电动车电动机维修技术之三、四

电动车维修技术之三

第一节、常用控制器的原理及维修代换

1、有刷控制器检测方法

（1）断开电源用二极管档检测

A、红表笔接控制器电源输入正极、黑笔接负极、有充电现象为正常，短路则损坏

B、红笔接控制器电源输入负极，黑笔接红色、黄色、绿色，短路则损坏

C、红笔接控制器电源输入负极，黑笔接电机负极（兰色或绿色）应有400-700参数。若短路则损坏

D、红表笔接电机负极（绿或兰），黑表笔接控制器正极（红色），应有100-300参数

E、转把红、黑、绿（兰），不应有短路现象

（2）通电测量（通电前，先断开刹车断电插头）

F、检测控制器电源输入正负极是否有36V与48V以上电压

G、检测转把电源是否有5V以上电压

H、转动转把检测-------电压是否在0.8V-4.2V之间变化

I、转动转把检测控制器（黄，绿线）有无电压输出。

（3）短路刹车断电线（黄色、黑色）控制器应停止输出

2 、无刷控制器检测方法

一）、 断电检测（用二极管档）

1）、检测控制器电源输入正负极早否短路

2）、检测控制器绕组线参数：

A、用黑表笔接电源正极，用红表笔分别接触黄、绿、兰三根绕阻线，参数在400-700之间

B、重复2的步骤

3、霍尔信号线检测：用黑表笔接黑线，红表笔接红、黄、绿、兰四根线，应无短路故障

二）、通电检测

1）、检测控制器电源输入电压是否有36V（48V）以上电压

2)、检测霍尔信号线是否有5-7V电压

3）、检测转把电源是否有5V以上电源

4）、转动转把，检测信号线上是否在0.8-4.2V之间变化

第二节 电动车铅酸电池的基本原理及维护

一、电池工作原理和特点

电动自行车电瓶是一种电能与化学能互相转换的可逆装置，也就是说，将电能储存起来（充电），将化学能变为电能释放出来（放电）。

电动自行车电瓶由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电解液和电解槽所组成，充电后正极的活性物质为二氧化铅，负极板活性物质为海绵状铅，放电后两极板的活性物质都转变为硫酸铅，充电后由恢复为原来物质。化学反应方程式如下：

放电

PbO2 + 2H2SO4 + Pb

PbSO4 + 2H2O + PbSO4

充电

正极 电解液 负极

正极 电解液 负极

从化学反应的方程式中可以看出，在放电过程中消耗了硫酸，生成了水，因此电解液的浓度越来越小，而充电过程则相反。

电动自行车采用了负极活性物质过量的设计。当蓄电池充电的时候，正极充足100%后，负极尚未充到90%，这样蓄电池内只有正极产生的氧，不存在负极产生的难以复合的氢气。为了解决水的消耗问题，和必须为氧的复合创造条件。采用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔膜板膜，解决了氧的传输问题，使氧复合反应得以进行，完成了氧的再化合，蓄电池实现了密封和免维护。氧的再化合过程如下：

（正极）PbSO4--------- PbO---------O2

（负极）PbSO4----------- Pb------（ O2）

复合反应

二、电池的失效模式及对策

A 电池的正极板软化

①、电池的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物质的有效成分就是氧化铅。放电的时候氧化铅转换为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转换为氧化铅。

②、氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的，其中α氧化铅主要起支撑作用；β氧化铅主要起荷电作用。为了减少α氧化铅参与放电，一般控制放电深度为40％为好。电池放电深度越深，α氧化铅损失也越多，正极板软化也越严重，导致电池容量下降越快，形成了恶性循环。电池经常大电流放电同样会引起极板软化.所以电动车的控制器要实行限流保护,正是基于此原因.

B、电池的负极板硫化

1、电池放电以后，负极板的铅转换为硫酸铅，如果不及时充电或者充电电压较低，有部分硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶，采用普通的充电方式是无法恢复的所以称为”不可逆硫酸盐化”，简称硫化。

2、在冬季环境温度比较低的时候，电池的浮充电压应该相应的提高，否则电池欠充电就会产生，电池硫化也就产生了。

3、失水的电池相当于电解液的硫酸浓度变高，也形成了加速电池硫化的条件。

4、电池一旦出现硫化，靠单纯的浮充和均充是无法解决的，必须采取其它措施。目前消除密封电池硫化的方法有化学法和采用小电流脉冲去硫化。化学法虽然会较快的消除负极板硫化，但是其副作用——增加电池自放电。这样会形成新的失效模式。

