電動車維修技術之三
第一節、常用控制器的原理及維修代換
1、有刷控制器檢測方法
（1）斷開電源用二極管檔檢測
A、紅表筆接控制器電源輸入正極、黑筆接負極、有充電現象為正常，短路則損壞
B、紅筆接控制器電源輸入負極，黑筆接紅色、黃色、綠色，短路則損壞
C、紅筆接控制器電源輸入負極，黑筆接電機負極（蘭色或綠色）應有400-700參數。若短路則損壞
D、紅表筆接電機負極（綠或蘭），黑表筆接控制器正極（紅色），應有100-300參數
E、轉把紅、黑、綠（蘭），不應有短路現象
（2）通電測量（通電前，先斷開剎車斷電插頭）
F、檢測控制器電源輸入正負極是否有36V與48V以上電壓
G、檢測轉把電源是否有5V以上電壓
H、轉動轉把檢測-------電壓是否在0.8V-4.2V之間變化
I、轉動轉把檢測控制器（黃，綠線）有無電壓輸出。
（3）短路剎車斷電線（黃色、黑色）控制器應停止輸出
2 、無刷控制器檢測方法
一）、 斷電檢測（用二極管檔）
1）、檢測控制器電源輸入正負極早否短路
2）、檢測控制器繞組線參數：
A、用黑表筆接電源正極，用紅表筆分別接觸黃、綠、蘭三根繞阻線，參數在400-700之間
B、重複2的步驟
3、霍爾信號線檢測：用黑表筆接黑線，紅表筆接紅、黃、綠、蘭四根線，應無短路故障
二）、通電檢測
1）、檢測控制器電源輸入電壓是否有36V（48V）以上電壓
2)、檢測霍爾信號線是否有5-7V電壓
3）、檢測轉把電源是否有5V以上電源
4）、轉動轉把，檢測信號線上是否在0.8-4.2V之間變化
第二節 電動車鉛酸電池的基本原理及維護
一、電池工作原理和特點
電動自行車電瓶是一種電能與化學能互相轉換的可逆裝置，也就是說，將電能儲存起來（充電），將化學能變為電能釋放出來（放電）。
電動自行車電瓶由正極板、負極板、玻璃纖維隔板、電解液和電解槽所組成，充電後正極的活性物質為二氧化鉛，負極板活性物質為海綿狀鉛，放電後兩極板的活性物質都轉變為硫酸鉛，充電後由恢復為原來物質。化學反應方程式如下：
放電
PbO2 + 2H2SO4 + Pb
PbSO4 + 2H2O + PbSO4
充電
正極 電解液 負極
正極 電解液 負極
從化學反應的方程式中可以看出，在放電過程中消耗了硫酸，生成了水，因此電解液的濃度越來越小，而充電過程則相反。
電動自行車採用了負極活性物質過量的設計。當蓄電池充電的時候，正極充足100%後，負極尚未充到90%，這樣蓄電池內只有正極產生的氧，不存在負極產生的難以複合的氫氣。為了解決水的消耗問題，和必須為氧的複合創造條件。採用貧電解液設計加上超細玻璃纖維隔膜板膜，解決了氧的傳輸問題，使氧複合反應得以進行，完成了氧的再化合，蓄電池實現了密封和免維護。氧的再化合過程如下：
（正極）PbSO4--------- PbO---------O2
（負極）PbSO4----------- Pb------（ O2）
複合反應
二、電池的失效模式及對策
A 電池的正極板軟化
①、電池的正極板是由板柵和活性物質組成的，其中活性物質的有效成分就是氧化鉛。放電的時候氧化鉛轉換為硫酸鉛，充電的時候硫酸鉛轉換為氧化鉛。
②、氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的，其中α氧化鉛主要起支撐作用；β氧化鉛主要起荷電作用。為了減少α氧化鉛參與放電，一般控制放電深度為40％為好。電池放電深度越深，α氧化鉛損失也越多，正極板軟化也越嚴重，導致電池容量下降越快，形成了惡性循環。電池經常大電流放電同樣會引起極板軟化.所以電動車的控制器要實行限流保護,正是基於此原因.
