電動(dòng)車(chē)/電池知識講解課堂
（一）電動(dòng)車(chē)/電池入門(mén)知識 (
什么是電動(dòng)車(chē) -
電動(dòng)車(chē)充電器 -
電動(dòng)車(chē)電池 -
電動(dòng)車(chē)控制器 )
（二）電動(dòng)車(chē)/電池原理與分類(lèi)目錄列表
1.電動(dòng)車(chē)所使用的能源5.電動(dòng)車(chē)充電器原理2.電動(dòng)車(chē)的主要原理6.電動(dòng)車(chē)充電器的分類(lèi)3.電動(dòng)車(chē)的分類(lèi)7.電動(dòng)車(chē)的電池原理是什么？4.電動(dòng)車(chē)控制器原理8.電動(dòng)車(chē)電池分類(lèi)1.電動(dòng)車(chē)所使用的能源
電動(dòng)車(chē)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(chēng)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)能轉化為電能。它不經(jīng)過(guò)熱機過(guò)程，因此不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉化效率高（40－60％）；幾乎不產(chǎn)生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常規發(fā)電廠(chǎng)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(kāi)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(dòng)車(chē)的主要原理 ↑
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主要與電動(dòng)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(huì )大，電池并聯(lián)電壓和電流是不變的，只是使用壽命會(huì )延長(cháng)。電動(dòng)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)、額定轉速、功率大的轉速自然就快。還有另一個(gè)原因，就是潤滑等，摩擦(機械損耗)也會(huì )影響速度。
電動(dòng)車(chē)的馬達應該是直流電機，電機內部電磁作用十分復雜，電機部分主要為定子和轉子，分別繞有線(xiàn)圈繞組(形式多樣)，通過(guò)定子的電流為勵磁電流，主要是產(chǎn)生磁動(dòng)勢，并建立磁場(chǎng)，轉子導線(xiàn)中通有電流，于是在電磁力的作用下運動(dòng)，主要原理就是法拉第--電磁感應定律。
3.電動(dòng)車(chē)的分類(lèi) ↑
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電動(dòng)車(chē)按類(lèi)型分可分為：電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)
按電力提供的方式可以分成兩大類(lèi)：一是連接外部電力線(xiàn)來(lái)獲得電力、另外就是用電池作為電力。
按能源類(lèi)型可分為：鉛酸蓄電池電動(dòng)車(chē)、鎳氫電池電動(dòng)車(chē)、鋰電池電動(dòng)車(chē)、氫燃料電池電動(dòng)車(chē)
說(shuō)明：氫燃料電池電動(dòng)車(chē)是我們國家目前剛剛研究成功的，由紅豆千里馬電動(dòng)車(chē)公司負責生產(chǎn)。
按騎行方式可分為：助力型電動(dòng)車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、半助力型電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)。
4.電動(dòng)車(chē)控制器原理 ↑
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車(chē)用控制器近年來(lái)的發(fā)展速度之快，使人難以想象，操作上越來(lái)越“傻瓜”化，而顯示則越來(lái)越復雜化。比如，車(chē)速的控制已經(jīng)發(fā)展到“巡航鎖定”；驅動(dòng)方面，有的同時(shí)具有電動(dòng)性能和助力功能，如果轉換到助力狀態(tài)，借助鏈條張力測力器，或中軸扭力傳感器，只要用腳踏動(dòng)腳蹬，便可執行助力或確定助力的大小。這期本刊開(kāi)始給您講述控制器的知識，讓您對控制器有一個(gè)更全面的了解。
（1.）控制器簡(jiǎn)介
簡(jiǎn)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，如執行、采樣等，它們是電阻、傳感器、橋式開(kāi)關(guān)電路，以及輔助單片機或專(zhuān)用集成電路完成控制過(guò)程的器件；單片機也稱(chēng)微控制器，是在一塊集成片上把存貯器、有變換信號語(yǔ)言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調制功能電路以及能使開(kāi)關(guān)電路功率管導通或截止、通過(guò)方波控制功率管的的導通時(shí)間以控制電機轉速的驅動(dòng)電路、輸入輸出端口等集成在一起，而構成的計算機片。這就是電動(dòng)自行車(chē)的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出現的高技術(shù)產(chǎn)品。
