理论教育 电动自行车控制器故障排查与修复

电动自行车控制器故障排查与修复

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:②检查各种MOS管栅极电压与调速手柄的转动角度是否存在对应关系,若不存在对应关系,则表明控制器内PWM电路或MOS管驱动电路有故障,应进一步对PWM电路及MOS管驱动电路进行检测,更换损坏的元器件。如没有对应关系,表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。若滤波电容正常,则可能是主控芯片存在故障。

电动自行车控制器故障排查与修复

我们知道,控制器有无刷控制器和有刷控制器之分,各型号的无刷及有刷控制器的结构及工作原理大体相同,其出现故障的原因及分析方法也大体相似。因此,我们下面所讲到的各类故障现象适用于所有无刷及有刷控制器。

故障1:有刷控制器无电压输出

现象描述:电动自行车有刷控制器无电压输出,而有时虽有电压输出,但输出的电压不正常。

原因分析:引起有刷控制器无电压输出常见的故障原因有:

1)制动柄不正常。

2)控制器芯片存在故障。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)检修制动柄。将万用表设置在直流20V档,对制动柄输出信号的高、低电位进行检测,正常时,捏住制动柄应有4V以上的电位变化,否则,说明制动柄有故障,应检修或更换。

2)检修控制器芯片。用万用表对以下部位和元器件进行检测。

①检查芯片各引脚的电阻、电压是否正常,若异常,再检查与之相对应的外围元器件,若元器件损坏,应更换。

②检查各种MOS管栅极电压与调速手柄的转动角度是否存在对应关系,若不存在对应关系,则表明控制器内PWM电路或MOS管驱动电路有故障,应进一步对PWM电路及MOS管驱动电路进行检测,更换损坏的元器件。

③检查芯片输入输出引脚的电压与调速手柄转动角度是否存在对应关系,若不存在对应关系,则说明芯片已损坏,应更换芯片。

有刷控制器常用芯片关键引脚介绍见表9-2。

表9-2 有刷控制器常用芯片关键引脚介绍

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(续)

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故障2:无刷控制器无电压输出

现象描述:电动自行车无刷控制器完全没有电压输出。

原因分析:引起无刷控制器无电压输出常见的故障原因有:

1)PWM电路或MOS管驱动电路故障。

2)控制器芯片存在故障。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)检测时将万用表设置在直流50V档,检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动呈对应关系。如没有对应关系,表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。

2)检测芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系,可以判断出是哪些芯片有故障。更换损坏的芯片,故障即可排除。

故障3:无刷控制器断相

现象描述:电动自行车无刷控制器断相。

原因分析:电动自行车无刷控制器断相常见的故障原因有:

1)主相位断相。

2)霍尔断相。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)主相位断相。主相位断相一般是MOS管被击穿,即某相位上下两个MOS管同时击穿,而造成断相。可用万用表晶体管档对MOS管进行检测,若已被击穿,更换即可。

2)霍尔断相。无刷控制器霍尔断相时,控制器不能识别电动机的霍尔信号。可用万用表直流20V档进行检测,将黑表笔接霍尔引线的黑线,红表笔接其他霍尔引线,观察万用表的读数,若所测电压在5V以下,则说明控制器内部霍尔输出电路有故障。重点检测霍尔引线的滤波电容,若损坏,应更换。若滤波电容正常,则可能是主控芯片存在故障。可用万用表测量主控芯片各引脚电压,当某一引脚电压异常时,再检测与之相关的元器件,即可查找到故障元件。

无刷控制器常用芯片引脚功能见表9-3。

表9-3 无刷控制器常用芯片引脚功能

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故障4:控制器没有电动机驱动电流输出

现象描述:电动自行车控制器没有驱动电流输出,出现电动机不转的现象。

原因分析:引起控制器没有驱动电流输出常见的故障原因有:

1)供电不正常。

2)操作系统不正常。

3)PWM脉冲形成电路无调宽脉冲输出。

4)信号放大电路未工作。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)供电不正常。供电异常主要有控制器没有供电、控制器内的稳压电路无5~18V电压输出。而有的控制器5V电压由芯片(如TL94)产生。供电电路的检查可用万用表的20V、50V电压档测量关键点电压即可。如5V、12V三端稳压器异常,也可用一只电阻和一只稳压管组成的简易稳压电压代换。