B、電池的負極板硫化
1、電池放電以後，負極板的鉛轉換為硫酸鉛，如果不及時充電或者充電電壓較低，有部分硫酸鉛晶體就會逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結晶，採用普通的充電方式是無法恢復的所以稱為”不可逆硫酸鹽化”，簡稱硫化。
2、在冬季環境溫度比較低的時候，電池的浮充電壓應該相應的提高，否則電池欠充電就會產生，電池硫化也就產生了。
3、失水的電池相當於電解液的硫酸濃度變高，也形成了加速電池硫化的條件。
4、電池一旦出現硫化，靠單純的浮充和均充是無法解決的，必須採取其它措施。目前消除密封電池硫化的方法有化學法和採用小電流脈衝去硫化。化學法雖然會較快的消除負極板硫化，但是其副作用——增加電池自放電。這樣會形成新的失效模式。
C、電池的失水及熱失控
1、電池充電達到單體電池2.35V（25℃）以後，就會進入正極板大量析氧狀態，雖然對於密封電池來說，負極板具備了氧複合能力。但如果充電電流過大，負極板的氧複合反應跟不上析氧的速度，氣體會頂開排氣閥而形成失水。如果充電電壓達到2.42V（25℃），電池的負極板會析氫，而氫氣不能夠被正極板吸收，只能夠增加電池氣室的氣壓，最後會被排出氣室而形成失水。定期對電池補水是非常必要的,但對水的質量和對操作者技術的要求很嚴格
(詳細補水操作見修復儀說明書)
2、電池的熱失控
電池在充電電壓達到摺合單格2.4V，這個電壓超過了電池正極板大量析氧的電壓，特別是在高溫環境中，大量析氧電壓會下降，這樣產生的析氧量會大幅度的增加。而正極板產生的氧氣在負極板會被吸收，吸收氧氣是明顯的放熱反應，電池的溫度會升高。而且氧複合反應也要產生電流，增加的電流導致充電器不能轉綠燈，一直維持在高壓階段。如果電池已經出現過量失水，玻璃纖維隔板的無酸孔隙大大增加，會加速負極板吸收氧氣，產生的熱量會更多，電池溫升也更高。而電池的溫升也會加速正極板析氧，形成惡性循環——熱失控。在熱失控狀態下，析氧量增加，電池內的氣壓增加，當達到塑料電池外殼的玻璃點溫度的時候，電池開始鼓脹變型，這種變型除了影響電池內部的機械結構以外，還會形成電池漏氣，而導致更加嚴重的失水漏酸。儘管電池熱失控現象發生的不多，但是一旦發生熱失控，電池的壽命會迅速提前結束。
D、電池的不均衡
1、電池在製造工藝中必然存在的微小差距。比如電池開閥壓的區別，會導致電池失水不同。還有組裝壓力和極板重量不均衡等
2、失水多的電池相當於電池的硫酸比重上升，導致電池開路電壓增加，也是該單體電池的充電電壓相當於其它電池電壓高，而在串聯電池組中的其它電池分配的電壓就會下降，形成其它電池的欠充電。欠充電的電池內阻會增加，放電的時候電池電壓會更低，充電電壓跟不上，導致電池電壓高的更高，低的更低。電池正極板軟化的差異隨著充放電也會被擴大。
3、當電池正極板發生軟化的時候，脫落的活性物質會堵塞一部分微孔，正極板上單位面積的電流密度會增加，導致充放電活性物質的膨脹收縮更加厲害，正極板軟化被加速，這樣就形成的容量落後的電池更加落後。
4、電池的負極板發生硫化，放電的電流密度也會增加，相當於增加了放電深度，硫酸鉛結晶會比較集中在放電部位，形成較大的硫酸鉛結晶。硫酸鉛結晶體積越大，其吸附能力也相對增加，導致硫化更加嚴重。所以，電池容量的下降也會形成惡性循環。
5、對於電池組的不均衡，目前唯一的方式是採用定期地對單個電池的充電和放電.