C、电池的失水及热失控

1、电池充电达到单体电池2.35V（25℃）以后，就会进入正极板大量析氧状态，虽然对于密封电池来说，负极板具备了氧复合能力。但如果充电电流过大，负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度，气体会顶开排气阀而形成失水。如果充电电压达到2.42V（25℃），电池的负极板会析氢，而氢气不能够被正极板吸收，只能够增加电池气室的气压，最后会被排出气室而形成失水。定期对电池补水是非常必要的,但对水的质量和对操作者技术的要求很严格

(详细补水操作见修复仪说明书)

2、电池的热失控

电池在充电电压达到折合单格2.4V，这个电压超过了电池正极板大量析氧的电压，特别是在高温环境中，大量析氧电压会下降，这样产生的析氧量会大幅度的增加。而正极板产生的氧气在负极板会被吸收，吸收氧气是明显的放热反应，电池的温度会升高。而且氧复合反应也要产生电流，增加的电流导致充电器不能转绿灯，一直维持在高压阶段。如果电池已经出现过量失水，玻璃纤维隔板的无酸孔隙大大增加，会加速负极板吸收氧气，产生的热量会更多，电池温升也更高。而电池的温升也会加速正极板析氧，形成恶性循环——热失控。在热失控状态下，析氧量增加，电池内的气压增加，当达到塑料电池外壳的玻璃点温度的时候，电池开始鼓胀变型，这种变型除了影响电池内部的机械结构以外，还会形成电池漏气，而导致更加严重的失水漏酸。尽管电池热失控现象发生的不多，但是一旦发生热失控，电池的寿命会迅速提前结束。

D、电池的不均衡

1、电池在制造工艺中必然存在的微小差距。比如电池开阀压的区别，会导致电池失水不同。还有组装压力和极板重量不均衡等

2、失水多的电池相当于电池的硫酸比重上升，导致电池开路电压增加，也是该单体电池的充电电压相当于其它电池电压高，而在串联电池组中的其它电池分配的电压就会下降，形成其它电池的欠充电。欠充电的电池内阻会增加，放电的时候电池电压会更低，充电电压跟不上，导致电池电压高的更高，低的更低。电池正极板软化的差异随着充放电也会被扩大。

3、当电池正极板发生软化的时候，脱落的活性物质会堵塞一部分微孔，正极板上单位面积的电流密度会增加，导致充放电活性物质的膨胀收缩更加厉害，正极板软化被加速，这样就形成的容量落后的电池更加落后。

4、电池的负极板发生硫化，放电的电流密度也会增加，相当于增加了放电深度，硫酸铅结晶会比较集中在放电部位，形成较大的硫酸铅结晶。硫酸铅结晶体积越大，其吸附能力也相对增加，导致硫化更加严重。所以，电池容量的下降也会形成恶性循环。

5、对于电池组的不均衡，目前唯一的方式是采用定期地对单个电池的充电和放电.

E、脉冲修复消除硫化

对高电阻率的硫酸铅结晶施加瞬间的高电压，也可以击穿大的结晶，如果这个高电压足够短，并且进行限流，在打穿绝缘层的条件下，充电电流不大，也不至于形成大量析气。如这样，实现了无损消除硫化。

F、电池的容量表示及检测

常用电动车电池额容量表示方法为12v10Ah（2hr）

其含义为：电池额定电压为12v，容量为10Ah，2hr表示2小时放电率（用5A恒定电流放电到10.5v时，放电时间为2小时）

标准的容量检测设备是12v恒流放电仪，常见的有5A恒流，10A恒流，以及可调恒流的。

第三节 电动车的各项参数及检测方法

一、三段式充电器的四个参数

1、浮充阶段的低压值（绿灯亮）。

此值高将使电池失水，容易使电池发热变形。此值低不利于电池充足电。

2、恒压阶段的高压值（红灯亮）。

此值高有利于快速充足电，但容易使电池加速失水，充电后期电流下不去，同样使电池发热变形；此值低不利于电池快速充足电，有利于向浮充阶段转换。

3、恒流值

一般是充电器在额定电压下充电，能输出的最大电流值。此值高有利于快速充电。

4、转换电流。（红灯向绿灯转换的电流值 ）

此值高有利于电池寿命，不容易发热变形，但不利于电池充足电；此值低有利于充足电，但是由于较长时间高电压充电，容易使电池加速失水，使电池发热变形。

表3 常用充电器参数表（参考值 参数电压，容量 低压 (V) 高压 (V) 恒流（A） 转灯 (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

