车续行里程短与电机乏力（俗称电机没劲）的原因比较复杂。但是当我们排除了以上4种电机故障之后，一般来说，整车续行里程短的故障不是电机引起的了。这和电池容量的衰减，充电器不满电池，控制器参数漂移（PWM信号没有达到100％）等有关。电机形式12Ah/25℃17Ah/25℃12Ah/0℃17Ah/0℃24V36V24V36V24V36V24V36V侧挂电机2335335012181725柱状电机2640365513201828有刷无齿电机2640365513201828有刷有齿电机2640365513201828无刷无齿电机3045406015232020无刷有齿电机3045406015232030第四章蓄电池第一节电池的简介及其发展一、电池简介目前电动自行车上使用的电池有密封铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、铅布电池等。但在技术上锂离子电池、镍氢电池和铅布电池在工艺上都有各自难以攻克的技术难关，以至于他们都不能达到商品化的水品，仅仅处在试制试用阶段。而密封铅酸蓄电池（6－DZM－10）。以其普遍而成熟的生产能力，适合大众的价位，成为现行的定型产品和商品化品种。虽然密封铅酸蓄电池已成为电动自行车的定型产品，但各厂家的工艺不同，使得各自的产品性能也就不同。下面我们就了解一下电池的几大主要构造。1、电池板栅是决定电池密封性能的重要部件铅钙锡合金。这种合金是密封电池的核心技术之一。但处理不当，就会使电池有早期容量损失，而不能正常工作。26 为避免铅钙锡合金的缺点，有不少厂家使用铅低低镉合金。这种合金在一定程度上可以克服早期容量损失，但会带来产气量、自放电大，加速水耗，在电池寿命后期引起热失控，在初期有充电不转灯现象。台架试验时（三个月左右）循环寿命较长。对密封要求很严的电动自行车电池，不够理想。2、电池极群结构极群中极板的数量有11片、13片、15片、17片之分。极板片数越少，工艺成本越低。但极板片数越少，极板单位面积的电流密度越大，不利于电池的使用。电池容量较低，使用寿命也较短。3、电解液目前电动自行车电池使用的电解液有两种，一种是稀硫酸，工艺简单，成本低。另一种是稀硫酸被镉板吸附，二氧化硅在板群两侧和顶部形成凝胶。称为胶体电池。这种电池的特点是工艺复杂，成本较高，如能掌握，因二氧化硅与稀硫酸形成凝胶，电池的存酸量比稀酸式每个多6ml左右。可以增加电池的寿命，而且容量平台比较稳定。综合上述电池的特点，电动自行车电池，应选用铅钙锡板栅，15－17片装，胶体结构，比较合理。二、未来电动车电池发展趋势随着经济的发展和人们环保意识的提高，使用清洁无污染的电动车代替燃油车成为人们必然的选择，动力电池有广阔的应用前景；水平电池相对其他蓄电池，有着更好的性能价格比，是未来电动车电池发展的必然趋势。前不久，国家计委、经贸委、环保总局、机械工业联合会和电动车辆专业委员会联合推出了“清洁汽车”与“清洁能源”工程，将发展电动车项目列为“八五”与“九五”重点科技攻关项目，并把上海、北京、天津等12个城市列为试点城市。在2005－2010年开始推广电动其次。中国目前电动车保有量为2亿辆，每年自行车销量为2500－3000万量左右。除电动汽车及电动自行车外，还有电动高尔夫车、电动游览车、电动游船、割草机、电动扫地车、电动运输车、电动滑板车和电动叉车。目前制约电动车发展的关键因素是电池。电池需要解决的三个大问题为：提高电池比能量、延长电池深循环寿命和解决快速充电问题。目前有许多新电源在研制、生产过程中，如镍氢电池、镁电池、卷式电池等。但大都因为各种原因，一时难以投入工业化批量生产，成本较高。而水平铅酸蓄电池由于采用了独特的设计工艺，具有大能量、高功率、长寿命、充电快、成本低等优点，因而广受铅酸蓄电池行业的注意。尤其在动力型和深循环应用方面，水平电池显示出了良好的性能，并在电动车和混合电动车上获得了成功，被认为是一种很有前途的新型铅酸蓄电池。水平电池现在主要有两种形式：一种是美国爱达荷大学D.B.Edwards开发的涂膏式水平铅酸电池；一种是美国Electrosource开发的铅布水平电池发展最为迅速，技术比较成熟，有拥有自己专利的铅布板栅制造工艺，采用机械化的装配工序，率先实现了水平电池的规模化生产，产品已同克莱斯勒公司、洛克希德——马丁公司、菲亚特公司、篮鸟公司等电动车配套。目前推出的产品型号有：1）12N85，应用于电动或混合电动其次、巴士，目前已正式投入生产，产品可以从市场上购得；2）24UV25，直升机启动用电池，目前正在FAA（联邦航空局）测试。根据对12N85电池的测试结果看，水平电池有着普通的铅酸蓄电池不可比拟的比能量高和比功率高的有点，但实际测试的循环寿命较低（只有150次循环），加上由于本身结构上的原因而导致自放电大等缺点，水平电池还有待进一步改进。在国内，一些较大的蓄电池生产企业和知名研究机构多年前通过各种途径了解到国内已经采用此种新型复合材料研制出先进的铅酸蓄电池。有些单位还对电池样品进行了初步测试，并且对这种先进技术也做过多方面的研究。26 由于缺乏对基础材料——无机纤维复合铅丝这一关键技术和生产工艺的研究和开发，特别是不嗯那嘎形成工业化生产，上述研究钧没有获得成功。