电动车的工作原理与维修资料

电动车的工作原理与维修资料

技术类别：电动车发布时间：2009-8-22 人气指数：7

电动三轮车电路原理与检修

一、电路原理 LM339等组成脉宽调节电路。LM339 是四电压比较器，本电路只用了IC—A和 IC—B 两个。由锯齿波形成电路IC—A输出的锯齿波，送人可调脉宽形成电路IC—B的正输入端，其反相输入端输入直流调速电压，经过比较，输出宽度随反相输入端直流电压变化的矩形脉冲，再经过T2倒相放大，推动大功率场效应管，为直流电动机提供驱动电流。

1．锯齿波形成电路

IC—A及其外围元件构成锯齿波形成电路。比较器IC-A(渤脚是电源正，⑩脚接地。在比较两个电压时，任意一端加固定电压作参考电压，另一端加待比较信号电压。当正端电压高于负端电压时，②脚输出为高电位。当负端电压高于正端时，②脚为低电位。两端电压差大于10mV就能确保输出从一种状态可靠地转换到另一种状态。当刚接通电源时，5V电源经R1、R5分压加到IC—A 的同相输入端⑧脚，其反相输人端④脚因电容C1两端电压的形成需要一定的充电时间而暂时为低电位，故②脚输出高电平。此高电平一路通过R4向C1充电，另一路通过R3向锯齿波形成电容C2充电，形成锯齿波的上升阶段。见图2B的a—b段。从图1 中可以看出，⑤脚的电压是由R1、R5分压取得的，最高不超过2．5V。而②脚的电压接近电源的电压。当该电压通过R4向C1充电至C1两端的电压超过⑧脚电压时，即达到图

2B中的b点，②脚瞬间转变为低电位，锯齿波形成电容C2开始通过R3向②脚放电，即形成了图2B 中的b-c端。同时，C1也通过R4向②脚放电。当C1两端的电压低于⑧脚的电压时，即图2B中的c 点，②脚又翻转为高电位，开始下一个锯齿波。由于C2 充电的路径是+5V_R5。R3斗C2，而放电的路径是c2一R3寸IC。A的②脚 (此时为低电位)，充电的时间要比放电的时间长一点，所以形成了图

2B的锯齿波形。锯齿波的频率是200Hz。

，

2．可调脉宽形成电路．

将上述锯齿波加到图3中的可调脉宽形成电路IC—B的正输入端⑦脚。由旋转手把中的霍尔元件转化为的0．3V～3．5V直流电压，经R7、R8分压，C3滤波后加至反相输入端⑥脚，④脚就会根据⑥脚的电压高低输出可调的矩形脉冲，见图3C和D。

下面再分析一下比较器IC—B是如何实现脉宽调节的。见图3B，假设在低速中，霍尔元件输入到⑥脚的电压是1V，在锯齿波上升阶段的a点以前，⑦脚电压低于⑥脚电压，④脚输出低电位，没有脉冲输出；当锯齿波电压上升到a点以后，因⑦脚电压高于⑥脚电压；①脚输出瞬间翻转为高电位，即图3C中的a点，④脚输出正脉冲；当锯齿波电压降至b点以下时，⑦脚电压低于⑥脚电压，④脚瞬间翻转为低电位，也就是图3C 中的脉冲下降沿的b点。第一个脉冲输出结束。随着第二个锯齿波的到来，又形成第二个输出脉冲。高速时，加人⑥脚的电压为 2．2V，脉冲形成的原理同前，只是脉冲的宽度明显变窄(见图3D)。

霍尔调速元件有旋转手柄式和拉线式两种。旋转手柄式安装在车把的右侧上，拉线式一般安装在脚踏板的底部，它们的结构原理是一样的，内部有一块永久磁铁和一片霍尔元件，永久磁铁接近霍尔元件的距离不同，霍尔元件的内阻就会改变，进而改变输出端的电压。其电压变化范围由②脚输出端的电阻R8调整选定，此电路的调整变化范围是0．3V'--3Vo ’

3．脉冲激励级

由T1、R9、R12、R13、VD2、VD3组成，其功能是将Ic—B①脚输出的脉冲进行倒相放大，由T1输出激励脉冲去推动末级的功率放大。因为场效应管T2的输入阻抗较高，对输入功率要求不大，所以T1是一级电压放大电路。R9是隔离电阻，R12既是 T1的上偏置电阻又是IC—B④脚的上拉电阻，R13为负载电阻，两只稳压管是为了防止过高的电压损坏T2。T1是一级共发射极电路。由于是电压放大，输入与输出相差 1800，即输入的宽脉冲被放大后变为窄脉冲了。也就是说，脉宽形成电路的脉冲宽度越宽，被T1倒相放大后输出的脉冲宽度越窄，平均电压越低。电机的转速也越低。反之转速变高。 4．功率输出级

