电动自行车知识及维修全册.docx

1、电动自行车知识及维修全册电动自行车知识与维修手册第一章 电动自行车的概述第一节 电动自行车的三次历史机遇 一百多年来，电动车在历史发展中经历了几次重大机遇。 第一次发生在一百余年前。 由于但是电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运输还没有普及，使电动车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。 第一辆电动车（三轮）是由法国人古斯塔夫、土维在1881年制造出来，此后三四十年间，电动车在当时的汽车发展中占据重要的位置。世界上首辆车速超过100公里/小时的汽车就是电动车，那时1889年由比利时工程师卡米尔设计的名为“从不满意”的铝制车身汽车，现在保存在法国贡批尼博物馆中。 到了1890年在全世界42

2、00辆汽车中，已经有38是电动汽车。到了1911年，就已经有了电动出租车在巴黎和伦敦的街头运营，到了1912年在美国有至少3.4万辆电动车运行。 由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性，电动车渐渐被人们忽视。直到上个世纪七十年代石油危机的爆发，给世界各国很大的打击，开始考虑代替石油的其他能源，包括风能、太阳能、电能等可再生资源。因此从政治经济方面考虑，才又给了电动车第二次机遇，又一次被人瞩目。 第三次机遇始于世界各国对环境保护问题的高度关注，因此开发生产零污染的交通工具成为各国所追求的目标，电动车的无（低）污染优点，使其成为当代交通工具发展的主要方向。 第二节 电动自行车的优点近年来，电动自行

3、车越来越受到广大消费者的青睐，产销量逐渐上升，是什么原因能如此的吸引消费者呢？健康环保电动车受到广大环保人士的一致推崇，他们对燃油尾气深恶痛绝。尾气中含有大量有害物质危害人体，特别是少年儿童的健康，以电代油，无尾气污染，低噪音。此外，电动自行车还保留了其良好的运动特性：轻松用脚踩，累了用电行，将健康的运动和交通完美地结合起来，克服了骑自行车容易疲劳的缺点。另外，医学认为中老年人及部分慢性病患者如肾病、肝病、糖尿病、心脏病、关节炎等患者，不宜过分疲劳。电动自行车将“被动疲劳”化为“主动健身”，能增进健康。节能广泛使用电能是世界性的大趋势，我国水利资源丰富，核工业化发展迅速，大中城市能源结构也在变

4、化。电动自行车百公里耗电不大于1.0度（kmh），为使用者省去了一大笔交通费用。而且电动自行车还可以在夜里充电，白天骑行，这对国家电业起到了削峰填谷的作用。安全方便电动自行车在非机动车道上行驶，速度不宜过快，有严格的限速规定，易操作，安全性好。几乎所有的人都可以迅速掌握电动自行车的骑行方法核注意事项，使用十分发表。以电作为能源的电动自行车，可随用随充，充电器全自动设计，无需看管。真正为广大用户省心又省力。低费用电动自行车每百公里电耗小于1.2度，约0.7元，仅为摩托车能耗的10，使用费用和维修费用都很低。随着油价上涨和电价下调，这项优势将更加明显。这些大大降低了许多顾客在交通运输上的花费。时尚

5、新颖如今，许多电动自行车外形都十分美观、大方，颜色绚丽多彩，新品新款层出不穷，让大多数人在行进过程中，感到了现代生活的情趣和惬意，达到时尚性和实用性的和谐统一。 第三节 电动自行车的类型电动自行车是以蓄电池作为辅助资源，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特殊自行车。与摩托车、普通自行车和其他燃油车相比，电动自行车集中了安全、舒适、便捷、低噪音又无尾气排放的优点，成为人们出行、健身的理想工具和伙伴。总的来说，电动自行车可分为全电动和智能助动型两大类。全电动自行车可以脚踏骑行，也可以无须借助人力，而靠纯电力驱动，利用手把控制速度，实现目前国家规定的电动车每小时20公里的无级变速。智能助动型电动自行

