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电动车充电器

 养生馆272 2013-01-16

电动车充电器

电动自行车充电器多采用开关 电源,型号虽多,但电路结构大同小异,主要区别在于所选的脉宽调制(PWM)芯片不同如(UC3845、UC3842、SG3524、TL494)。常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种。第一种充电器的控制芯片一般是以TL494为核心,推动2只13007高压三极管。配合 LM324(4运算放大器),实现三阶段充电。还有一种是以uc3842驱动场效应管的单管开关电源,配合LM358双运放来实现三阶段充电方式。

编辑摘要

电动车充电器 - 基本概念

电动车充电器电动车充电器

电动车充电器是专门为电动自行车的电瓶配置的一个充电设备!   

充电器的分类: 用有、无工频(50赫兹)变压器区分,可分为两大类。货运三轮充电器一般使用带工频变压器的充电机,体积大、重量大,费电,但是可靠,便宜;电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器,省电,效率高,但是易坏。   

开关电源式充电器的正确操作是:充电时,先插电池,后加市电;充足后,先切断市电,后拔电池插头。如果在充电时先拔电池插头,特别是充电电流大(红灯)时,非常容易损坏充电器。   

常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类,单激类又分为正激式和反激式两类。半桥式成本高,性能好,常用于带负脉冲的充电器;单激式成本低,市场占有率高。

电动车充电器 - 负脉冲充电器

铅酸电池已经有100多年的历史了,开始全球普遍沿引老的观点和操作规程:充、放电率为0.1C(C是电池容量)寿命较长。美国人麦斯先生为解决快速充电问题,1967年向全世界公布了他的研究成果,用大于1C率脉冲电流充电,充电间歇时对电池放电。放电有利于消除极化、降低电解液温度、提高极板接受电荷的能力。   

我国一些科技工作者在1969年前后,根据麦斯先生的三定律制作成功了多种品牌的快速充电机。充电循环过程是:大电流脉冲充电→切断充电通路→对电池短暂放电→停止放电→接通充电通路→大电流脉冲充电……   

2000年前后,有人将这一原理用到了电动车充电器中,充电过程中,不切断充电通路,用小电阻将电池短路瞬间,进行放电。短路时由于不切断充电通路,在充电通路中串连了电感。一般在1秒内短路3-5毫秒(1秒=1000毫秒),由于电感里的电流不能跳变,短路时间短促,可以保护充电器的电源转换部分。如果把充电电流方向叫正,放电自然为负了,电动车业就出现了名词“负脉冲充电器”,而且称可以延长电池寿命等等。[1]

电动车充电器 - 三段式充电器

电动车充电器电动车充电器

近几年,电动车普遍使用了所谓三段式充电器,第一个阶段叫恒流阶段,第二个阶段叫恒压阶段,第三个阶段叫涓流阶段。从电子技术角度针对电池而言:第一个阶段叫充电限流阶段,第二个阶段叫高恒压阶段,第三个阶段叫低恒压阶段比较贴切。第二阶段和第三阶段转换时,面板指示灯相应变换,大多数充电器第一、二阶段是红灯,第三阶段变绿灯。第二阶段和第三阶段的相互转换是由充电电流决定的,大于某电流进入第一第二阶段,小于某电流进入第三阶段。这个电流叫转换电流,也叫转折电流。   

早期充电器,包括名牌车配套的充电器,虽然也变灯,但实际是恒压限流充电器,并不是三阶段充电器。一般这类就一个稳定电压值,44.2V左右,对当时的高比重硫酸的电池还凑合。   

关于三段式充电器的三个关键参数

第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值,第二个重要参数是第二阶段的高恒压值,第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关,与电池的容量Ah有关,与温度有关,与电池种类有关。为了方便大家记忆,下面以最常见的电动自行车(三块12V串联的10Ah电池)所用的三段式充电器为例简单介绍一下:   

