電動車/電池知識講解課堂
（一）電動車/電池入門知識 (
什么是電動車 -
電動車充電器 -
電動車電池 -
電動車控制器 )
（二）電動車/電池原理與分類目錄列表
1.電動車所使用的能源5.電動車充電器原理2.電動車的主要原理6.電動車充電器的分類3.電動車的分類7.電動車的電池原理是什么？4.電動車控制器原理8.電動車電池分類1.電動車所使用的能源
電動車所使用的能源有很多，主要有: 鉛酸電池(含鉛酸膠體電池)、鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鐵電池、鋰離子電池(常稱之為鋰電池)，燃料電池等。燃料電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置。它不同于常規(guī)意義上的電池。
主要原理是：燃料電池等溫地按電化學(xué)方式直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它不經(jīng)過熱機過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高（40－60％）；幾乎不產(chǎn)生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常規(guī)發(fā)電廠減少40％以上。正是由于這些突出的優(yōu)越性，燃料電池技術(shù)的研究和開發(fā)倍受各國政府與大公司的重視，被認為是21世紀首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。
2.電動車的主要原理 ↑
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主要與電動機有關(guān)，電池是串聯(lián)，只有串聯(lián)電壓才能抬高，電流才會大，電池并聯(lián)電壓和電流是不變的，只是使用壽命會延長。電動機都有自己的額定電壓、額定電流、額定功率(通常指輸出功率)、額定轉(zhuǎn)速、功率大的轉(zhuǎn)速自然就快。還有另一個原因，就是潤滑等，摩擦(機械損耗)也會影響速度。
電動車的馬達應(yīng)該是直流電機，電機內(nèi)部電磁作用十分復(fù)雜，電機部分主要為定子和轉(zhuǎn)子，分別繞有線圈繞組(形式多樣)，通過定子的電流為勵磁電流，主要是產(chǎn)生磁動勢，并建立磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)線中通有電流，于是在電磁力的作用下運動，主要原理就是法拉第--電磁感應(yīng)定律。
3.電動車的分類 ↑
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電動車按類型分可分為：電動自行車、電動摩托車、電動汽車
按電力提供的方式可以分成兩大類：一是連接外部電力線來獲得電力、另外就是用電池作為電力。
按能源類型可分為：鉛酸蓄電池電動車、鎳氫電池電動車、鋰電池電動車、氫燃料電池電動車
說明：氫燃料電池電動車是我們國家目前剛剛研究成功的，由紅豆千里馬電動車公司負責生產(chǎn)。
按騎行方式可分為：助力型電動車、純電動車、半助力型電動車、混合動力電動車。
4.電動車控制器原理 ↑
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車用控制器近年來的發(fā)展速度之快，使人難以想象，操作上越來越“傻瓜”化，而顯示則越來越復(fù)雜化。比如，車速的控制已經(jīng)發(fā)展到“巡航鎖定”；驅(qū)動方面，有的同時具有電動性能和助力功能，如果轉(zhuǎn)換到助力狀態(tài)，借助鏈條張力測力器，或中軸扭力傳感器，只要用腳踏動腳蹬，便可執(zhí)行助力或確定助力的大小。這期本刊開始給您講述控制器的知識，讓您對控制器有一個更全面的了解。
（1.）控制器簡介
簡略地講控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機）組成。周邊器件是一些功能器件，如執(zhí)行、采樣等，它們是電阻、傳感器、橋式開關(guān)電路，以及輔助單片機或?qū)Ｓ眉呻娐吠瓿煽刂七^程的器件；單片機也稱微控制器，是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調(diào)制功能電路以及能使開關(guān)電路功率管導(dǎo)通或截止、通過方波控制功率管的的導(dǎo)通時間以控制電機轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電路、輸入輸出端口等集成在一起，而構(gòu)成的計算機片。這就是電動自行車的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出現(xiàn)的高技術(shù)產(chǎn)品。
控制器的設(shè)計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開關(guān)器件電路及周邊器件布局等，直接關(guān)系到整車的性能和運行狀態(tài)，也影響控制器本身性能和效率。不同品質(zhì)的控制器，用在同一輛車上，配用同一組相同充放電狀態(tài)的電池，有時也會在續(xù)駛能力上顯示出較大差別。