控制器的設計品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開(kāi)關(guān)器件電路及周邊器件布局等，直接關(guān)系到整車(chē)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(chē)上，配用同一組相同充放電狀態(tài)的電池，有時(shí)也會(huì )在續駛能力上顯示出較大差別。
（2.）控制器的型式
目前，電動(dòng)自行車(chē)所采用的控制器電路原理基本相同或接近。
有刷和無(wú)刷直流電機大都采用脈寬調制的PWM控制方法調速，只是選用驅動(dòng)電路、集成電路、開(kāi)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，構成了控制器性能上的不大相同?？刂破鲝慕Y構上分兩種，我們把它稱(chēng)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(chē)把上，控制器主體則隱藏在車(chē)體包廂或電動(dòng)箱內，不露在外面。這種方式使控制器與電源、電機間連線(xiàn)距離縮短，車(chē)體外觀(guān)顯得簡(jiǎn)潔。
2. 一體式：控制部分與顯示部分合為一體，裝在一個(gè)精致的專(zhuān)用塑料盒子里。盒子安裝在車(chē)把的正中，盒子的面板上開(kāi)有數量不等的小孔，孔徑4~5mm，外敷透明防水膜?？變认鄳恢迷O有發(fā)光二極管以指示車(chē)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(guò)放電，以及電動(dòng)機在運行中，因某種故障或誤操作而導致的可能引起的損傷等故障出現時(shí)，電路根據反饋信號采取的保護措施。電動(dòng)自行車(chē)基本的保護功能和擴展功能如下：
1. 制動(dòng)斷電：電動(dòng)自行車(chē)車(chē)把上兩個(gè)鉗形制動(dòng)手把均安裝有接點(diǎn)開(kāi)關(guān)。當制動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)被推押閉合或被斷開(kāi)，而改變了原來(lái)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這個(gè)變化形成信號傳送到控制電路中，電路根據預設程序發(fā)出指令，立即切斷基極驅動(dòng)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(dòng)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(pán)）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(shí)，電壓取樣電阻將分流信息饋入比較器，保護電路即按預先設定的程序發(fā)出指令，切斷電流以保護電子器件和電源。
3. 過(guò)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，這是絕對應當避免的?？刂齐娐分?，必須具備這種過(guò)電流的保護功能，在過(guò)流時(shí)經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)即切斷電流。
4. 過(guò)載保護：過(guò)載保護和過(guò)電流保護是相同的，載重超限必然引起電流超限。電動(dòng)自行車(chē)說(shuō)明書(shū)上都特別注明載重能力，但有的騎行者或未注意這一點(diǎn)，或抱著(zhù)試一下的心理故意超載。如果沒(méi)有這種保護功能，不一定在哪個(gè)環(huán)節上引起損傷，但首當其沖的就是開(kāi)關(guān)功率管，只要無(wú)刷控制器功率管燒毀一只，變成兩相供電后電動(dòng)機運轉即變得無(wú)力，騎行者立即可以感覺(jué)到脈動(dòng)異常；若繼續騎行，接著(zhù)就燒毀第2個(gè)、第3個(gè)功率管。有兩相功率管不工作，電動(dòng)機即停止運行，有刷電機則失去控制功能。因此，由過(guò)載引起的過(guò)電流是很危險的。但只要有過(guò)電流保護，載重超限后電路自動(dòng)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(guò)流保護范疇，是為不具備0速起步功能的無(wú)刷控制系統而設置，
6. 限速保護：是助力型電動(dòng)自行車(chē)獨有的設計控制程序。車(chē)速超過(guò)某一預定值時(shí)，電路停止供電不予助力。對電動(dòng)型電動(dòng)自行車(chē)而言，統一規定車(chē)速為20km/h，車(chē)用電動(dòng)機在設計時(shí)，額定轉速就已經(jīng)設定好了，控制電路也已經(jīng)設好。電動(dòng)自行車(chē)只能在不超過(guò)這個(gè)速度狀態(tài)下運行。 控制器的位置不會(huì )影響到性能，主要視設計者的意圖。但有幾項原則：（1）在運行操作允許時(shí)、（2）在整體布置允許時(shí)、（3）在線(xiàn)路布設要求時(shí)、（4）在配套設施要求時(shí)。
5.電動(dòng)車(chē)充電器原理 ↑