首先讨论涓流阶段的低恒压值,参考电压为42.5V左右。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。此值在南方要低于41.5V;胶体电池要低于41.5V,如在南方还要低一点儿。这个参数是相对严格的,不可以大于参考值。   

其次讨论第二阶段的高恒压值,参考电压为44.5V左右。此值高有利于快速充足电,但是容易使电池失水,充电后期电流下不来,结果使电池发热变形;此值低不利于电池快速充足电,有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格,但是也不要过高。   

最后讨论转换电流,参考电流为300毫安左右。此值高有利于电池寿命,不容易发热变形,但不利于电池快速充足电;此值低(对外行)有利于充足电,但是由于较长时间高电压充电,容易使电池失水,使电池发热变形。特别个别电池出现问题时,充电电流降不到转折电流以下时,会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定范围,正负50毫安甚至100毫安都是允许的,但是不允许小于200毫安。   

目前,市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。   如果是四块12V电池的充电器即48V充电器,前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。   

电池如果比10Ah大,将第三个参数电流值适当增大,例如17Ah电池可大到500毫安。   

买新充电器要检查三段式充电器的三个重要参数,用户一般可以自己测得第三阶段的低恒压值。方法是,不接电池,给充电器加市电,用数字万用表的200V直流电压档测充电器的输出电压。另两个参数高恒压值和转折电流一般需要专用工具才能测得。

电动车充电器 - 原理

原理原理

  工作原理:220v交流电经T0双向滤波抑制干扰,D1整流为脉动直流,再经C11滤波形成稳定的300V左右的直流电。U1 为TL3842脉宽调制集成电路。其5脚为电源负极,7脚为电源正极,6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1(K1358) 3脚为最大电流限制,调整R25(2.5欧姆)的阻值可以调整充电器的最大电流。2脚为电压反馈,可以调节充电器的输出电压。4脚外接振荡电阻R1,和振荡电容C1。T1为高频脉冲变压器,其作用有三个。第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用,以防触电。第三是为uc3842提供工作电源。D4为高频整流管(16A60V)C10为低压滤波电容,D5为12V稳压二极管, U3(TL431)为精密基准电压源,配合U2(光耦合器4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。D10是电源指示灯。D6为充电指示灯。 R27是电流取样电阻(0.1欧姆,5w)改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流(200-300 mA)通电开始时,C11上有300v左右电压。此电压一路经T1加载到Q1。第二路经R5,C8,C3, 达到U1的第7脚。强迫U1启动。U1的6脚输出方波脉冲,Q1工作,电流经R25到地。同时T1副线圈产生感应电压,经D3,R12给U1提供可靠电源。T1输出线圈的电压经D4,C10整流滤波得到稳定的电压。此电压一路经D7(D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电。第二路经R14,D5,C9, 为LM358(双运算放大器,1脚为电源地,8脚为电源正)及其外围电路提供12V工作电源。D9为LM358提供基准电压,经R26,R4分压达到LM358的第二脚和第5脚。正常充电时,R27上端有0.15-0.18V左右电压,此电压经R17加到LM358第三脚,从1脚送出高电压。此电压一路经R18,强迫Q2导通,D6(红灯)点亮,第二路注入LM358的6脚,7脚输出低电压,迫使Q3关断,D10(绿灯)熄灭,充电器进入恒流充电阶段。当电池电压上升到44.2V左右时,充电器进入恒压充电阶段,输出电压维持在44.2V左右,充电器进入恒压充电阶段,电流逐渐减小。当充电电流减小到200mA—300mA时,R27上端的电压下降,LM358的3脚电压低于2脚,1脚输出低电压,Q2关断,D6熄灭。同时7脚输出高电压,此电压一路使Q3导通,D10点亮。另一路经D8,W1到达反馈电路,使电压降低。充电器进入涓流充电阶段。1-2小时后充电结束。