因而，目前国内厂家尚无水品电池的产品或实样，但水品电池表现出来的一系列有点已经引起了国内许多蓄电池生产厂家及相关厂家的重视。有信息，武汉洲际银泰已经通过购买铅布的方式组装铅布电池，并已经投入小批量生产；另外据称，广州顺能电池有限公司在国内率先研制成玻璃纤维复合铅丝加工设备及其组织技术和工艺，在生产先进铅酸动力电池所需的高性能板栅材料的同时，正努力寻找开发水平电池的新途径。第二节蓄电池的结构一、蓄电池的基本结构由蓄电池的结构剖析图中，我们可以直观地看出蓄电池的结构。简单的说，极板（正极板和负极板）、隔板、安全阀、电解液、电池槽，以及其他接线和零部件，构成了一个蓄电池。一般而言，若干片的正负极板间隔重叠，其间用隔板将之隔离，形成了一个有2V电压的单格。3个单格或6个单格就可以组合成一个蓄电池，即蓄电池含6V或12V电池。并且，蓄电池的正极板要比负极板少一片。单体的蓄电池是由装在电池槽内的正负集群组成，并必须用密封胶将电池槽封好，以免电解液的泄漏。其中，正负集群是用铅合金分别焊接若干骗得正负极板而形成的。蓄电池中的一些接线合零部件，如连接线或铅零部件则用于串联单格与单格之间的电池槽隔板，可以用穿孔或穿壁焊接的形式将其顶端连在一起。二、蓄电池中的电压与容量蓄电池每格的电压有一个公式：蓄电池电压的天然指数＋电解液的酸比天然指数为0.84；电解液酸比，是指电池加水时所放的一定比例的硫酸，一般为1.33，即酸比为1.33。所以，蓄电池的电压＝0.84＋1.33＝2.14（伏特/每格）蓄电池的容量是指在一定放电条件下，从蓄电池中获得的电能量。其单位为AH。三、蓄电池的主要部件蓄电池的主要部件之一是被称为“蓄电池心脏”的极板，包括正极板合负极板。它们是蓄电池的核心部件。所有的高温化学反应、化学能与电能的转化、导电功能等都由极板完成。隔板是蓄电池的又一大主要部件。隔板式电池中的隔板具有隔离的作用。使正极和负极能得以隔离，避免了短路现象的产生。在技术上已研发出的免维护隔板式蓄电池，主要是因为隔板中超细玻璃纤维的应用。隔板被誉为“第三电极”，这是因为在密封电池中隔板能形成氧循环，让正极板产生的氧气能通过隔板在负极板中得以利用，如此反复循环，还减少了水的损耗。另外，隔板还能大量吸收电解液，让离子有了一个良好的扩散途径。所谓电解液，有两种主要作用。由于电解液本身是由纯水、硫酸和一些添加剂组成，参与了蓄电池中电的化学反应，因此它可以称得上是蓄电池中必不可少得活性物质之一。其次，电解液的离子在蓄电池使用时得以迁移，而众所周知离子是导电的，所以也就起到了导电德作用，更加完善了蓄电池本身的电化学反应。蓄电池德另一个关键部件是位于蓄电池顶部德安全阀。它可以称之为“26 蓄电池的保护伞”。这主要源于它重要的四大保护作用：即安全保护、内压保护、密封保护和防爆保护。安全保护：为了不让电池破裂、变形，必须要在蓄电池内部产生过大气压时，将压力得以释放。此时，安全阀就有一个安全阀压。使在使用蓄电池过程中，蓄电池内部产生的气体气压达到安全阀压时，安全阀就会自动开阀解压。内压保护：为了能使蓄电池内部能不断进行氧复合的化学反应，减少失水，安全阀还可以做到保证蓄电池内有一定压力的功能。密封保护：安全阀的密封保护不仅能防止外围空气入侵蓄电池内部，而且还能防止蓄电池内部由化学反应产生的酸性气体外泄。防爆保护：内部设有防酸片和防爆片的安全阀具有防爆保护功能。第三节蓄电池的使用和保养一、蓄电池容量和寿命容量和寿命是衡量蓄电池性能德主要指标，容量一般用安·时来表示，表现的是蓄电池储备的能力。例如，一个标称为12安·时的新的电动车专用蓄电池组按最近制定的行业标准，则必须达到以6安培放电，放至终止电压31.5V德时间应不低于2小时的水平。将这种电池用于电动自行车，载重75公斤，在平坦的路面骑行，工作电流约为4安培，放电时间应大于3个小时，时速为20公里，那么它的理论续行里程将达到60公里，若考虑到途中刹车、启动等费电的因素，采用这种电池的电动车标称续行里程45－60里程是合适的。寿命则是表示蓄电池容量衰退速度的一项指标，随着使用的深入，蓄电池容量衰退是不可避免的，当容量衰退到一个规定值时，可以判定寿命终结，按照新指定的电动车专用电池标准，以用容量70％的充放电循环次数来表示蓄电池的寿命，合格低线为350次。因此，对于日常交通距离小于30公里的用户而言，若电机、控制器、充电器等因素都是良好的，使用方法也无不当，一组较好的电池的最短服役时间达到1年以上应该是可以保证的，一般可以用到一年半，若再加上可维护的技术方案了，通过专业的维护也可以延长一些服役时间。而在蓄电池的消费的问题上，良好的蓄电池每天仅有一元的消耗，又体现出了电动自行车作为新世纪节能环保时尚的一面。二、影响蓄电池寿命的因素影响蓄电池寿命的因素可分成三个方面。首先是蓄电池本身的性能和质量，其次是使用者的使用情况，我们将重点对第二个因素展开讨论。在电动车系统中影响蓄电池使用寿命的最主要因素有两个，一个是电机的效率状态，其次是充电器的设计。26 如果电机效率范围窄，一方面耗电水平增加，另一方面，经常工作在低效率区，电机内部容易发热，当温度过高时，磁性材料就会出现不可逆的退磁，久而久之，效率进一步下降，从而进入恶性循环，这辆电动车就会变成某种意义上的“电老虎”，即使更换了电池也无济于事。另外导致电机降低效率的因素还有：电刷的过度磨损，等等。