E、脈衝修復消除硫化
對高電阻率的硫酸鉛結晶施加瞬間的高電壓，也可以擊穿大的結晶，如果這個高電壓足夠短，並且進行限流，在打穿絕緣層的條件下，充電電流不大，也不至於形成大量析氣。如這樣，實現了無損消除硫化。
F、電池的容量表示及檢測
常用電動車電池額容量表示方法為12v10Ah（2hr）
其含義為：電池額定電壓為12v，容量為10Ah，2hr表示2小時放電率（用5A恆定電流放電到10.5v時，放電時間為2小時）
標準的容量檢測設備是12v恆流放電儀，常見的有5A恆流，10A恆流，以及可調恆流的。
第三節 電動車的各項參數及檢測方法
一、三段式充電器的四個參數
1、浮充階段的低壓值（綠燈亮）。
此值高將使電池失水，容易使電池發熱變形。此值低不利於電池充足電。
2、恆壓階段的高壓值（紅燈亮）。
此值高有利於快速充足電，但容易使電池加速失水，充電後期電流下不去，同樣使電池發熱變形；此值低不利於電池快速充足電，有利於向浮充階段轉換。
3、恆流值
一般是充電器在額定電壓下充電，能輸出的最大電流值。此值高有利於快速充電。
4、轉換電流。（紅燈向綠燈轉換的電流值 ）
此值高有利於電池壽命，不容易發熱變形，但不利於電池充足電；此值低有利於充足電，但是由於較長時間高電壓充電，容易使電池加速失水，使電池發熱變形。
表3 常用充電器參數表（參考值 參數電壓，容量 低壓 (V) 高壓 (V) 恆流（A） 轉燈 (mA)
36v10－14Ah 41.5-42.0 夏季 43.8-44.0 夏季 1.5－2.2 300－400
42.0-42.3 冬季 44.0-44.4 冬季
36v17－26Ah 41.5-42.0 夏季 43.8-44.0 夏季 2－3 400－500
42.0-42.3 冬季 44.0-44.4 冬季
48v10－14Ah 55.5-56.0 夏季 58.4-59.0 夏季 1.5－2.2 300－400
56.0-56.5 冬季 59.0-59.5 冬季
48v 17－24Ah 55.5-56.0 夏季 58.4-59.0 夏季 2－3 400－500
56.0-56.5 冬季 59.0-59.5 冬季
由於各充電器和電池的廠家技術參數不盡相同，低壓，高壓和轉燈電流也有不同範圍的誤差。有些充電器，具有溫度補償功能，夏天電壓低些，冬天高些，但不能高過本表參數。
二、電機空轉電流及整車騎行電流值
1、電機磁鋼退磁，線圈局部斷路，電刷磨損，或者電機部件裝配有問題等，都可能造成空轉電流大。空轉電流大會增加電機耗電量，新電池也跑不夠里程。還可能損壞控制器
2、整車騎行電流值偏大，一般是電動車使用較長一段時間後，電機耗電量增加，車架變形，軸承卡滯，前後輪不平行，輪胎充氣量不足，都會使騎行電流值偏大，整車效率降低，行駛里程變短。
常用電機的電流值及整車騎行電流值
電機 空轉電流 騎行電流 速度 (km/小時)
36v 180w低速 0.3－0.5A 3--4A 20-23
36V 250W低速 0.5---0.7A 4--6A 25-27
48V 350W低速 0.5－ 0.7A 4--7A 28-35
48V 500W以上 1.0—1.5A 9--12A 45-50
24--36V 高速電機 1.0—1.5A 3--6 A 20-28
三、控制器限流值與欠壓保護值
1、若控制器限流超過正常值，會引起啟動電流過大，超過電池的極限，導致電池極板軟化，壽命嚴重下降。而且行駛里程也短。若電流低於正常值太多，會引起啟動無力，提速時間過長。電機長時間處於低效率區間，大量消耗電能，同樣會引起行駛里程變短
2、欠壓保護值過高，會導致電池不能完全放電，引起行駛里程變短。而欠壓保護值過低，會導致電池嚴重過放電，加速電池的損壞。
常用控制器參數表
限流值（A） 欠壓保護值（v）
36v 180w 10－12 31--33
36v 250w 15--17 31--33
36v 350w 15--20 31--33
48v 350w 15--25 42--44
48v 500w 22以上- 42--44
表中數據是使用本公司儀器，根據大量實際檢測後得出的結果，由於電動車使用一段時間後，車況有不同程度下降，數據在一定範圍內有偏差是正常的，但均不應該超出本表極限。