再补充一些正确的充电方法

电动自行车电动自行车

1,变绿灯后再接着充2-3小时。

2,原则是浅放(电)勤充(电),每次用到50%以后再充电,不要充电太频繁这样会缩短电池寿命

3,长期不骑,要定期(1个月)充电一次(充饱为佳)。

4,长期浅放的电池,3个月左右,作一次深放电,就是所谓放光再充电,有利于电池深部的长期不动的物质的活化。放光的意思是,骑到控制器电池欠压保护动作为止。  

 

需要提醒几点

1,一般新电池投入使用8-10个月后,要对电池进行检查和维护。

2,一般名牌车配套的充电器是经过筛选的,通常不用测试,但是单独到市场上采购的非配套充电器,一定要进行前述三个参数的测试。

3,有一种不带工频变压器的可控硅充电机,直接整流市电为电池充电,电流可到30A,电压12V-80V可调,未彻底切断市电前,千万不要摸电池,货运三轮使用这类充电机的客户特别要注意安全。   

电动车充电器 - 铅酸电池损坏的四大原因

①失水 ②硫化 ③失衡 ④热失控(充鼓)   前两者①、②占了目前市场上电池损坏的97%。   

(1)分析①:铅酸电池失水的主要原因   

铅酸电池中的电解液像人体中的血液一样宝贵,电解液一旦丧失,就意味着电池报废了。电解液是由稀硫酸和水组成的。充电过程中,难以避免失水,充电模式不一样,失水也不一样。普通三段式充电模式,充电过程中的失水量是科林脉冲模式的二倍以上!电池除了自然寿命外还有一个失水寿命:单只电池失水超过90克,电池就报废了。在常温下(25℃),普通充电器的失水量约为0.25克,而科林脉冲为0.12克。在高温下(35℃),普通充电器的失水量为0.5克,而科林脉冲为0.23克。

铅酸蓄电池在充电过程中的最大问题是析气。   

根据美国科学家马斯(J.A.Mas) 对铅酸电池充电过程中析气原因和规律的研究,为达到最低析气率,铅酸电池能够接受充电电流曲线如下:   

临界析气曲线的公式为:I=I0e-at %h^2   

在充电过程中,充电电流超过临界析气曲线的部分,只能导致蓄电池电解水反应而产生气体和温升,不能提高电池的容量   

① 恒流充电阶段,充电电流保持恒定,充入电量快速增加,电压上升;   

② 恒压充电阶段,充电电压保持恒定,充入电量继续增加,充电电流下降;   

③ 蓄电池充满,电流下降到低于浮充转换电流,充电电压降低到浮充电压;   

④ 浮充充电阶段,充电电压保持为浮充电压;   

普通三阶段充电第一阶段为恒流充电,这主要是考虑到电路的设计比较方便,并非为使蓄电池性能最佳而设计。   

恒流充电段后期和恒压充电前期(阴影区),电流超过临界析气曲线,造成蓄电池析气,引起寿命下降。   

超过临界析气曲线的电流仅使蓄电池产生气体和温升,未转化为电池电量,充电效率也因此降低。   

解决

①:科林脉冲解决失水的方案   

科林脉冲恒动率阶段的时间,比普通充电器恒流+恒压阶段要缩短了近一个小时,而这一个小时的高压段充电是水分散发的关键时刻。科林脉冲以电压参数为转灯依据,转灯进入智能脉冲很准确,而普通充电器以电流参数为转灯依据,一旦电池硫化,内阻加大,充电电流也加大,很难达到转灯电流,很容易造成高压段长时间充电,加速水解。   (2)分析②:铅酸

电动车充电器 - 电池硫化的原因

电池长期滞留,充电过程中的长期过充和欠充,使用过程中的大电流放电,极易造成电池的硫化。它的表象为:一放就光,一充就饱,我们把它叫做电池的“假损坏”。硫化物质硫酸盐粘附在极板上,缩减了电解液与极板的反应面积,使电池容量迅速衰减。失水会加重电池的硫化;硫化又会加重电池的失水,易形成恶性循环。   