关于充电器，对于电池来说则更加重要，一种好的充电器可以有效的避免失水和硅酸盐化，反之，若采用技术优劣的充电器，电池就会很快地被充坏。目前，电动助理车行业中普遍采用二段式（恒流恒压限流）、三段式（恒流－恒压－浮充）这两种充电方式，虽然这两种充电方式基本上能满足蓄电池的要求，但对出气量缺乏控制措施，尤其在充电后期，蓄电池会析出大量气体，导致电解液损失加快；极板被产生的气体强力冲刷，造成极板上活性物质脱漏，严重缩短电池寿命。蓄电池长期充电不足是常见的，有些厂家采用完全充电和提高充电终止电压的方式进行充电，来增加电池容量回复能力，这虽然在某些程度上有些效果，但同时却导致了电池的严重失水。因此，蓄电池与充电器的关系对电动车的使用和电动车以后的发展，都是及其重要的，是两根重要的生命线。属于用户的因素主要是要防止蓄电池的“亏电存放”长期不用的电池也应注意经常给予充电。三、如何使用才能延长电池的寿命？大电流放电是影响电池寿命的主要因素，因此，防止大电流放电是延长电池寿命的主要手段。上桥、爬坡，或逆风行驶，应该辅助以人力驱动，防止电池供应电流突然增大。A、在刚上车骑行或行驶途中紧急刹车止速后又要骑行时，最好用脚先蹬几下，待电动车有一定的速度后再加以电动骑行，以避免启动电流过大。B、在骑行过程中，若需要加速时，应缓慢旋转调速把，避免直接加速至最快，因为这样会产生大电流冲击电池，从而影响电池寿命。C、在骑行中，尽量避免频繁刹车、启动，在速度较慢时多用脚蹬驱动，这样不仅增加了续行里程，提高电池使用效率，同样也延长了电池的使用寿命。D、经常充电，使电池经常处于充满状态，有条件的情况最好随用随充。E、长期不用的，应将电池充满后存放，并定期（一个月）补充电。F、选择智能型分阶段的充电器，防止过充导致失水。G、选择高效率的电动轮毂系统，减少工作电流。H、日常使用过程中注意刹车是否正常，以免耗电过大。I、更换新电池时应由专业人员症断电机的磨损情况，若有必要需要及时更换电刷或其他磨损零件和更换润滑剂。第四节蓄电池的故障与维修电动车用蓄电池制造水平参差不齐，蓄电池质量、性能区别也相当大。与蓄电池配合的设备质量好坏也不同程度的影响蓄电池的性能。使用条件的千差万别，也造成电动车性能的差异，在用户看来都可能理解成为蓄电池的质量问题。在电动车的主要部件中，蓄电池的故障率较高，以下列举了一些典型的故障现象，介绍其检查处理方法。一、电池出现“不均衡”（故障现象）串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题，使用过程中总会有“落后”26 蓄电池存在。其原因是多种多样的，有产生原因，也有原材料的原因和使用的原因等。（故障的检查和处理）首先将电池进行一般性的维护充电，然后用2个小时将电流放电，放电过程中不断地测量电池的电压，将放电容量不足的“落后”电流选出来给予处理。先补加1.050的稀硫酸至刚好看到有流动电解液出现，再继续充电12－15小时。充电时注意电池的温度不要超过50℃。充电结束后，静置0.5－4个小时，重作2小时方电。放电过程中，测量单格电压的数值，若放电时间达不到标准或单元格电压到了1.6V，放电时间与正常单元格电池相差较大者（出厂三个月相差5分钟以上），则还需要重复上述充放电程序操作，直到符合要求为止。若是重复充放循环后，电池容量无明显上升或仍为0V左右低压，这种电池一般有短路存在，或活性物质严重脱落软化，严重不可逆硫酸盐化等，无法修复，应作报废处理。对符合要求者可以继续使用的电池，但应再恒压15v/只的充电条件下，抽尽流动的电解液，擦干净电池表面，安上帽阀，用PVC（或氯仿）粘合剂将面板粘合好。二、电池充不进电现象：首先检查充电回路的连接是否可靠，检查连线与插头接触是否完好，认真检查插座和插头是否有“打火”烧糊现象，有无线路损伤断弦等。检查充电器有无损坏，充电参数是否符合要求：即初期充电电流达到1.6－2.5A/只；最高充电电压达到14.8－14.9V/只；充电浮充电转换电流达到0.3－0.4A/只，浮充电压达到14.0－14.4v/只。查看电池内部是否有干涸现象，即电池是否缺液严重。还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。极板的不可逆硫酸盐化，可通过充放电测量其端电压的变化来判断。在充电时，电池的电压上升特别快，某些单格电压特别高，超出正常值很多；放电时，电压下降特别快，电池不存电或存电很少。出现上述情况，可判断电池出现不可逆硫酸盐化。（检查和处理）先将充电回路连接牢固，充电器不正常的应更换。干涸的电池应补加纯水或1.050的硫酸，进行维护充电放电恢复电池容量。如果发现有不可逆硫酸盐化，应进行均衡充电恢复容量。干涸的电池加液后的维护充电，应控制最大电流1.8A，充电10－15小时，三只电池的电压均在13.4V/只以上为好。如果电池之间电压差别超过0.3A，说明电池已经出现不同步的不可逆硫酸盐化。对于发生不可逆硫酸盐化的电池，需要更换整组电池或激活电池。三、电池变形故障：蓄电池变形不是突发的，往往使有一个过程的。蓄电池在充电到容量的80％左右进入高压充电区，这时，在正极板上先析出氧气，氧气通过隔板中的空，到达负极，在负极板上进行氧气发生速度增大，负极开始产生氢气。