1、電動自行車知識與維修手冊第一章 電動自行車的概述1第二章 電動自行車的構造3第三章 電機7第四章 蓄電池14第五章 充電器24第六章 控制器27第一章 電動自行車的概述第一節 電動自行車的三次歷史機遇 一百多年來，電動車在歷史發展中經歷了幾次重大機遇。 第一次發生在一百余年前。 由于但是電池和電機的發展較內燃機成熟，而且石油的運輸還沒有普及，使電動車在早期的汽車領域中占有舉足輕重的位置。 第一輛電動車（三輪）是由法國人古斯塔夫、土維在1881年制造出來，此后三四十年間，電動車在當時的汽車發展中占據重要的位置。世界上首輛車速超過100公里/小時的汽車就是電動車，那時1889年由比利時工程師卡米爾

2、設計的名為“從不滿意”的鋁制車身汽車，現在保存在法國貢批尼博物館中。 到了1890年在全世界4200輛汽車中，已經有38是電動汽車。到了1911年，就已經有了電動出租車在巴黎和倫敦的街頭運營，到了1912年在美國有至少3.4萬輛電動車運行。 由于石油的大量開采和內燃機的種種優越性，電動車漸漸被人們忽視。直到上個世紀七十年代石油危機的爆發，給世界各國很大的打擊，開始考慮代替石油的其他能源，包括風能、太陽能、電能等可再生資源。因此從政治經濟方面考慮，才又給了電動車第二次機遇，又一次被人矚目。 第三次機遇始于世界各國對環境保護問題的高度關注，因此開發生產零污染的交通工具成為各國所追求的目標，電動車的

3、無（低）污染優點，使其成為當代交通工具發展的主要方向。 第二節 電動自行車的優點近年來，電動自行車越來越受到廣大消費者的青睞，產銷量逐漸上升，是什么原因能如此的吸引消費者呢？健康環保電動車受到廣大環保人士的一致推崇，他們對燃油尾氣深惡痛絕。尾氣中含有大量有害物質危害人體，特別是少年兒童的健康，以電代油，無尾氣污染，低噪音。此外，電動自行車還保留了其良好的運動特性：輕松用腳踩，累了用電行，將健康的運動和交通完美地結合起來，克服了騎自行車容易疲勞的缺點。另外，醫學認為中老年人及部分慢性病患者如腎病、肝病、糖尿病、心臟病、關節炎等患者，不宜過分疲勞。電動自行車將“被動疲勞”化為“主動健身”，能增進健

4、康。節能廣泛使用電能是世界性的大趨勢，我國水利資源豐富，核工業化發展迅速，大中城市能源結構也在變化。電動自行車百公里耗電不大于1.0度（kmh），為使用者省去了一大筆交通費用。而且電動自行車還可以在夜里充電，白天騎行，這對國家電業起到了削峰填谷的作用。安全方便電動自行車在非機動車道上行駛，速度不宜過快，有嚴格的限速規定，易操作，安全性好。幾乎所有的人都可以迅速掌握電動自行車的騎行方法核注意事項，使用十分發表。以電作為能源的電動自行車，可隨用隨充，充電器全自動設計，無需看管。真正為廣大用戶省心又省力。低費用電動自行車每百公里電耗小于1.2度，約0.7元，僅為摩托車能耗的10，使用費用和維修費用都

5、很低。隨著油價上漲和電價下調，這項優勢將更加明顯。這些大大降低了許多顧客在交通運輸上的花費。時尚新穎如今，許多電動自行車外形都十分美觀、大方，顏色絢麗多彩，新品新款層出不窮，讓大多數人在行進過程中，感到了現代生活的情趣和愜意，達到時尚性和實用性的和諧統一。 第三節 電動自行車的類型電動自行車是以蓄電池作為輔助資源，能實現人力騎行、電動或電助動功能的特殊自行車。與摩托車、普通自行車和其他燃油車相比，電動自行車集中了安全、舒適、便捷、低噪音又無尾氣排放的優點，成為人們出行、健身的理想工具和伙伴。總的來說，電動自行車可分為全電動和智能助動型兩大類。全電動自行車可以腳踏騎行，也可以無須借助人力，而靠純

6、電力驅動，利用手把控制速度，實現目前國家規定的電動車每小時20公里的無級變速。智能助動型電動自行車具有與普通自行車相似的操作方式，可以人力騎行，也可以電力助動，設有純電動功能。其以人力為主，電力為輔，由人力騎行力大小，控制電流供應的大小，實現人力與電力的組合，騎行感覺輕松，當達到設計速度時，電力停止供應。 第二章 電動自行車的構造第一節 電動自行車的基本結構 電動自行車集合了電子、電機、自動控制、電化學、機械、車輛等多學科領域技術，既是個有明顯的技術交叉滲透需要不斷提高技術的產品，又是普通消費者使用需要持久耐用的消費產品。隨著科技的發展，社會的進步，電動自行車已經在世界范圍內掀起了一股熱潮，越

7、來越受到了人們的歡迎而進入千家萬戶的家庭。 它是一類特殊的自行車，以蓄電池為動力源，通過控制器電機轉動，驅動電動自行車的車輪達到行駛目的。 由于各制造廠商的設計和選用的配套部件不盡相同，不同品牌的電動自行車在外形、功能、結構和性能上也完全不一樣，但其基本構成和原理是一致的。即，電動自行車是由車體、電驅動裝置（電機）、可充電電池、充電器和控制系統五大部分組成。不同種類的車，其電池置放位置、控制器形式等有所不同。 電動助力車四大件（蓄電池、電動機、控制器、充電器）的作用及相互關系。1、作用： 蓄電池是電動車動力的來源，能源載體，用于驅動電動機。 電動機將蓄電池化學能轉換成機械能，使車輪轉動。 控制

