第二章 電池
第一節(jié)電池的內(nèi)部構(gòu)造
目前電動(dòng)車上使用的電源主要是鉛酸蓄電池,有的電動(dòng)車已開始使用鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池及鋅空電池,因鉛酸電池價(jià)格便宜,材料來源豐富。技術(shù)和制造工藝比較成熟,是目前商品化電動(dòng)車主要采用的電池。鉛酸蓄電池的組成部分:主要由正極板、負(fù)極板、隔板、蓄電池蓋、蓄電池槽、電解液(硫酸)、端子、限壓閥等組成。
1)正負(fù)極板
正極板或負(fù)極板是由活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料及一定的添加劑等所組成,正負(fù)極板主要是起成流反應(yīng)和導(dǎo)電的作用,它們是電能和化學(xué)能互相轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件之一,是決定電池性能的主要部件。
2)電解液
電解液為一定密度的硫酸溶液,它參與化學(xué)反應(yīng)并起保證正、負(fù)板板間的離子導(dǎo)電作用,在電池工作后的充電反應(yīng)過程中,硫酸又產(chǎn)生出來,恢復(fù)電解液原來的濃度,所以,它能始終保持正負(fù)極板間的離子導(dǎo)電作用。
3)隔板
隔板的主要作用是防止正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)直接接觸而造成短路。隔板既要防止正、負(fù)極上的活性物質(zhì)直接接觸而短路,又要允許電解液中的離子能順利通過,所以隔板既是電子的不良導(dǎo)體,又是離子的良導(dǎo)體,符合這種條件,才能在電池內(nèi)部履行隔離的功能。
4)電池槽
電池槽主要起盛裝極群和電解液的作用,因?yàn)殂U酸蓄電池的極板很重,而電解液中的硫酸又具有腐蝕性。所以電池槽必須選擇機(jī)械性能強(qiáng)、絕緣性能好、耐振好、抗沖擊、能經(jīng)受溫度變化,還能耐硫酸腐蝕的特殊材料。
5)鉛酸蓄電池的基本原理
鉛酸蓄電池的正極活性物質(zhì)為PbO2,負(fù)極活性物質(zhì)為多孔狀(海綿狀)Pb,蓄電池放電時(shí),PbO2和Pb都生成PbS04,消耗H2SO4,對(duì)外放出電量,把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能;蓄電池充電時(shí),正極上的PbS04生成PbO2,負(fù)極上的PbS04生成海綿狀Pb,用時(shí)生成H2SO4,從而把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。
根據(jù)澳柯瑪電動(dòng)車產(chǎn)品及零部件的“三”規(guī)定:蓄電池在一年之內(nèi)出現(xiàn)“漏液、開裂或容量不足60%的(用放電儀測(cè)量),”重新配組。蓄電池重新配組后,達(dá)到額定容量的60%,三有效期不重新計(jì)算。
第二節(jié)蓄電池的檢測(cè)
一、將電池充滿電后,按照下圖把電池、電流表、電阻絲連接好。
1)用萬用表測(cè)量每一塊電池的電壓,并將其數(shù)值記下,同時(shí)記下放電的時(shí)間,調(diào)整電阻絲使電流表指針指在5A上。
2)在放電過程中應(yīng)保持電流表始終在5A上,并每隔20分鐘測(cè)量一次電池電壓,同時(shí)記下測(cè)量值,單只電池電壓下降到10.5V時(shí),放電時(shí)間不得低于84分鐘。
二、電池內(nèi)部斷路
有的電池內(nèi)部斷路,表現(xiàn)為電池有電壓無電流,整車有電、電機(jī)不轉(zhuǎn),如更換一組新電池后,整車正常,則是電池的問題。
三、充電器綠燈不轉(zhuǎn)換
充電時(shí)充電器綠燈不轉(zhuǎn)換,空載時(shí)充電器綠燈亮,則一般情況是電池內(nèi)部缺水或缺稀硫酸所致,將電池上蓋打開后,旋下單向閥或安全閥,向電池內(nèi)注入適量專用補(bǔ)充液(5ml~8ml),充電6-10小時(shí)即可轉(zhuǎn)換。
四、電動(dòng)車?yán)m(xù)行里程短
1)檢測(cè)電池是否有問題,如無問題則檢測(cè)下一項(xiàng)。
2)檢測(cè)整車空載電流和運(yùn)行電流是否過大,空載電流不應(yīng)超過1.2安培,運(yùn)行電流在載重75kg,時(shí)速20km/h,平坦水泥或柏油路面行駛時(shí)不應(yīng)大于7.5安培,如出現(xiàn)上述情況則更換控制器或電機(jī)再次進(jìn)行測(cè)試。
3)如以上都沒有問題,則需要進(jìn)行路試。
五、確定電池質(zhì)量的簡(jiǎn)單方法
1、低于市場(chǎng)平均批發(fā)價(jià)的電池堅(jiān)決不賣,以成都目前為例,230元是一條線,低于這個(gè)價(jià)的產(chǎn)品,誰賣誰頭痛,可能有特例,但我們已經(jīng)不敢冒這個(gè)險(xiǎn)了,朋友們損失 大的就是這類產(chǎn)品導(dǎo)致的,廠家沒賺錢,出事就跑路或換名,我一朋友為此差點(diǎn)關(guān)門。
2、沒經(jīng)過2年以上的市場(chǎng)考驗(yàn)的產(chǎn)品,如果吹得很神,堅(jiān)決不賣,誰賣誰上當(dāng)。
3、沒有電動(dòng)車廠家配車的電池堅(jiān)決不賣,有種去蒙大廠吧。
4、高價(jià)電池,如果不是大廠生產(chǎn)的,堅(jiān)決不賣,出事我找誰去?