大量气体的增加使蓄电池内压超过开发压，安全阀打开，气体溢出没，最终表现为失水。随着蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，结果蓄电池出现以下情况：1）氧气“通道”通道变得畅通，正极产生的氧气很容易通过“通道”到达负极。26 2）热容减小，在蓄电池中热容最大的是水，水损失后，蓄电池热容大大减小，产生的热量是蓄电池温度升高很快。3）由于失水后蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负极板的附着力变差，内阻增大，充放电过程中发热量加大。经过上述过程，蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热，如散热量小于发热量，即出项温度上升现象。温度上升，使蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过“通道”，在负极表面反应，发出大量的热量，使温度快速上升，形成恶性循环，即所谓的“热失控”，最终温度达到80℃以上，即发生形变。（故障的检查和处理）一组电池（3只）同时变形时，先做电压检查。如果电压基本正常，还应测量单格电压判断是否短路，无短路则说明变形是过充电产生“热失控”所致。应着重检查充电器的充电参数。电压偏高（高于44.7V以上）无过充电保护或涓流转换点电流不相同，一般说用铅钙锡铝合金制作的板栅的蓄电池转换电流较大，要求更换充电器。一组电池（3只）中只有1只或2只变形，有以下故障的可能性：A、是电池荷点不一致，充电时造成某些电池过充电引起变形。荷电不一致的原因，可能有短路单格存在，也可能用户将电池试验放电或自放电等；B、是某些电池出现极板不可逆硫酸盐化，内阻增大，充电发热变形；C、是某些电池连线时负极造成充电发热变形。对未变形的电池检查放电容量以及自放电特性，若无异常则不属于电池问题。解决电蓄电池变形的措施有：保证不漏液的前提下尽可能多加液，以延长或避免“热失控”的产生；避免产生内部短路或微短路，以及带有微短路的倾向发生；使用过程中应防止放电的发生，做到足电存放；严格检查充电器，不得有严重过充现象。在高温下充电，必须保证蓄电池散热良好。应采取降温措施或减短充电时间的方法，否则应停止充电。四、电池漏液常见的漏液现象：一是上盖与底槽之间密封不好或因碰撞，封口胶裂开造成漏液；二是帽阀渗酸漏液；三是接线端处渗酸漏液；四是其他部位出现渗酸漏液。（故障的检查和处理）先做外观检查，找出渗酸漏液部位。取开盖片看帽阀周围有无渗酸漏液痕迹，再打开帽阀观察电池内部有无流动的电解液。完成了上述工作之后，若仍未发现异常，应做气密性测试（放如水中充气加压，观察电池有无气泡产生并冒出，有气泡则说明有渗酸漏液）。最后再充电过程中，观察有无流动的电解液产生，如果有则说明是生产的原因。在充电过程中如有流动的电解液应将其抽尽。五、电池极板不可逆硫酸盐化（故障现象）极板硫酸盐化是蓄电池常见的故障，许多蓄电池失效也是因为这一故障而发生的。极板硫酸盐化主要表现为：充电时电压很快上升，过早析出气体，温度上升快；放电时电压下降快，容量小。（检查和处理）产生极板不可逆硫酸盐化的原因归结如下：1）存放时间过长，自放电率高，未对其进行维护充电。26 2）放电后未对其进行充电。3）长时间处于欠充电状态。4）干涸或加入的电解液浓度过高。蓄电池产生不可逆硫酸盐化时，应根据其程度的轻重进行修复。盐化较轻者，对其进行一般的活化充电（即均衡充电），就可以恢复正常。具体方法如下：恒压限流充电：第一阶段充电到2.7V/单格充电12－24小时。恒流电第一阶段充电到2.4V/单格，第二阶段充电5－12小时。盐化较严重者，需要对其进行“水疗法”充放电，才能恢复正常。具体方法为：先对蓄电池补加入纯水或密度为1.05g/cm3稀硫酸到富液状态，在将电流充电20小时左右，抽尽流动液，再作容量试验。反复上述操作，直到电池容量恢复。六、新电池电压降得快（故障现象）新电池装车、启动时电压降得快。（检查和处理）检查仪表显示电压与电池容量是否相符。可参考蓄电池2小时效率放电电压与容量得关系如下表（12V蓄电池）：仪表显示得电压与电池容量关系不符合上表时，应要求厂家调整。容量％1009080706050电压（V）12.6612.6012.5212.4312.3012.13容量％403020100电压（V）11.9411.7411.4311.1810.50检查蓄电池连接线是否可靠，有无短路和连接不可靠等。有则排除之。检查电动车启动和运行电流是否过大，若是过大（启动电流在15A以上，运行时的电流6A以上）应调整控制器限流值或对电机进行检查维修。检查蓄电池容量是否偏低，应对电池进行充放电。第五章充电器第一节电动自行车充电器的简述电动自行车作为一种适合我国国情的、节能的、无废气污染的代步工具，巨大的市场前景吸引了大量的企业进入。但由于市场还不规范，许多非传统的电子产品企业都在生产充电器。电动自行车充电器功率比起其他的家用充电器大许多，发热量大，极易引发安全事故。特别应指出的是：大量由没有“安全”概念的厂家制造的劣质充电器充斥市场，安全方面的隐患应引起电动车业内人士的共同关注，否则频频发生人身伤害、火灾事故，将会损害整个电动自行车行业的声誉。