電動車電機的維修案例
無刷電動自行車沒有碳刷,因而不存在有刷車那樣的機械磨損。無刷電機的基本原理是：無刷電機屬於交流電機，是三相交流永磁電機的一種，輸入模型無刷電機3根導線的電流是交流電，只不過這種交流電不是50HZ的市電正弦波，而是從無刷電機控制器（俗稱無刷電調）調製出來的三相交變矩形波，頻率比50HZ高很多，且隨電機轉速變化而變化。無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，並在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理後去控制功率開關電路，按一定的邏輯關係進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。
採用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。採用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由於遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈衝信號。
採用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉子位置發生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調製信號（其幅值隨轉子位置而變化）。
電動車無刷電機的換向是利用霍爾元件進行位置傳感，從而控制各相繞組的依次導通。所以，無刷車的控制器就比有刷控制器複雜。維修者面對一臺故障車往往感到無從下手，而且根據故障現象也不能準確的判斷出故障所在。究其原因，主要還是對霍爾元件的控制缺乏理解和經驗不足所致。下面的兩例故障排除實例．希望能對讀者有所啟發。
【例1】一臺永久牌無刷電動自行車，用戶稱打開電門，擰動轉把時，電機時轉時不轉。有時騎行正常。但遇路面巔簸時又不正常。前一維修人員判定轉-把損壞，換用一隻新轉把後．交付用戶。誰知幾天後，故障現。
檢修：聽完用戶的敘述，筆者先試騎，感覺剛起步時，有較大的噪音，類似於軸承乾澀的現象．而且電機的轉動時斷時續，但有時又能轉動起來．速度起來之後，噪音消失，電機強勁有力。根據自己騎行的感受，筆者初步判斷電機、控制器正常。為什麼會這樣認為呢?因為電機轉起來之後並無異常，同樣，如果控制器不正常的話．電機不會有這樣卓越的表現。由此，故障的原因多半是霍爾信號在瞬間丟失．不能使控制器內部的場效應管準確導通換向．造成電機停頓。按照先易後難的原則．先檢查所有的接插件．通過手感感受拔插的鬆緊度。對一些太鬆的接插件進行調整，同時對有些絕緣損壞的導線進行包紮處理，然後固定好，理順導線，並捆紮緊密，放置在寬鬆的空間處。避免因振動帶來的擠壓。這些工作做完後，再試騎，結果所有故障消失，經用戶騎行一週，
原故障現象一直未出現。
小結：從以上的排除過程可以總結出一些經驗。面對故障。要從先易後難的思路作冷靜的判斷，然後逐步深入，直至找出故障點。電動自行車經常處於運動中，巔簸和振動在所難免，車上的接插件、接頭、線束極易受擠壓、磨擦等因素的影響，一個看似複雜的故障．實際上往往是一些鬆動、接觸不良所引起的。這一點，應對維修人員有所啟示。
【例2】一輛無刷電動自行車，擰動轉把，電機只是振動而不旋轉。
檢修：撥開電機上的五根細線接插件。用數字萬用表直流20V擋測細紅線和細黑線之間的電壓為+5V。正常。將黑表筆固定在細黑線(負極)上，紅表筆和細綠線相接，．緩慢轉動車輪，表上有+5V、OV之間的交替變化，再將紅表筆接在細藍線上，緩慢轉動車輪，同樣有+5V、OV之間的交替變化。最後將紅表筆接在細黃線上，轉動車輪，表上一直顯示OV。故懷疑一隻霍爾元件損壞，卸下車輪，拆開電機察看，發現接細黃線的這隻霍爾有一根線虛焊(似接非接)，將線頭重新上錫焊好。檢查無誤後裝機，霍爾信號恢復正常，恢復接插件，試車運行。故障排除。
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