解决

②:科林脉冲解决硫化的方案   

科林脉冲运用智能脉冲中的尖峰脉冲,可以击碎硫酸铅结晶的晶核,使之难以形成硫酸盐。   

智能脉冲充电器:①恒功率、②智能脉冲、③滴充   

普通三段式:①恒流、②恒压、③浮充   

(3)分析

③:铅酸电池的失衡问题   

一组电池由三到四只组成。由于制造工艺问题,无法做到每只电池的绝对平衡,普通充电器使用平均电流,使容量小的单只电池最先充满,并形成过充,放电时,这只容量小的电池最先放完,并形成过放。长期如此,恶性循环,使整组电池出现单只落后,从而使整组电池报废。三段式充电器的浮充阶段,有500mA的小电流,它的作用是补偿充电,让电池充饱。但它也带来两个副作用:1、充饱后,多余的电流没有关断,电能转化为热能,进行水分解,加速水份的散发;2、小电流充电,产生的电流分叉很大,更容易造成电池组的不平衡。   

解决③:科林脉冲解决电池组失衡方案   

科林脉冲的失水量是普通充电器的三分之一,失水量少,则电池组电压差会小;反之,失水量大,则电池组电压差大。随着失水量的加大,硫化也会加重,而普通充电器没有去除硫化功能,所以电池组失衡严重。科林脉冲在充电时,失水量少,电池组电压差也小,当电池产生硫化后,能用脉冲去除,使整组电池趋向平衡。科林脉冲恒功率阶段的电流较大,作用是:1、快速充电,节省充电时间;2、激活电池极板,消除电池钝化现象,恢复电池容量,使整组电池的容量趋于平衡。滴充阶段,能消除电流分叉的影响,对欠充电池滴充,充满后自动关断,减少水分解,保持电池组的平衡。   

(4)分析

④:铅酸电池的热失控问题   

蓄电池变形不是突发的,往往是有一个过程的。蓄电池在充电到容量的80%,左右进入高电压充电区,这时,在正极板上先析出氧气,氧气通过隔板中的孔,到达负极,在负极板上进行氧复活反应:2Pb+O2(氧气)=2PbO+Q(热量);PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(热量)。反应时产生热量,当充电容量达到90%时,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阀压,安全阀打开,气体逸出,最终表现为失水。2H2O=2H2↑+O2↑。随着蓄电池循环次数的增加,水分逐渐减少,结果蓄电池出现如下情况:   ⑴ 氧气“通道”变得畅通,正极产生的氧化很容易通过“通道”到达负极;   

⑵ 热容减小,在蓄电池中热容量最大的是水,水损失后,蓄电池热容大大减小,产生的热量使蓄电池温度升高很快;   

⑶ 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,即出现温度上升现象。温度上升,使蓄电池析气过电位降低,析气量增大,正极大量的氧化通过“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”。   

解决

④:科林脉冲解决热失控的方案   

科林脉冲有温度补偿功能,通过热敏电子采集外界和机内温度,智能调节充电电压,使冬季节不欠充,夏季不过充,有效解决热失控。科林脉冲充电参数是动态的,变化的;普通充电器是静态的,固定的。所以,普通充电器不可避免的会出现夏季过充和冬季欠充问题。   

东科达脉冲已经拥有4项国家专利对产品进行保护。使用东科达产品,不仅可以增加卖点,还可以提升品牌形象,突出产品的差异化,扩大利润空间。   

电动车充电器 - 电动车充电器维修方法

1.目测法

看,电容:比较明显的特征是电容里面包含着一定溶液,在超标工作环境下,电容会发热自爆以泻身心不能承受的压力,有些质量比较差的电容会自爆到尸首也找不到,号称 无影无踪小鞭炮,只留下一些细小的碎纸屑。电阻:发热和过载后,会变色或冒烟,当然电阻也会自爆,炸断或自身一部分飞离。