26 国家对家用电器有一个强制执行的安全标准：GB4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全》，进而又对家用充电器这一特定的类别发布了GB4706.18-1999《家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求》。充电器的结构在安全方面是至关重要的，“应通过一个安全隔离变压器给输出电路供电。输出电路和其他易触及金属部件或接地端子之间没有连接。在安全特地电压下工作的部件和带电部件之间的绝缘应符合双重绝缘或加强绝缘的需要。”总之，电动自行车用的充电器虽然不是复杂精密的电子设备，但对于特定的使用环境，对其安全性的要求是极高的。第二节充电器的组成充电器是电动自行车的电器四大件中主要组成部分，充电器的好坏影响着蓄电池的使用寿命。下面以充电器的工作图，按理介绍一下充电器的工作原理。电池恒流、恒压充电控制整流滤波高压开关电压变换-2200充电器主要由整流滤波、高压开关、电压交换、恒压及电控制等几个部分组成。其中整流滤波电路的用途是将市交电流220V电压转变成支流300V左右的电压，通过高压开关电路及电压交换，产生充电时所需的低压直流电压，再由充电控制电路控制后对电流充电，采用这种方式的充电器具有体积小、重量轻、效率高等优点。第三节充电器的使用和保养充电器的正确使用，不仅影响到充电器自身的可靠性和使用寿命，而且还会影响到电池的使用寿命。使用充电器对蓄电池充电时，请先插上充电器的输出插头，后插入输入插头。充电时，充电器的电源指示灯显示红色，充电指示灯也显示为红色。充满后，充电指示灯为绿色。停止充电时，请先拔下充电器的输入插头，后拔充电器的输出插头。通常情况下，对电池的过渡放电和过渡充电是有害的。因此，要勤充电，不要过放充电。电池的使用寿命与其放电深度有很大关系。铅酸蓄电池尤其怕亏电放量。亏电电池放置3－7天，将有可能永久损坏。因此，蓄电池使用过后请尽快充电。对于长期不使用的电池，应每个15天左右对电池充电一次，以补偿电池存放时的自放电电量的损失。充电器在使用过程中需防潮、防湿，并放置在通风良好的地方。充电器工作有时有一定的温升，请注意散热，通常充电时间在7－8小时，视电池的使用状态而不同。充电器属于较精密的电子设备，因此，在使用中要注意防振动。尽量不要随车携带，如确要携带，应将充电器用减振材料包装好后放置于车上工具箱内，并应注意防雨、防潮。第四节充电器的故障与检修充电器在使用过程中会出现一些故障，下面举例介绍一些常见故障及其排除方法。一、输出电压正常，但充电电流很小26 遇到这种情况时，应该检查电压元器件是否有接触不良或损坏，如果一切正常，那么要更换充电器来排除故障。二、严重发热，甚至有外壳烧化变形现象这主要是部分用户经常随车携带造成部分元器件松动引起的故障。主要表现为：电压工作状态不正常，热量很大，严重时充电器外壳变形，电路板烧焦，导致电压损坏。可将虚焊接好。如仍不能排除故障，则需检查是否有元器件开路。三、充电时电源指示灯亮，充电指示灯橙色首先请检查一下充电器输出插头与电池盒的充电插头有没有插紧。如确定没有问题，可检查一下电池盒上面的保险丝管是否开路或保险丝座有松动接触不良现象。另外，有的车型要把电池锁打开后才能充电。如果以上故障均排除，考虑一下充电器输出线是否开路，可用万用表电压档（200V档）测量一下充电器的空载输出电压，应为41－44V（赔36V电池因充电器不同有所不同），如果没有话，可能是充电器输出线开路，并将充电器打开，换一根输出线，即可排除故障。注意：在更换充电器的输出线时，一定要注意原机的正负极不要接反。四、电源指示灯不亮，充电指示灯也不亮检查充电器输入电源插头是否连接好，可将充电器输入插头插至正常的电源插座中，若情况依旧，将充电器外壳打开，观察一下机内保险丝连接是否完好，有无断路，如没有断路，再检查电源输入线是否良好，在排除电源输入线地故障后，应检查一下电路板上高压区附近地元器件是否有虚焊现象。另外，开路也会引起上述故障，如机内保险丝已断，则千万不要更换大安培的保险丝（充电器的保险丝一般为2A），应重点检查其元件有无损坏，如有损坏，可用同类型地更换。五、发热量大，且伴有异常响声，充不进电故障原因是输出级消振阻容损坏所致。另外，元器件地开路或虚焊也会引起上述故障。六、输出部分铜箔烧断打开充电器后发现充电器输出部分铜箔烧断，这通常是将电池正负极反接的结果，由此而引起的故障将会导致充电器许多元器件损坏。如果充电器保险丝没有坏，额通常更换元器件后将铜箔连上即可恢复正常。如果充电器地保险丝已断，则故障较严重，有可能要逐一检查并更换各损坏元器件。七、工作时有异常响声，电源指示灯与充电指示灯暗且闪烁故障原因是元器件损坏，可更换损坏元器件，并使充电器输出电压在正常工作范围内。八、输出电压很高输出电压很高（大于50V），其故障原因是某元器件短路或开路，具体判断时可测量集成电路地脚电压。注：更换后，应重新用万用表测量车此时地充电器输出电压，正常值为41－44V之间，如果有偏差，须调整元器件，使充电器输出电压保持正常。第六章控制器第一节控制器的关键技术及功能26 控制器是电动自行车的核心部件之一，技术基础是电机的控制技术。