5、改變國家標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電池堅(jiān)決不賣,肯定沒有生產(chǎn)許可證,遲早出事。
6、5A放電,30秒時(shí)電壓高于12.68V的堅(jiān)決不賣,90%以上是短命電池,有這個(gè)運(yùn)氣我就去買彩票了。
檢測(cè)電池的 簡(jiǎn)單方法:5A放電,30秒時(shí)電壓低于12.63,前3分種電壓不降反升,反升越多,質(zhì)量越好。
第三章 控制器
第一節(jié)無刷控制器的線束功能及主要參數(shù)
前期無刷控制器粗紅線、粗黑線為電源接口,現(xiàn)在新型無刷控制器還有一根小電流鎖線,一般為細(xì)紅線或細(xì)黃線,具體連接方式是:粗紅線與電源正極的一個(gè)接頭相連,小電流鎖線與電源正極的另一個(gè)通過電源鎖的橙色接頭相連,粗黑線直接與電源負(fù)極線相連。六芯塑料插接件為電機(jī)信號(hào)接口,細(xì)紅線為6.25-5伏的參考電源,細(xì)黑線為地線,細(xì)黃線、細(xì)綠線、細(xì)蘭線分別為三相霍爾信號(hào)線。
九芯塑料插接件為轉(zhuǎn)把與剎把信號(hào)接口。
細(xì)紅線:轉(zhuǎn)把與剎把共用正極線,與細(xì)黑線電壓為5-6伏。
細(xì)黑線:轉(zhuǎn)把與剎把共用負(fù)極線,與細(xì)紅線電壓為5-6伏。
細(xì)黃線:轉(zhuǎn)把調(diào)速信號(hào)線,與細(xì)黑線電壓為1-4.2或4.8伏。
細(xì)紫線:剎把剎車斷電信號(hào)線,與細(xì)黑線電壓為5-6伏,不剎車電壓為0時(shí)是剎車常斷電。
以上四種線的顏色與功能在所有控制器中都是一樣的(前期DY系列控制器除外)
在九芯塑料插接件中還有一種線為速度表速度信號(hào)線,一般為蘭色線,也有是咖啡色線。
無刷控制器的主要參數(shù)
額定電壓36或48V
欠壓保護(hù)值31.5±0.5或42±0.5V
過流保護(hù)值12±1A或15±1A
輔助電源5V或5.7V
調(diào)速輸入電壓1-4.2V或1-4.8V正向控制方式
斷電剎車輸入電子低電位
小電流線:小電流線都是與電源鎖橙色線相連的,一般情況為細(xì)橙色,也有細(xì)紅色,如果將小電流線與粗紅電源主線交換位置連接則將造成自放電現(xiàn)象。
第二節(jié)工作原理及主要元件
無刷控制器工作原理:無刷直流電機(jī)中的位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)于定子繞組的位置,并輸出霍爾信號(hào)到MC33035,使主控芯片MC33035在確定的相對(duì)位置上輸出六路控制信號(hào),控制信號(hào)通過IR2103緩存,控制功率管在轉(zhuǎn)子的適當(dāng)位置導(dǎo)通或截止,從而控制各電樞繞組的電流 ,隨著轉(zhuǎn)子的位置改變按一定的順序進(jìn)行換流,從而保證每個(gè)磁極下電流方向不變,實(shí)現(xiàn)了沒有電刷的無接觸式換向。
當(dāng)剎車、欠壓、過流發(fā)生時(shí),MC33035的第七腳電壓由高變低,封鎖輸出,電機(jī)停轉(zhuǎn)。整流二極管,快恢復(fù)二極管等。
無刷控制器主要元件
1)電阻:在電路中起降壓和分流作用,用R表示。
2)電容:在電路中起濾波作用,用C表示。
3)二極管:具有單向?qū)щ娦,正向測(cè)有數(shù)值,反向測(cè)為無窮大,常用的有穩(wěn)壓二極管,開關(guān)二極管,
4)三極管:在電路中起電流放大的作用,主要有7815、7805、9013等。
5)場(chǎng)效應(yīng)晶體管:功率管為RFP50N06。
6)集成電路
6.1)MC33035無刷直流電機(jī)控制器主控芯片。
6.1.1)MC33035主控芯片各腳功能。
6.1.2)1、2、24腳驅(qū)動(dòng)上功率管,19、20、21腳驅(qū)動(dòng)下功率管。
6.1.3)第3腳控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。
6.1.4)第4、5、6腳為電機(jī)霍爾信號(hào)輸入,電壓為6.25V。