2.电阻法

使用数字万用表,对怀疑部分的电路进行测量,一般我们使用二极管档进行测量,就是短路2支表笔,万用表会叫的那个档,测量电阻前我们会做一些必要的放电行为,在确认没有插市电的情况下, 我们一一用镊子去短路一些电容,电容放电时会发出火花和声响不要害怕,然后进行我们的在路阻值测量。

3.电压法

学会测量电压是维修的基本技能之一,带电在路测量是比较危险的行为,必要的时候我们还是需要这么去做,这个行为不单单是我们自身的安全问题,还有由于操作出现意外损坏充电器的可能性十分的大,如果出现把充电器测量坏了,我们不要沮丧和难过,最好的技工,都会出现错误,就算是大师也不能避免。我们只要记得测量电压有着明确的目的性,千万不要盲目的带电四处乱量,这个是大忌。

4.代换法

代换就是把一些器件,进行替换,替换的器件可能是用新的,或是从一个能正常工作的充电器上面拆下来的,为什么要进行代换呢?这个方法一般我们维修进入了相对来说的瓶颈,我们就会产生这么的思路,代换比较适合于特定的器件如:电容,集成块等一些可能软性损坏的器件,对于其他的硬性器件,我们不用也没有必要去考虑去代换它

5.对比法

所谓的对比法,就是找一个一模一样的或者相似的充电器我们以它作为一个模板,进行比较,多方面的去排除和缩小故障的范围,这其中包括:电阻法,电压法,替换法!

电动车充电器 - 电动车充电器各类问题解析

  1.保险丝管熔断

  一般情况下,保险丝管熔断说明充电器的内部电路存在短路或过流的故障。这是由于充电器长时间工作在高电压、大电流的状态下,内部器件的故障率较高所致。另外,电网电压的波动,浪涌都会引起充电器内电流瞬间增大而使保险丝熔断。

  维修方法∶首先仔细查看电路板上面的各个元件,看这些元件的外表是否被烧糊或有电解液溢出,闻—闻有无异昧。再测量电源输入端的电阻值,若小于20OkΩ ,则说明后端有局部短路现象,然后分别测量4只整流二极管正,反电阻值和两个限流电阻的阻值,看有无短路或烧坏的;最后再测量电源滤波电容是否能进行正常充放电、开关功率管是否击穿损坏、UC3842及周围元件是否击穿,烧坏等。需要说明的是,因是在路测量,有可能会使测量结果有误或造成误判,因此必要时可把元器件焊下来测量。如果仍然没有上述情况,则测量一下输入电源线及输出电源线是否内部短路。一般情况上,在熔断器熔断故障中,整流二极管,电源滤波电容、开关功率管、UC3842是易损件,损坏的概率可达95%以上,要着重检查这些元器件,就很容易排除故障。

  2.无直流电压输出或电压输出不稳定

  如果保险丝是完好的,在有负载的惰况下。这类故障要原因有:过压、过流保护电路出现开路,短路现象;振痨电路没有工作;电源负载过重,高频整流滤波电路中整流二极管被击穿:滤波电容漏电等。

  维修方法:首先,用万用表测量高频脉冲变压器的各个元器件是否有损坏:排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,再测量各输出端的直流电压,如果这时输出仍为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故障,最后用万用表静态测量高频滤波电路中整流二极管及低压滤波电容是否损坏,如果上述元器件有损坏,更换好新元器件,一般故障即可排除。但要注意:输出线断线或开焊、虚焊也会造成这种故障,在维修时应注意这种情况。

  3.无直流电压输出,但保险丝完好

  这种现象说明充电器未工作,或是工作后进入了保护状态。

  维修方法:首先应判断一下充电器的变控芯片UC3842是否处在王作状态或已经损坏。具体判断方法是:加电测UC3842的7脚对地电压,若7脚电压正常并且8脚有+5∨电压,1、2、4、6脚也会有不同的电压,则说明电路已启振,UC3842基本正常。若7脚电压低,其余管脚无电压,则说明UC3842已损坏。最常见的损坏是7脚对地击穿,6、7脚对地击穿和1、7脚对地击穿。如果这几只脚都未击穿,而充电器还是不能正常启动,也说明UC3842已损坏,应直接更换。若判断芯片没有坏,则着检查开关这栅极的限流电阻是否开焊、虚焊或变值以及开关功率管本身是否性能不良。除此之处,电源输出线断线或接触不良也会造成这种故障,因此在维修时也应注意。