目前，电动自行车全部采用永磁式直流电机，原因式直流电机比交流电机容易实现调速。磁性材料性能地不断提高又使小功率（小于300W）直流电机效率越来越高（大于70％）。直流电机的结构一旦确定后，转速与三个参数，都能实现调速，因此生产了三种电机调速方法。永磁式直流电机没有励磁线圈，励磁磁通无法改变，只能采用调节供电电压盒回路电阻的调速方法。20世纪七八十年代所开发的电动自行车，是用扳动开关改变电枢回路中电阻的方法来调适的。它的优点是结构简单，缺点是不能连续调速，而且功耗很大。目前，除非在一些特殊的场合，电阻调速方法已经被弃用，普遍采用的是电压调速方法。这是一种成熟的电机控制技术，也是当今市场上的所有电动车控制器都采用的关键技术。可以预见，今后相当长的时期内很难有替代技术出现。控制器的基本功能是实现电机的连续性速度调节，以及欠压保护、电流限制和失控保护（有刷控制器特有）。控制器的制造商们还依据整车厂的要求和各自的实践，为控制器开发了很多的附件功能。例如：定速行驶（巡航）、非零启动、反充电（能量再生）、行车时程计算与显示驱动、电控制、智能助力控制，以及各种状态的指示功能，等等。第二节电动自行车控制器的可靠性一、电动车控制器的实现方式和组成部分电动车控制器的实现方式与组成部分：目前电动自行车用控制器，不管有刷无刷，普遍采用PWM调速方式。控制内部必须要有PWM发生器电路，还要有电源电路，功率器件，功率器件驱动电路，控制器件驱动电路，控制部件（转把、闸把、电机霍耳等）信号采集单元与处理电路，过流与欠压等保护电路。二、影响控制器可靠性的因素影响控制器可靠性的因素：控制器的失效，从表现形式来看，一般有以下几种：1）功率器件损坏；2）控制器内部供电电源损坏；3）控制器工作时断时续；4）连接线磨损及插件接触不良或脱落引起控制信号丢失。针对以上失效形式的起因分析如下：A、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。B、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。C、控制器工作起来时断时续，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某些器件局部温度过高而使器件本身进入保护状态；接触不良。D、连接线磨损及插件接触不良或脱落，一般有以下几种可能：线材选择不合理；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。26 三、提高控制器的可靠性的防方案了解电动车控制系统可能发生故障点之后，专家针对性地提出了提高控制器可靠性的方案，使得可靠性设计就有了更明确的目标。A、首先是功率器件的型号、品牌、产地与供应商的选择，然后对功率器件的筛选，以上两点是提高功率器件可靠性的前提。在此基础上，对功率器件安装工艺的设计和对功率器件驱动电路的设计才有意义。对无数电机控制器而言，一般上三路功率管的驱动比较复杂，目前大多数厂家采用专用驱动芯片驱动。专用驱动芯片的不足之处是价格较高，内部的变电路采用了有源电路，转换效率偏低，其主要的应用场所是在周围电路完全没有交流电存在情况下，利用其内部电路完全变频、生压与整流。B、对于控制器的内部电源，为了防止控制器捏不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。基于以上考虑，可以采用DC-DC模块的负载能力强，自身的功率耗损相对低（不到0.1W），这在提高控制器的整体效率，降低控制器的运行温度方面有着线形稳压器无可比拟的优点。C、要克服控制器对温度的敏感，第一是选择温度系数好的元部件，第二是从设计上降低模块电路的功率消耗，第三是尽量减少无用公消耗，第四是充分考虑到控制器的散热。如果采用无功率消耗的功率管驱动方案，家上高效率DC-DC电源模块，可以将控制器工作电流降低到30mA以下。在这里需要解释一下的是，在电动车控制器里，用于采样电流信号的阻值大功率电阻器件属于控制的功率器件之一，电流采样电阻的功率消耗属于无用消耗，应该算控制器功率耗损的一部分，要减小控制器的功耗，降低控制器的运行温度，可以利用电机的转整与电机电流的绝对对应关系，通过检测电机转动转速来检测电机电流，从而达到控制电流的目的。D、由于电动车电气系统信号的传输是用连接线束来完成的，出于提高电动车整车的可靠性和提高控制器本身的可靠性出发，对电动车连接线束与接插件的要求是：边接可靠，防水，防尘，抗震，防氧化，防磨损。基于以上要求，电动车边接线束与接插要有完备的防护套，接插件一定要达到汽车级的接插要求，应为电动车的使用环境从某种意义上讲，比汽车的使用环境还要恶劣。四、无刷控制器的设计可靠性对于无刷电机控制器，由于输入控制变量与控制器使用功率器件比较多，控制器可以利用各种输入信号对控制系统完成相当完善的与相当灵活的保护，这些保护功能可以有：过流保护、减流保护、低电流过载保护，电机换相信号错误保护以及在没有过流的情况下电机堵转直接保护等。无刷控制器通过直接读取各种控制信号，进行实时处理或保护，这种方法就可以大大提高无刷控制器的设计可靠性。第三节控制器的结构各种控制器的特点不一样，其内容的工作原理也不一样，下面我们分别介绍各种控制器的电路结构。