8、器控制蓄電池輸出電流、電壓，進而達到控制器電動機轉速（即車速）。 充電器給蓄電池充電的電器，將市電轉換成直流電并控制其電流和電壓充入蓄電池儲存起來。2、相互關系： 蓄電池是電動助力車的核心部件，接受充電器的電能，儲存起來最終通過電動機將電能輸出，輸出受控于控制器。充電器是直接與蓄電池聯系的設備，充電器的質量參數的好壞直接影響蓄電池的電氣性能和使用壽命，必須要求“配套”，控制器空載蓄電池電流電壓輸出，有欠壓保護功能，“欠壓保護功點”的高低影響電池放電深度，因此，影響行駛里程，過低會造成過放電，損傷蓄電池，電動機效率的高低影響蓄電池供電電流的大小 ，效率越低，反之則越小。一、電機 電機分為無刷電機

9、和有刷電機兩類。 目前大多數電動自行車都是采用高效稀土永磁式有刷電機驅動的。有刷電機由機械換向，啟動時力矩很大，是直流電機的主流產品，對控制系統的技術要求較低，使得控制系統電子線路簡單。但使用一年左右就需要更換有刷電機的內炭刷。 高效稀土永磁式無刷電機則是一種特殊的直流電機，它是由內置傳感器外加電子換相器進行電子換向。 無刷電機沒有傳動齒輪，避免了機械摩損，運行中幾乎沒有噪音、但無刷電機啟動電流沖擊較大，控制系統結構復雜。二、可充電電池 用于電動自行車的電池主要有三類，即小型密封式維護鉛酸蓄電池，鎳鎘電池和鎳氫電池。密封式免維護鉛酸電池使用成本低、容量大，被全國企業普遍采用。三、充電器 充電器

10、式給電池補充電能的裝置，設計采用恒流、恒壓、浮充三階段自動轉換方式，對電池產生保護，有效地延長電池壽命。四、控制系統控制系統設計有多項保護功能，如電量顯示、無極調速、軟啟動、欠壓保護、過流保護和剎車斷電等。 保護電機和電池，可使電流有效的輸出，產生所需動力，又不燒壞電機。目前國內開發的電動自行車大多是以手動調速把手來自行決定電力供給方式。五、閘把、轉把、助力傳感器 電動車的剎車、啟動、加速、減速等一系列的運轉，都必須依賴于可輸入給控制器相應信號的部件閘把、轉把、助力傳感器。例如，剎車時，控制器必須實現對電機供給的斷電功能，它的信號來源就是閘把。由閘把內部的電子電路提供出車的載體人所需要的剎車電

11、信號，從而完成剎車這一動作。電動車的加速則完全靠由轉把提供的信號控制。助力傳感器地作用在于人力腳踏助力驅動時，人力與電力可以自動匹配，因為此時電機所用的電驅動功率有所改變，需要助力傳感器檢測出騎行時的腳蹬力矩和腳蹬的速度并發出信號給控制器，使得控制器能根據實際需求提供出所需的電驅動功率給電機。六、燈具、儀表 燈具用于電動車的照明。 儀表用于顯示電動車的狀態，包括電壓的顯示、速度的顯示，以及電力多少的顯示，能幫助人們在騎行的過程中，及時地了解車子的情況。如在騎行前后，可根據儀表的顯示得知電力是否充足，是否可供一天的使用，是否需要立即充電等。第二節 電動自行車的車型構造一、電動自行車的常見構造 目

12、前為止，依靠輪轂式電機來驅動前后輪旋轉的電動車占大多數。這并不是根據由電機、電池在電動車上安裝位置的不同來判斷的，而主要是根據電動車工作的原理來判斷的。這種常見的輪轂式電機電動車，其行駛速度一般可達到每小時20公里，滿足了大眾行車的需要，成為當前電動自行車的普遍型。二、電動自行車的特殊構造 非輪轂式電動驅動的電動車在市面上也存在。這種電動車的優點在于它的整車重量較輪轂式電機電動車而言要輕些，而且非輪轂式的電機在結構上有柱狀式的、中置式的、摩擦輪胎式的多樣化。但是，非輪轂式的電機效率則低于輪轂式電機的效率。也就是說，在騎行過程中，若電能一樣，那么輪轂式電機可以多行駛510的路程。但這對于在市區內

13、平均日程不遠的平民大眾而言，影響并不很大。第三節 電動自行車的構造要求一、電動自行車通用技術條件gb177611999，國家標準規定整車主要技術性能： 1、電動自行車最高車速不應大于20km/h； 2、電動自行車的整車質量（重量）不應大于40kg； 3、電動自行車一次充電后的續行里程不應小于25km； 4、電動自行車的電動機額定連續輸出功率應不大于240w; 5電動自行車蓄電池應有良好的密封性。在正常安裝位置條件下，充放電時不應有滲漏現象； 6、組電池標準電壓不應大于48v。二、電動自行車用密封鉛酸電池主要技術要求 電動自行車用密封鉛酸蓄電池的技術要求，是依據電動自行車通用技術條件的指定的。1

14、、電動自行車電池的容量 目前一般電動自行車的電機為36v,150w-180w(電動摩托車一般的電機有48v/60v,800w;48v,500w等)。現以36v180w的電機的電動自行車為例，其電池容量規定為10ah（安時），2hr（時效）。即用5a放電可達2小時。 含義是：電動自行車5a放電，可使用2小時，行車速度20km，可行駛40km，當電池容量下降到70時，即放電時間為1.4小時，行駛里程尚有28km。符合電池充一次電行駛里程大于25km的要求。 當行車時工作電流大于5a時，行駛不到40km；少于5a時，可超過40km.2、電動自行車電池的使用壽命 按電動助力車用密封鉛酸蓄電池jb/t1