2)操作系统异常。操作系统异常的原因主要有闸把内开关异常、转把无调速信号输出。而转把无调速信号输出的原因又包括转把内的霍尔集成电路无供电(正常时多为5V)、霍尔集成电路异常或转把被置于空档等几种。

电动自行车的制动多采用低电平方式,即闸把内的开关在正常行驶时是断开的,只有制动时才接通。当闸把内的开关误动作引起控制器无驱动电流输出时,可采用脱开转把与控制器的连线进行判断。如断开该线后控制器能够输出驱动电流,说明闸把异常;否则,检查其他电路。

3)PWM脉冲形成电路异常。PWM脉冲形成电路异常的原因主要有锯齿波脉冲形成电路不能形成锯齿波和PWM调制器工作异常。控制器的锯齿波脉冲主要通过由芯片和外接定时组件构成的多谐振荡器产生,所以应检查芯片的供电是否正常,随后再检查定时组件(电阻、电容),最后再检查芯片。

PWM调制器有时不能正常工作的原因除了不能输入正常的锯齿波触发信号外,更主要的原因是它输入的控制电压不正常。而这些控制信号除了包括调速信号外,还包括欠电压保护信号、过电流保护信号等。因此,在检修时,首先要确认PWM调制器输入的锯齿波脉冲触发信号,随后检查它是否输入了保护信号,最后检查芯片。另外,无刷电动机控制器的PWM脉冲形成电路是否输出正常的调宽信号,还与电动机内的霍尔集成电路是否产生正常的位置传感信号有关。

4)信号放大电路异常。信号放大电路异常主要有激励电路异常、场效应晶体管异常。当场效应晶体管击穿导致接在其S极与地之间的过电流保护电路取样电阻过电流损坏时,会导致信号放大电路不工作。由于无刷电机采用了3套完全相同的驱动电路,所以可采用互代换的方法来判断故障部位和故障组件。

场效应晶体管是否损坏可用数字万用表的二极管档或指针式万用表的R×1档在路测量。另外,过电流保护电路采样电阻是否正常也可在路测出。

这里要注意的是,场效应晶体管损坏有时是由于电动机工作异常所致,因此,检修场效应晶体管损坏故障时,必须检查电动机是否正常,以免更换后的场效应晶体管再次损坏。

故障5:电动自行车飞车

现象描述:电动自行车一打开电源锁,即出现电动机高速运转,转速无法控制。

原因分析:电动自行车一般采用PWM方式调整速度和执行各种保护功能,其主要执行部件是功率型MOS管、续流二极管和优质大容量电容。当MOS管被击穿直通后,电动机失去控制,其堵转冲击电流可达数十安培,强制制动在短时间内也可能无法断开熔断器。

分析而言,引起电动自行车飞车常见的故障原因有:

1)调速转把不起调速作用。(www.daowen.com)

2)控制器损坏。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

首先检查调速转把与控制器3根接线是否接错。若接错,应重新连接;若接线正常,说明调速转把有故障,应清洗或更换感光片擦拭感光管。若仍不能排除故障,则应更换调速转把。

若调速转把正常,则应检查控制器。

用万用表的二极管档位检测MOS管3个引脚,3个引脚之间应没有短路,否则,说明MOS管损坏。更换同型号的场效应晶体管,故障即可排除。

若制动时出现飞车,主要原因是控制器进了水,导致控制器不能断电而造成飞车,因此平时注意控制器不要被雨淋;或用水洗车时,注意控制器不能进水,避免造成线路短路。

为了防止飞车的发生,在设计上应选择优质的关键器件,并且在发生异常时,应能及时处理。如绿源电动自行车采用的“紧急熄火开关”装置,可有效防止飞车。

故障6:电动自行车电动轮毂无法断电

现象描述:电动自行车操作右手柄,电动轮毂无法断电。

原因分析:引起电动轮毂不能断电常见的故障原因有:

1)手柄拉线没有回到原来的位置。

2)制动断电开关损坏。

3)控制器烧坏。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)手柄拉线没有回到原来位置,可检查拉线软管是否被顶住,若是,将其排除。

2)制动断电开关损坏:

①对于机械常开断电开关,造成不断电的原因为接触触点弹簧片与触点接触不上,应进行维修,如不能修复,则应更换制动断电开关。

②对于电子低电位断电开关,只能更换。

故障的快速判断方法是:把控制器输出端线与地线短接起来,如出现断电,说明制动闸把有故障;如不断电,说明控制器有故障。

3)控制器烧坏。把控制器输出端的紫色线与黑色线短接,若不断电,说明控制器有故障,应更换。

故障7:电动自行车调速失灵或速度偏低

现象描述:电动自行车调速失灵或速度偏低。

原因分析:引起电动自行车调速失灵或速度偏低常见的故障原因有:

1)电池电压过低。

2)调速转把连接松动或调速把手引线脱落。

3)控制器损坏。

4)调速转把的弹簧卡住或失效。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

1)检查电池。24V的蓄电池电压值在23~26V之间,36V蓄电池电压在35~38V之间,若不在规定范围内,则应及时充电。

2)检查调速手柄。调速转把处电压正常(不欠电压)时,复位弹簧和调速线断裂会使调速失灵,检测调速把若不能复位自如,应更换;或用万用表对应三芯插座中的红、黑两头检测其电压是否有5V,黑、绿线间电压是否有4.8V(在调速把转到极限时),没有或偏低,也应更换调速把。

3)检测控制器。蓄电池电压正常,则用电动自行车检测仪检测控制器。将控制器的9芯或8芯扁平插头插到检测仪插座中,若控制器输出的电压、电流不正常,则应更换控制器;若正常,说明电动轮毂有故障,应进一步检修。

4)有刷电机轮毂腔炭粉座积垢太多,会使转速变慢,应清除炭粉,故障即可排除。

故障8:控制器检测不到助力传感器信号

现象描述:电动自行车控制器检测不到助力传感器信号。

原因分析:引起控制器检测不到助力传感器信号常见的故障原因有:

1)助力传感器和磁钢的距离过大。

2)助力传感器输出信号线的故障。

3)控制器内部电源有故障。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

检查助力传感器和磁钢的距离是否在2~5mm之间,如果距离过大,就没有信号输出,可调整其距离直到合适。

如果调整后还没有信号输出,可再检查助力传感器输出信号线。若正常,应检测助力传感器有无5V电压,若无5V电压,说明控制器内部电源有故障,按控制器无工作电源处理。若5V电压正常,应检测霍尔器件。

故障9:助力传感器不起作用

现象描述:电动自行车助力传感器只在反转时有助力,正转时助力不起作用。

原因分析:导致该现象常见的故障原因主要是:将与传感器对应的磁环方向装反了。

故障检修:根据故障原因的分析,可按以下方法进行检修。

将磁环箭头方向向着车的骑行方向安装。

传感器及磁环都应该安装在车的右侧,如果由于车型原因,有的厂家把它装在左侧了,则磁环也应该反着装。目前部分电动自行车控制器提供的是SA型传感器,具有正反转识别功能,只有在向前旋转时才能给电动机供电,以防反向助力造成不安全。

故障10:电动自行车电动机以恒定中速转动,不可变速打开电源开关,电动机以恒定速度转动,转速调速转把,电动机转速不变化。

故障原因:该电动机以恒定速度转动,转动调速转把,电动机转速不变,这种故障是由于调速转把上的磁钢脱落而引起的。当调速转把内部磁钢脱落时,导致调速转把输出电压不在1~4.8V间变动,却稳定在3V,使电动机中速转动。

故障检修:拆下并分解调速转把,发现磁钢脱落,清除调速转把内的灰尘,将磁钢用黏合剂粘接到原位。静置6~8h后,重新装好所拆各件,打开电源开关,电动机不转。转动调速转把,电动机均匀加速,故障现象消失。

故障11:电动自行车制动器失灵

现象描述:电动自行车在行驶中需要制动时,握下右闸把很长时间,车轮仍不能停止转动。

故障原因:电动自行车后制动器使用比较频繁,会造成各运动件的磨损。磨损严重时,会影响制动效果,甚至导致制动失灵。经检查发现该车制动凸轮轴磨损,导致制动蹄的张开尺寸不足。

故障分析:修理时,在铆钉头不外露、摩擦片不破损的前提下,可以通过增加凸轮轴厚度来扩大制动蹄的张开尺寸。这种方法既经济又实用,其具体操作是这样的:找块0.5mm厚的薄铁皮,用剪刀把铁皮剪成与凸轮轴等宽的条件,长度视摩擦片磨损情况而定,一般以能包绕凸轮轴两圈为宜。包好后,将制动器复位装车,调整好制动器的自由间隙后即可使用。

制动器失灵是逐渐形成的。用户若在行驶时感觉制动性能不良,应及时停车修理,以免发生交通事故,同时因为不同厂家生产的制动器也略有不同,在修理时应该注意区别。

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