一、有刷控制器的模块电路、电路图与通用参数26 典型的有刷控制器的原理框图如下，其中“内部稳压电源用于提供控制器内部电子元件的工作电压。PWM芯片根据转把的输入电压，输出相应脉冲宽度的方波给MOS管驱动电路。MOS管驱动电路将PWM信号整形提供给MOS管。MOS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间受PWM信号的控制。欠压保护电路的电池电压降低到控制器设定值以下时，停止PWM芯片信号的输出，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），电路时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大电流。对有刷控制来说，一般有以下通用参数：标称项目使用参考额定电压匹配使用的电池额定电压额定电流允许长时间放电的最大电流欠压保护电池电压在保护数值以上允许给电机供电限流/过流保护允许短时间放电的最大电流使用温度控制器内部元器件能正常工作的温度范围转把信号可以正常调速的转把信号电压数值刹车信号刹车时，闸把信号的高低电位维修时，应根据电动车实际使用的环境（如温度等），和匹配的要求（如电池电压、转把信号、闸把信号、电机功率等参数），选择合适的控制器。二、无刷控制器的模块电路与电路图典型的普通无刷控制器的原理框图如下，其中：内部稳压电源提供控制器内部电子元件的工作电压。主处理芯片根据无刷电机的霍耳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，根据转把的输入电压大小，将相应脉冲宽度的载波信号，与下三路MOS管导通信号混合，以达到控制电机速度的目的。MOS管驱动电路将PWM信号整形放大，提供给MOS管。另外，对于上三路的三个MOS管来说，它们的驱动电瓶要求高于电池供电电压，因此,MOS管驱动电路还要具有升压功能，将上三路的MOS管导通信号变成高于电池电压的超高波信号。MOS管是大电流开关元件，其导通时间与关闭时间，受到通信信号与PWM信号合成的混合信号控制。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芯片信号的输出，以保护电池不置于在低电压的情况下放电。限流保护（或过流保护）电路时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大电流。需要强调的是，无刷控制器相角必须和无刷电机一致，这样电机才能转动。第四节控制器的命名控制器的选择是根据不同的电机驱动方式和参数来决定的，国际上对电动车用的控制器也有标准的命名方式。26 第五节控制器的故障与检修通过测量控制器连接部件或引线的电源电压或信号电压，可分析判断出控制器的故障所在。以下是控制器常见的检测和排除方法。一、有刷控制器没有输出将万用表设置在＋20V（DC）档位，先测量闸把输出信号的高、低电位。如果捏闸把时，闸把信号有超过4V的电位变化，则可排除闸把故障。之后，按照有刷控制器常用芯片引角功能表，与测量出的主控芯片的电压值进行电路分析，并检查各芯片外围器件（电阻、电容、二级管）的数值是否和元件表面的表识相一直，检查出是外围器件或是集成电路出现故障。我们可以通过更换同型号的器件来排除故障。二、无刷控制器没有输出无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障排除方法予以排除。三、飞车飞车故障一般是由MOS管击穿引起的。判断MOS管好坏的方法，可用万用表的二极管档位测量MOS管三个引脚，应该没有短路现象。如果MOS管损坏，则可以通过更换同型号的器件来排除故障。四、有刷控制部件的电源不正常控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路，一般压用7805、7806、7812、7815规格的稳压集成电路，它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。将万用表设置在直流电压＋20v（DC）档位，将万用表黑表比与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上，观察万用表读书是否与标称电压相符，它们的上下电压差不应超过0.2V，否则说明控制器捏不电源出现了故障。一般有刷控制器可以通过更换三端稳压集成电路排除故障。五、无刷控制器完全没有输出参照无刷控制器主相位检查测量图，用万用表直流电压＋50V档，检测6路MOS管栅级电压是否与把转的转动角呈对应关系。如果没有对应关系，表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。参照无刷控制器主相位检查图，测量芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系，可以判断出哪些芯片有故障。更换同型号芯片即可排除故障。下表是无刷控制器常用芯片引脚功能。