15、0262-2001行業標準規定，循環壽命為250次。 含義是：電動自行車每天充放一次，當容量下降到70時，即行駛里程由40km，下降到28km，時間不少于350次。3、根據對蓄電池容量和壽命的技術條件 可描述為：電動自行車，在標準條件下，平均工作電流不應大于5a。新 電池時，可行駛40km，電池壽命終止前，可行駛28km。而且，電動自行車行駛里程從40km降到28km的時間應在一年以上。第三章 電機第一節 電動自行車電機驅動系統的發展與應用現狀一、電動自行車電機驅動系統發展歷程 20世紀80年代初是國內電動自行車的第一個高潮期，當時的電機驅動系統采用的是有刷高速盤式外掛電機，因為材料的限制，電

16、刷的壽命只有500h，而該車匹配灌液鉛酸電池，由于電池只有23個月的壽命，呈現出了大批量的維護問題，電動自行車的第一次起步很快被扼殺了。 20世紀80年代后期發展的電動自行車，除了大多數采用高速有刷電機加齒輪減速驅動方案外，已經開始出現低速無刷直流電機輪轂，當時的磁鋼采用了鐵氧體磁鋼，電機體積比現在市場上同樣的低速無刷直流電機大50左右，效率也低，電池沒有本質上的改變，電動自行車的第二次高潮很快就結束了。 直到1996年，開始以高速有刷直流電機為主，有印制繞組高速有刷電機和繞線式高速有刷電機兩種方式，加上行星減速齒輪做成有刷輪轂。現在有刷市場由繞線式的高速有刷電機和后來的低速電機取代。 由于有

17、了高磁性能的釹硼材料，直接驅動的無刷直流電機此時開始進入一部分高檔電動自行車市場，體積重量在原有的基礎上大大減小，電機重量縮減為5.36.5kg。 由于技術的進步和市場的需求，最近無刷直流電機驅動方案，包括直接驅動的低速方案和加齒減速的高速輪轂方案，因為控制器技術的突破，性能和價格上都有了明顯的優勢。 目前，我國大多數電動車企業采用的驅動方式是稀土永磁電機輪轂。此種電機具有高效率的特點。由于我國是稀土強磁材料釹硼的資源大國和主要出口國，使得我國在制造電機上有不可比擬的資源優勢。 日本電動車大多數采用中軸式驅動方式，主要原因有兩個：一是日本在法律中規定電動自行車必須依據人力來輸出輔助的電力，因此

18、必須測量腳踏力，在中軸安裝測力機構（傳感器）將驅動機和測力機構合成一體。制造的電動輪轂與國內電動輪轂相比，無論從外形尺寸還是從重量上都有所不及（外型大，重量重）。二、電動自行車電機驅動系統的應用現狀1、電動自行車對電機驅動系統的要求 隨著電動自行車的深入研究、開發、生產和應用，電機驅動系統的重要性逐步顯露出來。越來越多的生產廠商和消費者發現，控制水平的提高標志著電動自行車檔次地 提高，電動自行車的功能、特性以及品牌也是通過控制器體現出來的。 其基本功能有電機驅動、參數顯示和電池管理，通過控制器收集各方面的信息，使得自行車操作靈活舒適，控制電機運行，調節自行車速度，提高電機以及蓄電池效率，節省能

19、源，保護電機和蓄電池，降低自行車在受到破壞時的操作程度，保障使用者和他人的人生安全。 電動自行車除了外觀造型車架設計以外，驅動源是其區別于普通自行車的主要部分，電動自行車的動力配置實際上是電動機參數的選擇、蓄電池容量的選擇以及兩者之間的合理匹配。 電動機是電動自行車的關鍵部件，電動自行車在其正常行駛時是一種隨機變速的工作法狀態，這要求電機的轉速和轉據也實現變化，需要電機的額定工作范圍寬。由于城市道路比較擁擠，行駛狀態經常改變。因此，啟動要快，運行要平穩。對電機來說求加速性能好，轉距脈動小。 電動自行車對電機驅動系統的總體要求是：功能齊全、效率高、可靠性高、可維修性、經濟性好。2、電機驅動方式的

20、分類a、按電機原理分類 在電動車的應用中，電機驅動方式按電機原理可分為直流電機、交流異步電機和開關磁阻電機，其中直流電機又可分為有刷直流電機和無刷直流電機。 電動自行車中以直流電機驅動為主。前期以有刷直流電機占多數。隨著技術的進步吆喝市場的需要，目前逐步向無刷直流電機發展。b、按整車的安裝結構分類 按整車的安裝結構可分為摩擦式、輪轂式、中軸式。 目前，國內大部分廠家是采用輪轂驅動方式，考慮到整車的力學性能、重心和造型，后輪驅動方式于前輪驅動方式。c、按電機的運轉速度分類 按電機的運轉速度可以分為低速力矩電機直接驅動式和高速電機減速式兩種。前者由于省去了減速箱，故噪聲很小，結構簡單，可靠性比較高