（2.）控制器的型式
目前，電動自行車所采用的控制器電路原理基本相同或接近。
有刷和無刷直流電機大都采用脈寬調(diào)制的PWM控制方法調(diào)速，只是選用驅(qū)動電路、集成電路、開關(guān)電路功率晶體管和某些相關(guān)功能上的差別。元器件和電路上的差異，構(gòu)成了控制器性能上的不大相同?？刂破鲝慕Y(jié)構(gòu)上分兩種，我們把它稱為分離式和整體式。
1. 分離式：所謂分離，是指控制器主體和顯示部分分離。后者安裝在車把上，控制器主體則隱藏在車體包廂或電動箱內(nèi)，不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機間連線距離縮短，車體外觀顯得簡潔。
2. 一體式：控制部分與顯示部分合為一體，裝在一個精致的專用塑料盒子里。盒子安裝在車把的正中，盒子的面板上開有數(shù)量不等的小孔，孔徑4~5mm，外敷透明防水膜?？變?nèi)相應(yīng)位置設(shè)有發(fā)光二極管以指示車速、電源和電池剩余電量。
（3.）控制器的保護功能
保護功能是對控制器中換相功率管、電源免過放電，以及電動機在運行中，因某種故障或誤操作而導(dǎo)致的可能引起的損傷等故障出現(xiàn)時，電路根據(jù)反饋信號采取的保護措施。電動自行車基本的保護功能和擴展功能如下：
1. 制動斷電：電動自行車車把上兩個鉗形制動手把均安裝有接點開關(guān)。當制動時，開關(guān)被推押閉合或被斷開，而改變了原來的開關(guān)狀態(tài)。這個變化形成信號傳送到控制電路中，電路根據(jù)預(yù)設(shè)程序發(fā)出指令，立即切斷基極驅(qū)動電流，使功率截止，停止供電。因而，既保護了功率管本身，又保護了電動機，也防止了電源的浪費。
2. 欠壓保護：這里指的是電源的電壓。當放電最后階段，在負載狀態(tài)下，電源電壓已經(jīng)接近“放電終止電壓”，控制器面板（或儀表顯示盤）即顯示電量不足，引起騎行者的注意，計劃自己的行程。當電源電壓已經(jīng)達到放終時，電壓取樣電阻將分流信息饋入比較器，保護電路即按預(yù)先設(shè)定的程序發(fā)出指令，切斷電流以保護電子器件和電源。
3. 過流保護：電流超限對電機和電路一系列元器件都可能造成損傷，甚至燒毀，這是絕對應(yīng)當避免的?？刂齐娐分?，必須具備這種過電流的保護功能，在過流時經(jīng)過一定的延時即切斷電流。
4. 過載保護：過載保護和過電流保護是相同的，載重超限必然引起電流超限。電動自行車說明書上都特別注明載重能力，但有的騎行者或未注意這一點，或抱著試一下的心理故意超載。如果沒有這種保護功能，不一定在哪個環(huán)節(jié)上引起損傷，但首當其沖的就是開關(guān)功率管，只要無刷控制器功率管燒毀一只，變成兩相供電后電動機運轉(zhuǎn)即變得無力，騎行者立即可以感覺到脈動異常；若繼續(xù)騎行，接著就燒毀第2個、第3個功率管。有兩相功率管不工作，電動機即停止運行，有刷電機則失去控制功能。因此，由過載引起的過電流是很危險的。但只要有過電流保護，載重超限后電路自動切斷電源，因超載而引起的一系列后果都可以避免。
5. 欠速保護：仍然屬于過流保護范疇，是為不具備0速起步功能的無刷控制系統(tǒng)而設(shè)置，
6. 限速保護：是助力型電動自行車獨有的設(shè)計控制程序。車速超過某一預(yù)定值時，電路停止供電不予助力。對電動型電動自行車而言，統(tǒng)一規(guī)定車速為20km/h，車用電動機在設(shè)計時，額定轉(zhuǎn)速就已經(jīng)設(shè)定好了，控制電路也已經(jīng)設(shè)好。電動自行車只能在不超過這個速度狀態(tài)下運行。 控制器的位置不會影響到性能，主要視設(shè)計者的意圖。但有幾項原則：（1）在運行操作允許時、（2）在整體布置允許時、（3）在線路布設(shè)要求時、（4）在配套設(shè)施要求時。
5.電動車充電器原理 ↑
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用電動車充電器根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可大致分為兩種。第一種是以uc3842驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，配合LM358雙運放來實現(xiàn)三階段充電方式。220v交流電經(jīng)T0雙向濾波抑制干擾，D1整流為脈動直流，再經(jīng)C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。U1 為TL3842脈寬調(diào)制集成電路。其5腳為電源負極，7腳為電源正極，6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動場效應(yīng)管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制，調(diào)整R25(2.5歐姆)的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。4腳外接振蕩電阻R1，和振蕩電容C1。