6.1.5)第7腳決定MC33035的狀態(tài),處于高電平時(shí)有輸出。過流,剎車,欠壓時(shí)第7腳處于低電平狀態(tài),封鎖輸出。
6.1.6)第8腳為參考電壓,輸出6.25V。
6.1.7)第9腳接地。
6.1.8)第10腳振蕩器,產(chǎn)生PWM波,由第8腳提供電壓。
6.1.9)第11腳調(diào)速信號(hào)輸入,1.0-4.2或4.8V。
6.1.10)第11、12、13腳相連,11、12內(nèi)部連,12、13外部連。
6.1.11)第14、15、16腳接地。
6.1.12)第17腳為工作電壓24V由7824提供或工作電壓為15V。
6.1.13)第18腳為15V電壓。
6.1.14)第22腳決定120°、60°相角,接低電平為120°接高電平為60°。
6.1.15)第23腳接地。
6.2)LM324四運(yùn)算放大器,有刷控制器和充電器都用它作輔助控制器件。
6.2.1)第3腳正常情況下比第2腳電壓高,如低,則可能其前面的電阻壞,欠壓時(shí)第3腳電壓與第2腳相等。
6.2.2)第8腳為參考電壓6.25V,第4腳接地。
6.2.3)第2、3、4腳電壓分別是5V、5V、15V。
6.3)IRF2103驅(qū)動(dòng)器(IR:國際整流公司)
6.3.1)第1腳為15V工作電壓。
6.3.2)第2、3腳為霍爾信號(hào)輸入線,電壓為0-5V。
6.3.3)第4腳為接地。
6.3-4)第5腳為0-15V輸出信號(hào),輸送到功率管。
6.3.5)第6腳為電機(jī)相線電壓18V。
6.3.6)第7腳為霍爾輸出信號(hào),輸運(yùn)到上功率管。
6.3.7)第8腳為15V電壓。
第三節(jié)無刷控制器工作路線圖
無刷控制器工作路線圖(以36V裕成無刷控制器線路板為例)
從線路板左側(cè)依次是:①GND霍爾信號(hào)地線②V+霍爾信號(hào)正極線③SA、SB、SC為霍爾信號(hào)線④SPV、GND、SPIN為轉(zhuǎn)把正極線、轉(zhuǎn)把負(fù)極線、轉(zhuǎn)把調(diào)速信號(hào)線⑤RP限速⑥BRK為剎車斷電信號(hào)線⑦SC速度表速度信號(hào)線⑧IOV為過流信號(hào)線⑨UN為欠壓信號(hào)電源電流經(jīng)電源鎖,由控制器粗紅線進(jìn)入后,先與第一個(gè)、第三個(gè)、第五個(gè)上功率管D腳相連,當(dāng)功率管的G腳有霍爾信號(hào)輸入時(shí),電流由功率管D腳流向功率管的S腳,功率管導(dǎo)通,電流流入粗蘭、粗黃、粗綠三相相線,為電機(jī)提供電流,通過下功率管流回電源負(fù)極。電源電流進(jìn)入控制器后,大電流經(jīng)功率管進(jìn)入電機(jī),小電流經(jīng)電容C1和電阻R1濾波整流后,給7815三端穩(wěn)壓器提供電源,經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出15V工作電壓為MC33035、LM324、IRF2103轉(zhuǎn)把剎把提供電源。當(dāng)霍爾元件檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁鋼的位置時(shí),將信號(hào)傳輸?shù)組C33035的第4、5、6腳,經(jīng)MC33035處理后,由1、2、24、19、20、21六腳輸出六路信號(hào)分別到三個(gè)IRF2103驅(qū)動(dòng)器,由驅(qū)動(dòng)器將電壓提升后輸送到6個(gè)功率管,來控制功率管的導(dǎo)通。當(dāng)轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),為控制器提供1.0V至4.2V或4.8V的電壓,此電壓信號(hào)傳到MC33035的第11腳,與第10腳進(jìn)行脈寬調(diào)制后再與下三路霍爾信號(hào)混合,共同控制下功率管。當(dāng)控制器內(nèi)的一個(gè)功率管出故障時(shí),整車表現(xiàn)為缺相或不轉(zhuǎn),當(dāng)一組相線的上下功率管同時(shí)被擊穿時(shí)表現(xiàn)為缺相異響或電機(jī)不轉(zhuǎn)或燒壞保險(xiǎn)絲。
功率管好壞的測(cè)量:
用萬用表二極管測(cè)試檔,測(cè)控制器粗蘭、粗黃、粗綠三相線。萬用表的黑表筆接電源粗紅線,紅表筆分別接粗蘭、粗黃、粗綠,萬用表顯示值為500-600左右,若某相測(cè)試結(jié)果顯示為零或很小,則該相上功率管擊穿,若顯示很大為斷路;將萬用表的紅表筆接電源地線,黑表筆分別接三相線,萬用表顯示值應(yīng)為500-600左右,若顯示為零或很小,則該相的下功率管擊穿,若顯示很大,為功率管斷路。
第四節(jié)常見故障及原因分析
一、不斷電
1)三極管壞,無6.2V電壓。
2)剎車斷電信號(hào)線附近的二極管壞。
二、 缺相
1)用萬用表二極管檔測(cè)量,祥見第三節(jié)。
2)將控制器與電機(jī)所有接線正確連接,在不通電的情況下,雙向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)應(yīng)無阻力,在通電的情況下雙向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī),單向有均勻阻力為正常,若電機(jī)雙向有阻力或雙向無阻力為功率管損壞或其它故障。
3)驅(qū)動(dòng)器IRF2103燒壞。
4)二極管或51Ω電阻壞。
三、線路板無電流
150Ω電阻壞。
四、電機(jī)不轉(zhuǎn)
1)三極管壞,上腳電壓為6.2V,如無則電機(jī)不轉(zhuǎn)。
2)穩(wěn)壓管7815壞,無15V輸出。
3)MC33035第4、5、6腳無6.2V電壓。
五、常斷電
1)三極管壞,無6.2V電壓。
2)剎車線上的二極管壞。
六、無欠壓
三極管上腳無6.2V電壓。
七、飛車
1)線路板銅皮破(MC33035與LM324之間)
2)轉(zhuǎn)把正極線與轉(zhuǎn)把信號(hào)線搭在一起
3)轉(zhuǎn)把線附近的二極管燒壞
4)轉(zhuǎn)把負(fù)極線接觸不良
八、微短路
接上控制器正、負(fù)極,打開直流電源若電流顯示為0.2A以上,則為“微短路”
1)大電容壞
2)7815壞,15V腳與負(fù)極導(dǎo)通
3)如以上沒壞,則順序剪驅(qū)動(dòng)器第4腳,剪一個(gè)量一個(gè),如不能排除,則剪掉MC33035第17腳(15V)再量
第四章 電機(jī)
第一節(jié) 電機(jī)的分類及機(jī)械結(jié)構(gòu)
電動(dòng)車用電機(jī)按照電機(jī)的通電形式來分,可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩大類;
按照電機(jī)總成的機(jī)械結(jié)構(gòu)來分,一般分為有齒(電機(jī)轉(zhuǎn)速高,需要經(jīng)過齒輪減速)和無齒(電機(jī)扭矩輸出不經(jīng)過任何減速)兩大類;對(duì)于無刷電機(jī)而言,根據(jù)電機(jī)是否具有位置傳感器,又分為有位置傳感器無刷電機(jī)和無位置傳感器無刷電機(jī),目前市場(chǎng)中以三位置傳感器.三相線圈工作模式的無刷電機(jī)為主。
工作原理:有刷電機(jī)是由碳刷與換向器進(jìn)行機(jī)械換向,無刷電機(jī)是靠霍爾元件感應(yīng)信號(hào)由控制器完成電子換向。
高速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)
這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速有刷電機(jī)芯、減速齒輪組,超越離合器、輪轂端蓋等部件組成,高速有刷有齒輪轂式電機(jī)屬于內(nèi)輪子電機(jī)。
低速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)
這種輪轂式電機(jī)由碳刷、換相器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成,低速有刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
高速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)
這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速無刷電機(jī)芯、行星摩擦滾子、超越離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成,高速無刷有齒輪轂電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。