21、，但是和后者相比，重量要重，大約相差1kg。輪轂式宜采用低速直接驅動，而中軸式一般采用高速電機減速式。第二節 電機的命名關于電動車所用的電機，國際上有專門的命名標準： 派生代號，用大寫漢語拼音字母表示 性能參數代號，用二位阿拉伯數字表示 產品名稱代號，用大寫漢語拼音字母表示 機座號，以機殼外徑（mm）表示產品名稱代號：sty鐵氧體永磁式直流伺服電動機 syx稀土永磁式直流伺服電動機 sxpt鐵氧體永磁式線繞盤式直流電動機 spxp稀土永磁式線繞盤式直流電動機 swt鐵氧體永磁式無刷直流伺服電動機 sn印制繞組直流伺服電動機 yx三相異步電動機第三節 電機的機械結構 有刷電機和無刷電機的通電原理

22、不一樣，其內部結構也不一樣。對輪轂式帶你機而言，電機力矩的輸出方式（是否經過齒輪減速機構減速）不一樣，其機械結構也不一樣。1、常見高速有刷電機的內部機械結構 這種輪轂式電機由內置高速有刷電機心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪式電機屬于內轉子電機。2、常見低速有刷電機的內部機械結構 這種輪轂式電機由炭刷、換相器、電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無齒輪轂式電機屬于外轉子電機。3、常見高速無刷電機的內部機械結構 這種輪轂式電機由高速無刷電機心、行星摩擦滾子、超越離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無刷有齒輪轂式電機屬于內轉子電機。

23、4、常見低速無刷電機的內部機械結構 這種輪轂式電機由電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速無刷無齒輪轂式電機屬于外轉子電機。第四節 電機的工作原理一、有刷電機的工作原理 有刷電機工作時，線圈和換相器旋轉，磁鋼和炭刷不轉。下面我們以有刷電機的工作模型圖，簡單講解有刷電機的工作原理。二、無刷電機的工作原理 無刷電機的線圈與位置傳感器是固定在電機軸上的，是定子的一部分。第五節 電機的拆裝與保養 一、拆卸電機 撥開電機與控制器之間的引線即為拆卸電機的第一步。這一步看似簡單，但要注意引線之間的對應關系，以免在安裝時接錯線，造成正負極反接，損壞或燒毀元件，甚至影響到控制器的功能。 拆卸

24、電機的第二步為松動電機的螺釘。由于電機的磁鋼具有極強的吸附性，因此為了防止在裝配電機時磁鋼上吸附其它的雜質，在打開端蓋前必須先清潔好周圍的環境。其次，松動螺釘時可采取對角松動的方式，以次來減輕強吸力所帶來的不便，既省力又不會損傷電機的外殼。 拆卸電機后，可進行電機故障的排除。其間，我們可以觀察一下電機的氣隙。即電機的轉子與定子的徑向之間有0.250.8mm的空氣間隙。 完成了拆卸電機和排除電機故障，就到了裝配電機這一最后步驟了，此時應該注意避免掃堂現象額出現。為了做到這一點，可以在打開電機端蓋時，在端蓋與輪轂的相對位置上注明標記，然后按標記進行裝配即可。 二、潤滑電機內部的齒輪 潤滑電機內部的

25、齒輪，可以使得電機內部元件在運轉時更加順暢。此舉可用于減小電機運行的噪音，或用于更新換入的電機內部元件。 三、組裝電機的要點 在組裝電機時，應該考慮到電機的強吸力可能造成的影響。如部件未到位，可由于吸力使得端蓋突然蓋住，產生劇烈撞擊、卡位，甚至損壞。又如磁鋼表面吸附有雜質，造成電機不能正常運轉等。因此，組裝時依舊要保持周圍環境的潔凈，并保證輪轂體固定的結實。遇到有刷電機時，還要注意刷握里的彈簧是否有彈性，炭刷與換相器是否已經正確定位，炭刷與刷握之間是否會碰擦等。第六節 電機的故障與檢修 電機的故障有機械故障與電器故障兩大類，界些故障比較容易發現，二電氣故障就要通過測量其電壓或電流進行分析判斷了

26、。我們現在介紹電機常見故障的檢測與排除方法。一、電機的空載電流大 將萬用表置于直流20a檔位，將紅、黑表筆串聯接在控制器的電源輸入端。打開電源，在電機不轉動的情況下，記錄下此時萬用表的最大電流數值a1。 轉動轉把，使電機高速空載轉動10秒以上。等電機轉速穩定以后，開始觀察并記錄此時萬用表的最大數值a2。 電機的空載電流=a2-a1 各種電機的無故障最大極限空載電流參考表如下：電機形式額定電壓24v額定電壓36v側掛電機2.2a1.8a高速有刷電機1.7a1.0a低速有刷電機1.0a0.6a高速無刷電機1.7a1.0a低速無刷電機1.0a0.6a 電機的空載電流大于參考表極限數據時，表明電機出現

27、了故障。 電機空載電流大的原因有： a、電機內部界些摩擦大； b、線圈局部短路； c、磁鋼退磁。 我們繼續往下做有關的測試與檢查項目，可以進一步判斷出故障原因或故障部位。二、電機磁鋼退磁狀況的檢修 常見的一種檢測方式是：利用電機空載與負載轉速的比數，檢測出電機的磁鋼是否退磁。 首先，在電機空載的高速運轉狀態下，穩定電機轉速。然后，用測量計測量出手持式的速度/轉速，記錄下此時電機的空載最高轉速n1，即為負載轉速。 空載轉速的記錄則是在標準測試條件下，行駛200m行程以上，然后用測量計測量出此時電機的空載最高轉速n2即為空載轉速。 同時，要保證電機的高速空載轉動時間都要在10秒以上。 最后，利用公