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個。第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為uc3842提供工作電源。D4為高頻整流管（16A60V），C10為低壓濾波電容，D5為12V穩(wěn)壓二極管，U3(TL431)為精密基準電壓源，配合U2(光耦合器4N35) 起到自動調(diào)節(jié)充電器電壓的作用。調(diào)整w2(微調(diào)電阻)可以細調(diào)充電器的電壓。D10是電源指示燈。D6為充電指示燈。 R27是電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點電流（200－300 mA）。
通電開始時，C11上有300v左右電壓。此電壓一路經(jīng)T1加載到Q1。第二路經(jīng)R5,C8,C3, 達到U1的第7腳。強迫U1啟動。U1的6腳輸出方波脈沖，Q1工作，電流經(jīng)R25到地。同時T1副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)D3,R12給U1提供可靠電源。T1輸出線圈的電壓經(jīng)D4,C10整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經(jīng)D7（D7起到防止電池的電流倒灌給充電器的作用）給電池充電。第二路經(jīng)R14,D5,C9, 為LM358(雙運算放大器，1腳為電源地，8腳為電源正)及其外圍電路提供12V工作電源。D9為LM358提供基準電壓，經(jīng)R26,R4分壓達到LM358的第二腳和第5腳。正常充電時，R27上端有0.15－0.18V左右電壓，此電壓經(jīng)R17加到LM358第三腳，從1腳送出高電壓。此電壓一路經(jīng)R18,強迫Q2導(dǎo)通，D6（紅燈）點亮，第二路注入LM358的6腳，7腳輸出低電壓，迫使Q3關(guān)斷，D10(綠燈)熄滅，充電器進入恒流充電階段。當電池電壓上升到44.2V左右時,充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持在44.2V左右，充電器進入恒壓充電階段，電流逐漸減小。當充電電流減小到200mA—300mA時，R27上端的電壓下降，LM358的3腳電壓低于2腳，1腳輸出低電壓，Q2關(guān)斷，D6熄滅。同時7腳輸出高電壓，此電壓一路使Q3導(dǎo)通，D10點亮。另一路經(jīng)D8，W1到達反饋電路，使電壓降低。充電器進入涓流充電階段。1－2小時后充電結(jié)束。
6.電動車充電器的分類 ↑
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充電器的分類： 用有、無工頻（50赫茲）變壓器區(qū)分，可分為兩大類。貨運三輪充電器一般使用帶工頻變壓器的充電機，體積大、重量大，費電，但是可靠，便宜；電動自行車和電摩則使用所謂開關(guān)電源式充電器，省電，效率高，但是易壞。
開關(guān)電源式充電器的正確操作是：充電時，先插電池，后加市電；充足后，先切斷市電，后拔電池插頭。如果在充電時先拔電池插頭，特別是充電電流大（紅燈）時，非常容易損壞充電器。
常用的開關(guān)電源式充電器又分半橋式和單激式兩大類，單激類又分為正激式和反激式兩類。半橋式成本高，性能好，常用于帶負脈沖的充電器；單激式成本低，市場占有率高。
7.電動車的電池原理是什么？ ↑
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電池的內(nèi)部一般是22～28％的稀硫酸。電池正放的時候電解液可以淹沒極板并且還剩下一點空間如果把電池橫放的話會有一部分電極板暴露在空氣中，這對電池的極板非常不利，而且一般的電池的觀察孔或者電池的頂部都有排氣口與外界相通，所以電池橫放電解液很容易流出。蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用22～28％的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。
放電時：電極反應(yīng)為:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
負極反應(yīng)： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
總反應(yīng)： PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反應(yīng)是放電，向左反應(yīng)是充電)
蓄電池的應(yīng)用十分廣泛，可用于UPS，電動車，滑板車，汽車，風能太陽能系統(tǒng)，安全報警等等方面。
8.電動車電池分類 ↑
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目前電動自行車使用的電池品種不少。除了使用量最大的閥控密封式鉛酸蓄電池以外，還有鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空電池、燃料電池等。