低速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)
這種輪轂式電機(jī)由電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成,低速無刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
第二節(jié)電機(jī)的連接
有刷電機(jī)的連接方法
有刷電機(jī)一般有正負(fù)兩根引線,紅線是電機(jī)正極線、黑線是電機(jī)負(fù)極線,如果將電機(jī)正負(fù)極線交換接線,只是會(huì)使電機(jī)反轉(zhuǎn),一般不會(huì)損壞電機(jī)。
無刷電機(jī)相角的判斷:
無刷電機(jī)有60度相角和120度相角之分,霍爾元件排列順序(有字一面為正,無字一面為反)為正正正或反反反者是60度相角電機(jī),排列順序?yàn)檎凑邽?20度相角電機(jī),目前澳柯瑪公司所用新大洋無刷電機(jī)為60度相角電機(jī),所用裕成無刷電機(jī)、東海無刷電機(jī)、一佳一無刷電機(jī)為120度相角電機(jī)。
無刷電機(jī)的接線方法:
無刷電機(jī)的霍爾元件有5根引線,分別是霍爾元件的公共電源正極細(xì)紅線,公共電源負(fù)極細(xì)黑線,細(xì)黃線、細(xì)蘭線、細(xì)綠線分別為霍爾信號(hào)A相、B相、C相信號(hào)輸出線。
第三節(jié)電機(jī)故障的檢修
一、磁鋼
磁鋼為稀土永磁磁鋼,含釹、鐵、硼。
有刷電機(jī)正極碳刷處所對(duì)的磁鋼外表面為S極,排列順序?yàn)镾NS,如果電機(jī)磁鋼脫落,可按照極性SNS用哥倆好進(jìn)行粘接。
電機(jī)磁鋼在使用幾年后,會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象,導(dǎo)致電機(jī)電流過大或電機(jī)發(fā)熱等。
二、線圈
180W有刷電機(jī)有線圈繞組39組、換向器39片、磁鋼10片。
180W無刷電機(jī)有48個(gè)繞組、磁鋼16片,每片3槽線圈。
240W大功率無刷電機(jī)有線組36組、磁鋼40片。
線圈的主要問題是漆線脫落造成線圈短路,導(dǎo)致電機(jī)電流過大,電機(jī)發(fā)熱。
三、霍爾元件
正、負(fù)、信號(hào)線區(qū)分:正對(duì)有字的一面,左側(cè)是正極,中間是負(fù)極,右側(cè)是信號(hào)。
測(cè)量好壞:用二極管檔,紅筆接紅線,黑筆接黃、蘭、綠、信號(hào)線及黑線,萬用表顯示900以上。用二極管檔紅筆接黑線,黑筆接黃、蘭、綠,電壓為600-800之間,黑筆接正極,電壓為無窮大。也可以給電機(jī)通電,檢測(cè)霍爾信號(hào)電壓是否在0-5V或0-6.25V之間變化。
四、異響
磁鋼脫落電機(jī)掃膛,將磁鋼及接合面的雜質(zhì)清除干凈后,用哥倆好進(jìn)行粘接。
軸承壞,更換軸承。無刷電機(jī)霍爾壞,造成缺相,更換霍爾。軸向串動(dòng),加墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)。
五、性能下降
磁鋼退磁,扭力下降電流上升,更換磁鋼。
有刷電機(jī)在使用幾年之后,運(yùn)行電流開始上升功率下降,換向器積碳嚴(yán)重,處理措施為打磨換向器表面,清除縫隙中的積碳,打磨換向器時(shí)用800目至1000目細(xì)紗紙。
六、有刷電機(jī)噪音過大或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)
磁鋼脫落磁場(chǎng)弱,磁鋼退磁,電流大,力小。碳刷和換向器接觸不好,碳刷磨損,碳刷處彈簧彈力下降。繞組損壞,如電流過大造成絕緣層損壞。有刷電機(jī)硅鋼片翹起、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)受阻、電流大。
七、無刷電機(jī)換霍爾
應(yīng)盡量更換同型號(hào)的三個(gè)霍爾焊接時(shí)速度要快,防止局部受熱損壞。A、 B膠粘牢霍爾