28、式：空載/負載轉速n2/n1，來計算它們之間的比值。 當電機的空載與負載轉速的比值大于1.58時，說明電機的磁鋼退磁比較嚴重了。 此時維修的方法是及時地更換電機里面整套的磁鋼，或是更換整個電機。三、電機在運行時內部有機械碰撞或機械噪音電機形式噪音產生原因分析維修方法無刷無齒電機軸承損壞更換軸承磁鋼脫落電機掃堂粘接磁鋼電機內部軸向串動軸向增加合適墊圈線圈散落更換電機無刷有齒電機軸承損壞更換軸承齒輪磨損潤滑或更換齒輪超越離合器失效更換超越離合器有刷無齒電機軸承損壞更換軸承磁鋼脫落電機掃堂粘接磁鋼電機內部軸向串動軸向增加合適墊圈線圈散落更換電機有刷有齒電機軸承損壞更換軸承齒輪磨損潤滑或更換齒輪電機心

29、內部變形更換電機心超越離合器失效更換超越離合器 無論高速電機還是低速電機，在負載運行時都不應該出現機械碰撞或不連續、不規則的機械噪音。不同形式的電機可以參考下表運用不同的方法進行維修。四、電機發熱 用非接觸式的紅外線溫度計，或萬用表的溫度量檔位（帶溫度測量的萬用表），測量電機端蓋的溫度超過環境溫度25以上時，表明電機的溫度已經超出了正常的范圍，一般電機的溫度升應在20以下。電機發熱的直接原因是由于電流大引起的。電機電流i，電機的輸入電動勢e1，電機旋轉的感生電動勢（又叫反電動勢）e2，與電機線圈電阻r之間的關系是：i=(e1-e2)/ri增大，說明r變小或e2減小了。r變小一般是線圈短路或開路

30、引起的。e2減小一般是磁鋼退磁所引起的，或者是線圈短路、開路引起的。在電動車的這車維修實踐中，處理電機發熱故障的方法，一般是更換電機。五、整車行駛里程縮短，電機乏力 25環境溫度時，標準試驗條件下，用不同形式的電機裝配的整車。其續行里程不一樣，我們可以參照下表的數據來判斷整車的續行里程是否正常。表格里的數據是新電池充滿時與新電機配合所跑出來額里程數小于參考數，我們可以判定為整車的續行里程短。 整車發力表現為電機上坡力量小，啟動時間長，帶人試車速度明顯減慢。 整車續行里程短與電機乏力（俗稱電機沒勁）的原因比較復雜。但是當我們排除了以上4種電機故障之后，一般來說，整車續行里程短的故障不是電機引起的

31、了。這和電池容量的衰減，充電器不滿電池，控制器參數漂移（pwm信號沒有達到100）等有關。電機形式12ah/2517ah/2512ah/017ah/024v36v24v36v24v36v24v36v側掛電機2335335012181725柱狀電機2640365513201828有刷無齒電機2640365513201828有刷有齒電機2640365513201828無刷無齒電機3045406015232020無刷有齒電機3045406015232030第四章 蓄電池第一節 電池的簡介及其發展一、電池簡介 目前電動自行車上使用的電池有密封鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鉛布電池等。但在技術上鋰離

32、子電池、鎳氫電池和鉛布電池在工藝上都有各自難以攻克的技術難關，以至于他們都不能達到商品化的水品，僅僅處在試制試用階段。而密封鉛酸蓄電池（6dzm10）。以其普遍而成熟的生產能力，適合大眾的價位，成為現行的定型產品和商品化品種。 雖然密封鉛酸蓄電池已成為電動自行車的定型產品，但各廠家的工藝不同，使得各自的產品性能也就不同。下面我們就了解一下電池的幾大主要構造。1、電池板柵是決定電池密封性能的重要部件 鉛鈣錫合金。這種合金是密封電池的核心技術之一。但處理不當，就會使電池有早期容量損失，而不能正常工作。 為避免鉛鈣錫合金的缺點，有不少廠家使用鉛低低鎘合金。這種合金在一定程度上可以克服早期容量損失，但

33、會帶來產氣量、自放電大，加速水耗，在電池壽命后期引起熱失控，在初期有充電不轉燈現象。臺架試驗時（三個月左右）循環壽命較長。對密封要求很嚴的電動自行車電池，不夠理想。2、電池極群結構 極群中極板的數量有11片、13片、15片、17片之分。 極板片數越少，工藝成本越低。但極板片數越少，極板單位面積的電流密度越大，不利于電池的使用。電池容量較低，使用壽命也較短。3、電解液 目前電動自行車電池使用的電解液有兩種，一種是稀硫酸，工藝簡單，成本低。另一種是稀硫酸被鎘板吸附，二氧化硅在板群兩側和頂部形成凝膠。稱為膠體電池。這種電池的特點是工藝復雜，成本較高，如能掌握，因二氧化硅與稀硫酸形成凝膠，電池的存酸量

34、比稀酸式每個多6ml左右。可以增加電池的壽命，而且容量平臺比較穩定。 綜合上述電池的特點，電動自行車電池，應選用鉛鈣錫板柵，1517片裝，膠體結構，比較合理。二、未來電動車電池發展趨勢 隨著經濟的發展和人們環保意識的提高，使用清潔無污染的電動車代替燃油車成為人們必然的選擇，動力電池有廣闊的應用前景；水平電池相對其他蓄電池，有著更好的性能價格比，是未來電動車電池發展的必然趨勢。 前不久，國家計委、經貿委、環保總局、機械工業聯合會和電動車輛專業委員會聯合推出了“清潔汽車”與“清潔能源”工程，將發展電動車項目列為“八五”與“九五”重點科技攻關項目，并把上海、北京、天津等12個城市列為試點城市。在20