由于各充电器和电池的厂家技术参数不尽相同，低压，高压和转灯电流也有不同范围的误差。有些充电器，具有温度补偿功能，夏天电压低些，冬天高些，但不能高过本表参数。

二、电机空转电流及整车骑行电流值

1、电机磁钢退磁，线圈局部断路，电刷磨损，或者电机部件装配有问题等，都可能造成空转电流大。空转电流大会增加电机耗电量，新电池也跑不够里程。还可能损坏控制器

2、整车骑行电流值偏大，一般是电动车使用较长一段时间后，电机耗电量增加，车架变形，轴承卡滞，前后轮不平行，轮胎充气量不足，都会使骑行电流值偏大，整车效率降低，行驶里程变短。

常用电机的电流值及整车骑行电流值

电机 空转电流 骑行电流 速度 (km/小时)

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 高速电机 1.0—1.5A 3--6 A 20-28

三、控制器限流值与欠压保护值

1、若控制器限流超过正常值，会引起启动电流过大，超过电池的极限，导致电池极板软化，寿命严重下降。而且行驶里程也短。若电流低于正常值太多，会引起启动无力，提速时间过长。电机长时间处于低效率区间，大量消耗电能，同样会引起行驶里程变短

2、欠压保护值过高，会导致电池不能完全放电，引起行驶里程变短。而欠压保护值过低，会导致电池严重过放电，加速电池的损坏。

常用控制器参数表

限流值（A） 欠压保护值（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

表中数据是使用本公司仪器，根据大量实际检测后得出的结果，由于电动车使用一段时间后，车况有不同程度下降，数据在一定范围内有偏差是正常的，但均不应该超出本表极限。

电动车电机的维修案例

无刷电动自行车没有碳刷,因而不存在有刷车那样的机械磨损。无刷电机的基本原理是：无刷电机属于交流电机，是三相交流永磁电机的一种，输入模型无刷电机3根导线的电流是交流电，只不过这种交流电不是50HZ的市电正弦波，而是从无刷电机控制器（俗称无刷电调）调制出来的三相交变矩形波，频率比50HZ高很多，且随电机转速变化而变化。无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。

电动车无刷电机的换向是利用霍尔元件进行位置传感，从而控制各相绕组的依次导通。所以，无刷车的控制器就比有刷控制器复杂。维修者面对一台故障车往往感到无从下手，而且根据故障现象也不能准确的判断出故障所在。究其原因，主要还是对霍尔元件的控制缺乏理解和经验不足所致。下面的两例故障排除实例．希望能对读者有所启发。

【例1】一台永久牌无刷电动自行车，用户称打开电门，拧动转把时，电机时转时不转。有时骑行正常。但遇路面巅簸时又不正常。前一维修人员判定转-把损坏，换用一只新转把后．交付用户。谁知几天后，故障现。

检修：听完用户的叙述，笔者先试骑，感觉刚起步时，有较大的噪音，类似于轴承干涩的现象．而且电机的转动时断时续，但有时又能转动起来．速度起来之后，噪音消失，电机强劲有力。根据自己骑行的感受，笔者初步判断电机、控制器正常。为什么会这样认为呢?因为电机转起来之后并无异常，同样，如果控制器不正常的话．电机不会有这样卓越的表现。由此，故障的原因多半是霍尔信号在瞬间丢失．不能使控制器内部的场效应管准确导通换向．造成电机停顿。按照先易后难的原则．先检查所有的接插件．通过手感感受拔插的松紧度。对一些太松的接插件进行调整，同时对有些绝缘损坏的导线进行包扎处理，然后固定好，理顺导线，并捆扎紧密，放置在宽松的空间处。避免因振动带来的挤压。这些工作做完后，再试骑，结果所有故障消失，经用户骑行一周，

原故障现象一直未出现。

小结：从以上的排除过程可以总结出一些经验。面对故障。要从先易后难的思路作冷静的判断，然后逐步深入，直至找出故障点。电动自行车经常处于运动中，巅簸和振动在所难免，车上的接插件、接头、线束极易受挤压、磨擦等因素的影响，一个看似复杂的故障．实际上往往是一些松动、接触不良所引起的。这一点，应对维修人员有所启示。

【例2】一辆无刷电动自行车，拧动转把，电机只是振动而不旋转。

检修：拨开电机上的五根细线接插件。用数字万用表直流20V挡测细红线和细黑线之间的电压为+5V。正常。将黑表笔固定在细黑线(负极)上，红表笔和细绿线相接，．缓慢转动车轮，表上有+5V、OV之间的交替变化，再将红表笔接在细蓝线上，缓慢转动车轮，同样有+5V、OV之间的交替变化。最后将红表笔接在细黄线上，转动车轮，表上一直显示OV。故怀疑一只霍尔元件损坏，卸下车轮，拆开电机察看，发现接细黄线的这只霍尔有一根线虚焊(似接非接)，将线头重新上锡焊好。检查无误后装机，霍尔信号恢复正常，恢复接插件，试车运行。故障排除。