6、车具有与普通自行车相似的操作方式，可以人力骑行，也可以电力助动，设有纯电动功能。其以人力为主，电力为辅，由人力骑行力大小，控制电流供应的大小，实现人力与电力的组合，骑行感觉轻松，当达到设计速度时，电力停止供应。 第二章 电动自行车的构造第一节 电动自行车的基本结构 电动自行车集合了电子、电机、自动控制、电化学、机械、车辆等多学科领域技术，既是个有明显的技术交叉渗透需要不断提高技术的产品，又是普通消费者使用需要持久耐用的消费产品。随着科技的发展，社会的进步，电动自行车已经在世界范围内掀起了一股热潮，越来越受到了人们的欢迎而进入千家万户的家庭。 它是一类特殊的自行车，以蓄电池为动力源，通过控制器电

7、机转动，驱动电动自行车的车轮达到行驶目的。 由于各制造厂商的设计和选用的配套部件不尽相同，不同品牌的电动自行车在外形、功能、结构和性能上也完全不一样，但其基本构成和原理是一致的。即，电动自行车是由车体、电驱动装置（电机）、可充电电池、充电器和控制系统五大部分组成。不同种类的车，其电池置放位置、控制器形式等有所不同。 电动助力车四大件（蓄电池、电动机、控制器、充电器）的作用及相互关系。1、作用： 蓄电池是电动车动力的来源，能源载体，用于驱动电动机。 电动机将蓄电池化学能转换成机械能，使车轮转动。 控制器控制蓄电池输出电流、电压，进而达到控制器电动机转速（即车速）。 充电器给蓄电池充电的电器，将市

8、电转换成直流电并控制其电流和电压充入蓄电池储存起来。2、相互关系： 蓄电池是电动助力车的核心部件，接受充电器的电能，储存起来最终通过电动机将电能输出，输出受控于控制器。充电器是直接与蓄电池联系的设备，充电器的质量参数的好坏直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命，必须要求“配套”，控制器空载蓄电池电流电压输出，有欠压保护功能，“欠压保护功点”的高低影响电池放电深度，因此，影响行驶里程，过低会造成过放电，损伤蓄电池，电动机效率的高低影响蓄电池供电电流的大小 ，效率越低，反之则越小。一、电机 电机分为无刷电机和有刷电机两类。 目前大多数电动自行车都是采用高效稀土永磁式有刷电机驱动的。有刷电机由机械换向，

9、启动时力矩很大，是直流电机的主流产品，对控制系统的技术要求较低，使得控制系统电子线路简单。但使用一年左右就需要更换有刷电机的内炭刷。 高效稀土永磁式无刷电机则是一种特殊的直流电机，它是由内置传感器外加电子换相器进行电子换向。 无刷电机没有传动齿轮，避免了机械摩损，运行中几乎没有噪音、但无刷电机启动电流冲击较大，控制系统结构复杂。二、可充电电池 用于电动自行车的电池主要有三类，即小型密封式维护铅酸蓄电池，镍镉电池和镍氢电池。密封式免维护铅酸电池使用成本低、容量大，被全国企业普遍采用。三、充电器 充电器式给电池补充电能的装置，设计采用恒流、恒压、浮充三阶段自动转换方式，对电池产生保护，有效地延长电

10、池寿命。四、控制系统控制系统设计有多项保护功能，如电量显示、无极调速、软启动、欠压保护、过流保护和刹车断电等。 保护电机和电池，可使电流有效的输出，产生所需动力，又不烧坏电机。目前国内开发的电动自行车大多是以手动调速把手来自行决定电力供给方式。五、闸把、转把、助力传感器 电动车的刹车、启动、加速、减速等一系列的运转，都必须依赖于可输入给控制器相应信号的部件闸把、转把、助力传感器。例如，刹车时，控制器必须实现对电机供给的断电功能，它的信号来源就是闸把。由闸把内部的电子电路提供出车的载体人所需要的刹车电信号，从而完成刹车这一动作。电动车的加速则完全靠由转把提供的信号控制。助力传感器地作用在于人力脚