35、052010年開始推廣電動其次。 中國目前電動車保有量為2億輛，每年自行車銷量為25003000萬量左右。除電動汽車及電動自行車外，還有電動高爾夫車、電動游覽車、電動游船、割草機、電動掃地車、電動運輸車、電動滑板車和電動叉車。 目前制約電動車發展的關鍵因素是電池。電池需要解決的三個大問題為：提高電池比能量、延長電池深循環壽命和解決快速充電問題。 目前有許多新電源在研制、生產過程中，如鎳氫電池、鎂電池、卷式電池等。但大都因為各種原因，一時難以投入工業化批量生產，成本較高。而水平鉛酸蓄電池由于采用了獨特的設計工藝，具有大能量、高功率、長壽命、充電快、成本低等優點，因而廣受鉛酸蓄電池行業的注意。尤其

36、在動力型和深循環應用方面，水平電池顯示出了良好的性能，并在電動車和混合電動車上獲得了成功，被認為是一種很有前途的新型鉛酸蓄電池。 水平電池現在主要有兩種形式：一種是美國愛達荷大學d.b.edwards開發的涂膏式水平鉛酸電池；一種是美國electrosource開發的鉛布水平電池發展最為迅速，技術比較成熟，有擁有自己專利的鉛布板柵制造工藝，采用機械化的裝配工序，率先實現了水平電池的規模化生產，產品已同克萊斯勒公司、洛克希德馬丁公司、菲亞特公司、籃鳥公司等電動車配套。目前推出的產品型號有：1）12n85，應用于電動或混合電動其次、巴士，目前已正式投入生產，產品可以從市場上購得；2）24uv25，

37、直升機啟動用電池，目前正在faa（聯邦航空局）測試。根據對12n85電池的測試結果看，水平電池有著普通的鉛酸蓄電池不可比擬的比能量高和比功率高的有點，但實際測試的循環壽命較低（只有150次循環），加上由于本身結構上的原因而導致自放電大等缺點，水平電池還有待進一步改進。 在國內，一些較大的蓄電池生產企業和知名研究機構多年前通過各種途徑了解到國內已經采用此種新型復合材料研制出先進的鉛酸蓄電池。有些單位還對電池樣品進行了初步測試，并且對這種先進技術也做過多方面的研究。 由于缺乏對基礎材料無機纖維復合鉛絲這一關鍵技術和生產工藝的研究和開發，特別是不嗯那嘎形成工業化生產，上述研究鈞沒有獲得成功。因而，目

38、前國內廠家尚無水品電池的產品或實樣，但水品電池表現出來的一系列有點已經引起了國內許多蓄電池生產廠家及相關廠家的重視。有信息，武漢洲際銀泰已經通過購買鉛布的方式組裝鉛布電池，并已經投入小批量生產；另外據稱，廣州順能電池有限公司在國內率先研制成玻璃纖維復合鉛絲加工設備及其組織技術和工藝，在生產先進鉛酸動力電池所需的高性能板柵材料的同時，正努力尋找開發水平電池的新途徑。第二節 蓄電池的結構一、蓄電池的基本結構 由蓄電池的結構剖析圖中，我們可以直觀地看出蓄電池的結構。簡單的說，極板（正極板和負極板）、隔板、安全閥、電解液、電池槽，以及其他接線和零部件，構成了一個蓄電池。 一般而言，若干片的正負極板間隔

39、重疊，其間用隔板將之隔離，形成了一個有2v電壓的單格。3個單格或6個單格就可以組合成一個蓄電池，即蓄電池含6v或12v電池。并且，蓄電池的正極板要比負極板少一片。單體的蓄電池是由裝在電池槽內的正負集群組成，并必須用密封膠將電池槽封好，以免電解液的泄漏。其中，正負集群是用鉛合金分別焊接若干騙得正負極板而形成的。蓄電池中的一些接線合零部件，如連接線或鉛零部件則用于串聯單格與單格之間的電池槽隔板，可以用穿孔或穿壁焊接的形式將其頂端連在一起。二、蓄電池中的電壓與容量 蓄電池每格的電壓有一個公式： 蓄電池電壓的天然指數電解液的酸比 天然指數為0.84；電解液酸比，是指電池加水時所放的一定比例的硫酸，一般

40、為1.33，即酸比為1.33。 所以，蓄電池的電壓0.841.332.14（伏特/每格） 蓄電池的容量是指在一定放電條件下，從蓄電池中獲得的電能量。其單位為ah。三、蓄電池的主要部件 蓄電池的主要部件之一是被稱為“蓄電池心臟”的極板，包括正極板合負極板。它們是蓄電池的核心部件。所有的高溫化學 反應、化學能與電能的轉化、導電功能等都由極板完成。 隔板是蓄電池的又一大主要部件。隔板式電池中的隔板具有隔離的作用。使正極和負極能得以隔離，避免了短路現象的產生。在技術上已研發出的免維護隔板式蓄電池，主要是因為隔板中超細玻璃纖維的應用。隔板被譽為“第三電極”，這是因為在密封電池中隔板能形成氧循環，讓正極板

41、產生的氧氣能通過隔板在負極板中得以利用，如此反復循環，還減少了水的損耗。另外，隔板還能大量吸收電解液，讓離子有了一個良好的擴散途徑。 所謂電解液，有兩種主要作用。由于電解液本身是由純水、硫酸和一些添加劑組成，參與了蓄電池中電的化學反應，因此它可以稱得上是蓄電池中必不可少得活性物質之一。其次，電解液的離子在蓄電池使用時得以遷移，而眾所周知離子是導電的，所以也就起到了導電德作用，更加完善了蓄電池本身的電化學反應。 蓄電池德另一個關鍵部件是位于蓄電池頂部德安全閥。它可以稱之為“蓄電池的保護傘”。這主要源于它重要的四大保護作用：即安全保護、內壓保護、密封保護和防爆保護。安全保護：為了不讓電池破裂、變形