无刷控制芯片（型号）MC33033MC33035基准电压6.25V78VCC1417GND1316相角调整1822传感器输入4、5、6.4、5、6上管驱动2、1、202、1、24下管驱动17、16、1521、20、19无刷控制芯片IR2103IR2110IR2113IR2181IR2130IR2184426 （型号）(S)(3/4)(2S)(S)VCC133517GND4223125上管驱动777727、23、1912下管驱动511416、15、146六、电路元件的更换方法与注意事项在检测出集成电路、MOS管损坏的情况下，就需要更换集成电路、MOS管，下面介绍一下常用的操作方法。（拆卸集成电路）拆卸时，用酒精灯火焰外焰加热印刷电路板焊接成电路引脚焊盘，快速均匀地移动印刷电路板，直至所有焊盘的焊锡融化，用镊子集成电路从应刷电路板尚取下。焊接时，将焊孔里的焊锡清除干净，将集成电路插装好，用接地良好的电烙铁迅速焊接好各引脚。注意速度要快，以免因焊接时间长，引起局部温度过高，损坏电路或焊盘。（拆卸功率器件）拆卸时，将MOS管或三端稳压的管脚剪断，然后分别焊下它们的引脚，这样可以避免拆卸大管脚元件时损坏印刷电路板焊盘。(焊接集成电路、功率器件)焊接的窍门在于是否能一次性焊接好。因为电烙铁是有一定热量的，如果将电烙铁长时间地停留在焊接处，很可能会使电烙铁上的热量传递到非焊接的部件上，损坏高精密度的部件。这就是电动车电元件焊接时，特别值得注意的地方，以次来避免损坏元件内部的电路。焊接集成电路、功率器件，首先要除去多余的焊锡，使焊锡清洁，要让焊盘孔清晰可见。然后用小于30W的电烙铁将集成电路和功率器件焊锡在相应的位置上。26 第七章电动自行车的维护与保养电动车是一个技术和科技含量较高的产品，为了延长电动车的使用寿命，日常的维护和保养是非常必要的。1、骑行前应检查电池盒是否锁定，显示面板的各指示灯和仪表的显示是否正常。2、应经常检查电池盒电源插件（或触点）的清洁，发现污物要及时擦除，以免造成效率下降或烧坏电源插件。3、应经常检查轮胎的气压是否充足，否则会影行驶距离，严重时将造成轮胎损坏。4、与普通自行车的使用相同，应及时作必要的机械部件的保养和安全检查。5、电动车只具备日常的防水功能，所以在下雨天行驶在积水路面时，积水深度应不超过电动车电机中心与控制器安装位置，如行驶路面积水深度超过电动车电机中心或控制器安装位置，将可能使电机或控制器进水而造成故障。6、整车应避免放在空气潮湿、湿度过高或有腐蚀性气体的场所，以免使金属零件的电镀油漆和塑件油漆表面发生化学腐蚀。7、应避免将整车长时间烈日暴晒和雨淋，以免是电池和控制器内元器件损坏，造成操作失灵，发生意外事故。8、电器控制部分结构复杂，用户不应擅自拆装、修理。9、电动车加电后在倒推时感觉较重，以及正常骑行重于一般自行车均属正常现象。10、无刷电机起动时的轻微共振为正常现象，不影响整车的使用性能。11、骑行时不应超载，不应放置过重物品和坐人，以免损坏控制器、电池和电机。12、电动车的润滑是保养的重要内容。根据使用情况，应对前轴、后轴、中轴、飞轮、前叉等转动部件每半年至一年进行一次擦洗和润滑（推荐使用二硫化钼润滑脂）。电动轮毂为免维护部件，用户不必自行拆洗润滑。如发现有异常情况，可到公司特约维修点进行保养维修。13、刹车系统的调整方法14、应经常更换刹车闸皮的磨损，若磨损超过三分之一时，应及时予以更换。15、链条松紧度的调整车辆骑行一段时间后，有时链条会松动，其调整如下：拆下后轴两边的塑料护套，并将两个M12螺母松开，如果链条偏松，可顺时针拧紧两侧两个链条器的螺母，直到链条松紧适度，注意调节时应保证后轮同车架平面平行，最后在紧固两个M12螺母后安装上塑料护套即可。如果链条偏紧，只要按上述方法逆时针方向调节调链螺母，并将后轮稍微前移即可。如用户无法自行调整，可到公司制定的维修部进行调整。第八章电动车的常见故障与排除故障现象故障原因排除方法1、电池盒电源插件接触不良1、重新插紧电源插头2、调换电池盒上的保险丝26 打开电门开关后，控制器面板指示灯不亮，车辆无法启动2、电池盒保险丝（20A）熔断打开电门开关后，控制器面板指示灯亮，但车辆无法启动检查控制器引出线处的各插件是否插好或接触不良（用万用表检查）1、插紧插件，保证两插件处在自锁状态2、如仍不见效，可检查插件内的导电插芯是否松脱，若松脱，请插入使其处在锁住状态电门开关打开后，电板即运转（注意：此时应马上关闭电门开关，以免发生事故）1、调速转把未复位2、调速转把或控制器损坏1、检查调速转把是否有卡死现象，请检查并排除2、送本公司特约维修点修理或更换电门开关打开后，旋转调速转把，电机运转不正常1、检查控制器处引出线处的插件是否插好或接触不良2、控制器或电机损坏1、同上2、送本公司特约维修点修理或更换控制器或维修电机车速慢，一次充电行驶距离短1、轮胎充气不足2、起动上坡频繁或顶风行驶3、电池容量衰退或有故障1、充足气2、起动和上坡时应脚踏助力3、更换新电池充电器插上电源后，电源指示灯不亮1、交流电源插座无电2、充电器内的输入2A保险丝熔断3、充电器损坏1、用电笔测量电源插座上是否有电，或换一处插座试一下2、若仍不见效可到本公司特约维修点修理充电器充不进电1、充电器损坏或充电器内5A输出保险丝熔断2、电池盒充电插座接触不良3、充电器正负极与充电器不符1、重复插拔充电插头，使接触良好2、如上述方法不见效，可到本公司特约维修点修理26