  4.直流电压输出过高

  这种故障往往是由稳压取样和稳压控制电路异常所至,在充电器中,直流输出、取样电阻、误差取样放大器、光耦合器、电源控制芯片等共同构成了一个闭合的控制环路,任何一处出问题会导致电压升高。

  维修方法:由于充电器有过压保护电路,输出电压过高首先会使过压保护电路动作。因此遇到这种故障,我们可以断开过压保护电路,使这压保护电路不起作用,然后测量开机瞬间的电源主电压。如果测量值比正常值高出1V以上,说明输出电压过高的原因确实在控制环路中。此时应着重检查取样电阻是否变值或损坏,精密基准电压源(TL431)或光耦器(PC817)是否性能不良、变质或损坏。其中精密基准电压源(TL431)极易损坏,我们可用下述方法对精密稳压放大器进行判别:将TL431 的参考端(Ref)与它的阴极(Cathode)相连,串1OkΩ的电阻,接入5∨电压。若阳极(Anode)与阴极之间为2.5V,并且等侍片刻还仍为2.5∨,则为好管,否则为坏管。

  5.直流电压输出过低

  根据维修经验,除稳压控制电路会引起输出电压过低外,还有以下几点原因:

  (1)输出电压端整流三极莒、滤波电容失效,可以通过代换法进行判断。

  (2)开关功率管的性能下降,导致开关管不能正常导通,使电源的内阻增加,带负载能力下降。

  (3)开关功率管的源极通常接一个阻值很小但功率很大的电阻,作为过流吴护检测电阻。该电阻的阻值—般在0.2~O.8Ω。如该电阻变值或开焊、接触不良也会造成输出电压过低。

  (4)高频脉冲变压器不良,不但造成输出黾压下降,还会造成开关功率管激励不足从而屡损开关管。

  (5)高压直流滤波电容不良,造成电源带负载能力差。

  (6)电源输出线接触不良,有—定的接触电阻,造成输出电压过低。

  维修方法∶首先用万用表检查—下高压直流滤波电容是否变质、容量是否下降、能否正常充放电。如无以上问题,则测量一下开关功率管的电极的限流电阻以及源极的过流保护殓测电阻是否变值、变质或开焊、接触不良。若无问题,再检查—下高频变压器的铁芯是否完好无损。除此z外还有可能就是输出滤波电容容量降低,或开焊、虚接;电源输出限流电阻变值或虚接;电源输出线虚接等。

  困素都不要放过,都应仔细检查,确保万无—失。

  6、热风扇不转

  故障原困主要是控制风扇的三极管(一般为8550或8050)损坏,或者风扇本身损坏或风叶被杂物卡住。但有些充电器申采用的是智能散热,对于采用这种方式散热的充电器,热敏电阻损坏的概率是很大的。

  方法:首先用万用表测量—下控制风扇的三极管是否损坏,若测得此管未损坏,那就有可能是风扇本身损坏,可以把风扇从电路板上拔下来,另外接上一个12V的直流电(注意正、负极),看是否转动,还要看有无异物卡住。若摆动凡下风扇的电线,风扇就转动,则说明电线内部有断线或接头接触不良。若仍不转动,则风扇必坏。对于采用智能散热的充电器来说,除按上述检查外,还应检查一下热敏电阻是否接触不良或损坏、开焊等。但要注意此热敏电阻为负温度系数,更换时应注意。

  (7)电网电压过低。虽然充电器在低玉下仍然可以输出额定的充咆电压,但当电网电压低于充电器的最低电压限定值时,也会使输出电压过低。
 
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