42、，必須要在蓄電池內部產生過大氣壓時，將壓力得以釋放。此時，安全閥就有一個安全閥壓。使在使用蓄電池過程中，蓄電池內部產生的氣體氣壓達到安全閥壓時，安全閥就會自動開閥解壓。內壓保護：為了能使蓄電池內部能不斷進行氧復合的化學反應，減少失水，安全閥還可以做到保證蓄電池內有一定壓力的功能。密封保護：安全閥的密封保護不僅能防止外圍空氣入侵蓄電池內部，而且還能防止蓄電池內部由化學反應產生的酸性氣體外泄。防爆保護：內部設有防酸片和防爆片的安全閥具有防爆保護功能。第三節 蓄電池的使用和保養一、蓄電池容量和壽命 容量和壽命是衡量蓄電池性能德主要指標，容量一般用安·時來表示，表現的是蓄電池儲備的能力。 例

43、如，一個標稱為12安·時的新的電動車專用蓄電池組按最近制定的行業標準，則必須達到以6安培放電，放至終止電壓31.5v德時間應不低于2小時的水平。將這種電池用于電動自行車，載重75公斤，在平坦的路面騎行，工作電流約為4安培，放電時間應大于3個小時，時速為20公里，那么它的理論續行里程將達到60公里，若考慮到途中剎車、啟動等費電的因素，采用這種電池的電動車標稱續行里程4560里程是合適的。 壽命則是表示蓄電池容量衰退速度的一項指標，隨著使用的深入，蓄電池容量衰退是不可避免的，當容量衰退到一個規定值時，可以判定壽命終結，按照新指定的電動車專用電池標準，以用容量70的充放電循環次數來表示蓄電

44、池的壽命，合格低線為350次。 因此，對于日常交通距離小于30公里的用戶而言，若電機、控制器、充電器等因素都是良好的，使用方法也無不當，一組較好的電池的最短服役時間達到1年以上應該是可以保證的，一般可以用到一年半，若再加上可維護的技術方案了，通過專業的維護也可以延長一些服役時間。而在蓄電池的消費的問題上，良好的蓄電池每天僅有一元的消耗，又體現出了電動自行車作為新世紀節能環保時尚的一面。二、影響蓄電池壽命的因素 影響蓄電池壽命的因素可分成三個方面。首先是蓄電池本身的性能和質量，其次是使用者的使用情況，我們將重點對第二個因素展開討論。 在電動車系統中影響蓄電池使用壽命的最主要因素有兩個，一個是電機

45、的效率狀態，其次是充電器的設計。 如果電機效率范圍窄，一方面耗電水平增加，另一方面，經常工作在低效率區，電機內部容易發熱，當溫度過高時，磁性材料就會出現不可逆的退磁，久而久之，效率進一步下降，從而進入惡性循環，這輛電動車就會變成某種意義上的“電老虎”，即使更換了電池也無濟于事。另外導致電機降低效率的因素還有：電刷的過度磨損，等等。 關于充電器，對于電池來說則更加重要，一種好的充電器可以有效的避免失水和硅酸鹽化，反之，若采用技術優劣的充電器，電池就會很快地被充壞。 目前，電動助理車行業中普遍采用二段式（恒流恒壓限流）、三段式（恒流恒壓浮充）這兩種充電方式，雖然這兩種充電方式基本上能滿足蓄電池的要

46、求，但對出氣量缺乏控制措施，尤其在充電后期，蓄電池會析出大量氣體，導致電解液損失加快；極板被產生的氣體強力沖刷，造成極板上活性物質脫漏，嚴重縮短電池壽命。 蓄電池長期充電不足是常見的，有些廠家采用完全充電和提高充電終止電壓的方式進行充電，來增加電池容量回復能力，這雖然在某些程度上有些效果，但同時卻導致了電池的嚴重失水。 因此，蓄電池與充電器的關系對電動車的使用和電動車以后的發展，都是及其重要的，是兩根重要的生命線。 屬于用戶的因素主要是要防止蓄電池的“虧電存放”長期不用的電池也應注意經常給予充電。三、如何使用才能延長電池的壽命？ 大電流放電是影響電池壽命的主要因素，因此，防止大電流放電是延長電

47、池壽命的主要手段。上橋、爬坡，或逆風行駛，應該輔助以人力驅動，防止電池供應電流突然增大。a、在剛上車騎行或行駛途中緊急剎車止速后又要騎行時，最好用腳先蹬幾下，待電動車有一定的速度后再加以電動騎行，以避免啟動電流過大。b、在騎行過程中，若需要加速時，應緩慢旋轉調速把，避免直接加速至最快，因為這樣會產生大電流沖擊電池，從而影響電池壽命。c、在騎行中，盡量避免頻繁剎車、啟動，在速度較慢時多用腳蹬驅動，這樣不僅增加了續行里程，提高電池使用效率，同樣也延長了電池的使用壽命。d、經常充電，使電池經常處于充滿狀態，有條件的情況最好隨用隨充。e、長期不用的，應將電池充滿后存放，并定期（一個月）補充電。f、選擇