这一级的主要功能是为直流电动机提供驱动电流。T1集电极的脉冲上升沿到来时，通过D2、R14、R15输入到T2的栅极 G，T2导通；当脉冲的下降沿到来时，T2截止，周而复始。T2工作在开关状态。此

调速器的脉冲频率是固定的200Hz。但是，脉冲的宽度是随着速度而改变的。脉冲宽度增加，T2的导通时间长，即电压的平均值高，电机的转速快；输人脉冲宽度变窄，T2的导通时间短，电压的平均值降低，电机的速度减慢。

下面再来分析倒顺开关是如何改变直流电机转向的。当T2导通时，倒顺开关置于正转，K2、K4闭合，电流的方向是：电源正极。总电源开关?转子一K2_定子磁场线圈的下端流人K4_T2_电源负极。反转时， K3和K5闭合，K2和K4断开。电流的方向是：电源正极_总电源开关一转子_K3_ 定子磁场线圈的上端流入T2回到电源的负极。即通过改变磁场的极性来改变电机的旋转方向。图1中的D3、D4、D5、D6是一支全桥40AV500Vo D3、D4用于阻尼T2截止时电机产生的自感电动势，保护T2不被击穿。D5、D6用于防止电源极性接反损坏T2。总电源开关K1是内含过热、过流保护的开关；K2是钥匙门开关，控制调速器、电量指示仪表盘和12V电源供电。图1中电源的a 点接至全车的金属结构框架上，以获得12V 电压，为照明、喇叭、转向等使用。电量指示仪表盘由10只发光二极管组成。充电插座并接在48V电源上，供充电时使用。

二、常见故障的修理

故障1：车主前一天晚间冒雨出车，车况正常，早晨打开钥匙门，车突然向前窜出，撞在一棵大树上。

分析检修：将调速器拆开(注意倒顺开关要放在零位上)，在路测电阻，没有发现异常。打开钥匙f-1，T2便有输出，将调速手柄线的插头拔下后恢复正常。后查出是由于调速手柄内的霍尔元件进了雨水，导致本故障。将其晾干后一切正常。

故障2：上坡行驶途中突然车速加快，并且失控，关闭钥匙门也无济于事，刹车踩到底也只慢不停，慌乱中将倒顺开关扳到零位才算停下。分析检修：经检测在路电阻，发现5只大功率场效应管全部击穿损坏，呈短路状态。由于零件的型号已经被打磨掉，查阅资料并用5只IRGPU代换后一切正常。场效应管很容易购到，而且能够代换的型号很多，只要选择500V／40A／150W左右的均可。故障分析：长时间超载上坡，功率输出元件必然严重发热，加之元件质量不够好，高热损坏是产生本故障的主要原因。故障3：车主在保养车时忘记关钥匙门，不慎将手柄线中的+5V与霍尔元件输出线短路，事后发现调速器已经损坏。

分析检修：经检查，5只场效应管全部损坏，更换后一切正常。不日又有一辆电动自行车的两只并联大功率场效应管短路击穿损坏，经询问竟与此车惊人地相似。好好的车，就是手把调速不灵活，拆开手把用螺丝刀一捅轱辘就转开了，当时钥匙门也没关。究竟是何因导致的呢?我至今也没解开。但是，霍尔元件的输出线与+5V之间短路会损坏场效应管是事实。不管是个例还是偶然，我们还是防着点为好。实际维修中发现，调速器内部的集成电路LM339很少损坏，电阻R13易开焊，内部之间或与外部之间的连线很容易从根部折端。在维修调速器或想测试调速霍尔元件是否损坏时，可以用一只 4．7kQ的电位器代替霍尔元件。

三、维修时应注意的问题

从图1中可以看出，总电源的负极与搭铁的负极a点是有区别的，它们不能接反或合并为一点，否则会造成电源短路故障。曾j 经有一位维修人员，错误地把总电源的负极{ 接在车体的金属结构架上，造成12V 用电I 设备烧毁。总电源的正、负极接反，尤其车主I 误接，造成整流桥D3、D4、D5、D6烧穿短臂I 故障也屡屡发生。另外，在维修时如果需要l 更换大功率场效应管，一定要买正品，并要l 有足够的功率余量，否则一旦击穿短路是程l 危险的。