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用電動(dòng)車(chē)充電器根據電路結構可大致分為兩種。第一種是以uc3842驅動(dòng)場(chǎng)效應管的單管開(kāi)關(guān)電源，配合LM358雙運放來(lái)實(shí)現三階段充電方式。220v交流電經(jīng)T0雙向濾波抑制干擾，D1整流為脈動(dòng)直流，再經(jīng)C11濾波形成穩定的300V左右的直流電。U1 為T(mén)L3842脈寬調制集成電路。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動(dòng)場(chǎng)效應管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制，調整R25(2.5歐姆)的阻值可以調整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調節充電器的輸出電壓。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(gè)。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(dòng)調節充電器電壓的作用。調整w2(微調電阻)可以細調充電器的電壓。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的阻值可以調整充電器轉浮充的拐點(diǎn)電流（200－300 mA）。
通電開(kāi)始時(shí)，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(dòng)。U1的6腳輸出方波脈沖，Q1工作，電流經(jīng)R25到地。同時(shí)T1副線(xiàn)圈產(chǎn)生感應電壓，經(jīng)D3,R12給U1提供可靠電源。T1輸出線(xiàn)圈的電壓經(jīng)D4,C10整流濾波得到穩定的電壓。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L(cháng)M358(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L(cháng)M358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(shí)，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導通，D6（紅燈）點(diǎn)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(jìn)入恒流充電階段。當電池電壓上升到44.2V左右時(shí),充電器進(jìn)入恒壓充電階段，輸出電壓維持在44.2V左右，充電器進(jìn)入恒壓充電階段，電流逐漸減小。當充電電流減小到200mA—300mA時(shí)，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(shí)7腳輸出高電壓，此電壓一路使Q3導通，D10點(diǎn)亮。另一路經(jīng)D8，W1到達反饋電路，使電壓降低。充電器進(jìn)入涓流充電階段。1－2小時(shí)后充電結束。
6.電動(dòng)車(chē)充電器的分類(lèi) ↑
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充電器的分類(lèi)： 用有、無(wú)工頻（50赫茲）變壓器區分，可分為兩大類(lèi)。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(dòng)自行車(chē)和電摩則使用所謂開(kāi)關(guān)電源式充電器，省電，效率高，但是易壞。
開(kāi)關(guān)電源式充電器的正確操作是：充電時(shí)，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(shí)先拔電池插頭，特別是充電電流大（紅燈）時(shí)，非常容易損壞充電器。
常用的開(kāi)關(guān)電源式充電器又分半橋式和單激式兩大類(lèi)，單激類(lèi)又分為正激式和反激式兩類(lèi)。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(chǎng)占有率高。
7.電動(dòng)車(chē)的電池原理是什么？ ↑
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電池的內部一般是22～28％的稀硫酸。電池正放的時(shí)候電解液可以淹沒(méi)極板并且還剩下一點(diǎn)空間如果把電池橫放的話(huà)會(huì )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(guān)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(lái)，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉化為電能。
它用填滿(mǎn)海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿(mǎn)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(shí)，電能轉化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來(lái)使用，電壓是6V。
放電時(shí)：電極反應為:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
負極反應： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
總反應： PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反應是放電，向左反應是充電)
蓄電池的應用十分廣泛，可用于UPS，電動(dòng)車(chē)，滑板車(chē)，汽車(chē)，風(fēng)能太陽(yáng)能系統，安全報警等等方面。
8.電動(dòng)車(chē)電池分類(lèi) ↑
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目前電動(dòng)自行車(chē)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。