48、智能型分階段的充電器，防止過充導致失水。g、選擇高效率的電動輪轂系統，減少工作電流。h、日常使用過程中注意剎車是否正常，以免耗電過大。i、更換新電池時應由專業人員癥斷電機的磨損情況，若有必要需要及時更換電刷或其他磨損零件和更換潤滑劑。第四節 蓄電池的故障與維修 電動車用蓄電池制造水平參差不齊，蓄電池質量、性能區別也相當大。與蓄電池配合的設備質量好壞也不同程度的影響蓄電池的性能。使用條件的千差萬別，也造成電動車性能的差異，在用戶看來都可能理解成為蓄電池的質量問題。在電動車的主要部件中，蓄電池的故障率較高，以下列舉了一些典型的故障現象，介紹其檢查處理方法。一、電池出現“不均衡”（故障現象） 串聯蓄

49、電池組的均衡性是一個世界性的難題，使用過程中總會有“落后”蓄電池存在。其原因是多種多樣的，有產生原因，也有原材料的原因和使用的原因等。（故障的檢查和處理） 首先將電池進行一般性的維護充電，然后用2個小時將電流放電，放電過程中不斷地測量電池的電壓，將放電容量不足的“落后”電流選出來給予處理。先補加1.050的稀硫酸至剛好看到有流動電解液出現，再繼續充電1215小時。充電時注意電池的溫度不要超過50。充電結束后，靜置0.54個小時，重作2小時方電。放電過程中，測量單格電壓的數值，若放電時間達不到標準或單元格電壓到了1.6v，放電時間與正常單元格電池相差較大者（出廠三個月相差5分鐘以上），則還需要重

50、復上述充放電程序操作，直到符合要求為止。 若是重復充放循環后，電池容量無明顯上升或仍為0v左右低壓，這種電池一般有短路存在，或活性物質嚴重脫落軟化，嚴重不可逆硫酸鹽化等，無法修復，應作報廢處理。對符合要求者可以繼續使用的電池，但應再恒壓15v/只的充電條件下，抽盡流動的電解液，擦干凈電池表面，安上帽閥，用pvc（或氯仿）粘合劑將面板粘合好。二、電池充不進電現象： 首先檢查充電回路的連接是否可靠，檢查連線與插頭接觸是否完好，認真檢查插座和插頭是否有“打火”燒糊現象，有無線路損傷斷弦等。 檢查充電器有無損壞，充電參數是否符合要求：即初期充電電流達到1.62.5a/只；最高充電電壓達到14.814.

51、9v/只；充電浮充電轉換電流達到0.30.4a/只，浮充電壓達到14.014.4v/只。 查看電池內部是否有干涸現象，即電池是否缺液嚴重。 還應檢查極板是否存在不可逆硫酸鹽化。極板的不可逆硫酸鹽化，可通過充放電測量其端電壓的變化來判斷。在充電時，電池的電壓上升特別快，某些單格電壓特別高，超出正常值很多；放電時，電壓下降特別快，電池不存電或存電很少。 出現上述情況，可判斷電池出現不可逆硫酸鹽化。（檢查和處理） 先將充電回路連接牢固，充電器不正常的應更換。干涸的電池應補加純水或1.050的硫酸，進行維護充電放電恢復電池容量。如果發現有不可逆硫酸鹽化，應進行均衡充電恢復容量。干涸的電池加液后的維護充

52、電，應控制最大電流1.8a，充電1015小時，三只電池的電壓均在13.4v/只以上為好。 如果電池之間電壓差別超過0.3a，說明電池已經出現不同步的不可逆硫酸鹽化。對于發生不可逆硫酸鹽化的電池，需要更換整組電池或激活電池。三、電池變形故障： 蓄電池變形不是突發的，往往使有一個過程的。 蓄電池在充電到容量的80左右進入高壓充電區，這時，在正極板上先析出氧氣，氧氣通過隔板中的空，到達負極，在負極板上進行氧氣發生速度增大，負極開始產生氫氣。大量氣體的增加使蓄電池內壓超過開發壓，安全閥打開，氣體溢出沒，最終表現為失水。隨著蓄電池循環次數的增加，水分逐漸減少，結果蓄電池出現以下情況： 1）氧氣“通道”通

53、道變得暢通，正極產生的氧氣很容易通過“通道”到達負極。2）熱容減小，在蓄電池中熱容最大的是水，水損失后，蓄電池熱容大大減小，產生的熱量是蓄電池溫度升高很快。3）由于失水后蓄電池中超細玻璃纖維隔板發生收縮現象，使之與正負極板的附著力變差，內阻增大，充放電過程中發熱量加大。經過上述過程，蓄電池內部產生的熱量只能經過電池槽散熱，如散熱量小于發熱量，即出項溫度上升現象。溫度上升，使蓄電池析氣過電位降低，析氣量增大，正極大量的氧氣通過“通道”，在負極表面反應，發出大量的熱量，使溫度快速上升，形成惡性循環，即所謂的“熱失控”，最終溫度達到80以上，即發生形變。（故障的檢查和處理）一組電池（3只）同時變形時

54、，先做電壓檢查。如果電壓基本正常，還應測量單格電壓判斷是否短路，無短路則說明變形是過充電產生“熱失控”所致。應著重檢查充電器的充電參數。電壓偏高（高于44.7v以上）無過充電保護或涓流轉換點電流不相同，一般說用鉛鈣錫鋁合金制作的板柵的蓄電池轉換電流較大，要求更換充電器。 一組電池（3只）中只有1只或2只變形，有以下故障的可能性：a、是電池荷點不一致，充電時造成某些電池過充電引起變形。荷電不一致的原因，可能有短路單格存在，也可能用戶將電池試驗放電或自放電等；b、是某些電池出現極板不可逆硫酸鹽化，內阻增大，充電發熱變形；c、是某些電池連線時負極造成充電發熱變形。對未變形的電池檢查放電容量以及自放電