11、踏助力驱动时，人力与电力可以自动匹配，因为此时电机所用的电驱动功率有所改变，需要助力传感器检测出骑行时的脚蹬力矩和脚蹬的速度并发出信号给控制器，使得控制器能根据实际需求提供出所需的电驱动功率给电机。六、灯具、仪表 灯具用于电动车的照明。 仪表用于显示电动车的状态，包括电压的显示、速度的显示，以及电力多少的显示，能帮助人们在骑行的过程中，及时地了解车子的情况。如在骑行前后，可根据仪表的显示得知电力是否充足，是否可供一天的使用，是否需要立即充电等。第二节 电动自行车的车型构造一、电动自行车的常见构造 目前为止，依靠轮毂式电机来驱动前后轮旋转的电动车占大多数。这并不是根据由电机、电池在电动车上安装位

12、置的不同来判断的，而主要是根据电动车工作的原理来判断的。这种常见的轮毂式电机电动车，其行驶速度一般可达到每小时20公里，满足了大众行车的需要，成为当前电动自行车的普遍型。二、电动自行车的特殊构造 非轮毂式电动驱动的电动车在市面上也存在。这种电动车的优点在于它的整车重量较轮毂式电机电动车而言要轻些，而且非轮毂式的电机在结构上有柱状式的、中置式的、摩擦轮胎式的多样化。但是，非轮毂式的电机效率则低于轮毂式电机的效率。也就是说，在骑行过程中，若电能一样，那么轮毂式电机可以多行驶510的路程。但这对于在市区内平均日程不远的平民大众而言，影响并不很大。第三节 电动自行车的构造要求一、电动自行车通用技术条件

13、GB177611999，国家标准规定整车主要技术性能： 1、电动自行车最高车速不应大于20km/h； 2、电动自行车的整车质量（重量）不应大于40kg； 3、电动自行车一次充电后的续行里程不应小于25km； 4、电动自行车的电动机额定连续输出功率应不大于240w; 5电动自行车蓄电池应有良好的密封性。在正常安装位置条件下，充放电时不应有渗漏现象； 6、组电池标准电压不应大于48v。二、电动自行车用密封铅酸电池主要技术要求 电动自行车用密封铅酸蓄电池的技术要求，是依据电动自行车通用技术条件的指定的。1、电动自行车电池的容量 目前一般电动自行车的电机为36V,150W-180W(电动摩托车一般的电

14、机有48v/60v,800w;48v,500w等)。现以36V180w的电机的电动自行车为例，其电池容量规定为10ah（安时），2hr（时效）。即用5a放电可达2小时。 含义是：电动自行车5a放电，可使用2小时，行车速度20km，可行驶40km，当电池容量下降到70时，即放电时间为1.4小时，行驶里程尚有28km。符合电池充一次电行驶里程大于25km的要求。 当行车时工作电流大于5a时，行驶不到40km；少于5a时，可超过40km.2、电动自行车电池的使用寿命 按电动助力车用密封铅酸蓄电池JB/T10262-2001行业标准规定，循环寿命为250次。 含义是：电动自行车每天充放一次，当容量下降

15、到70时，即行驶里程由40km，下降到28km，时间不少于350次。3、根据对蓄电池容量和寿命的技术条件 可描述为：电动自行车，在标准条件下，平均工作电流不应大于5a。新 电池时，可行驶40km，电池寿命终止前，可行驶28km。而且，电动自行车行驶里程从40km降到28km的时间应在一年以上。第三章 电机第一节 电动自行车电机驱动系统的发展与应用现状一、电动自行车电机驱动系统发展历程 20世纪80年代初是国内电动自行车的第一个高潮期，当时的电机驱动系统采用的是有刷高速盘式外挂电机，因为材料的限制，电刷的寿命只有500h，而该车匹配灌液铅酸电池，由于电池只有23个月的寿命，呈现出了大批量的维护问

16、题，电动自行车的第一次起步很快被扼杀了。 20世纪80年代后期发展的电动自行车，除了大多数采用高速有刷电机加齿轮减速驱动方案外，已经开始出现低速无刷直流电机轮毂，当时的磁钢采用了铁氧体磁钢，电机体积比现在市场上同样的低速无刷直流电机大50左右，效率也低，电池没有本质上的改变，电动自行车的第二次高潮很快就结束了。 直到1996年，开始以高速有刷直流电机为主，有印制绕组高速有刷电机和绕线式高速有刷电机两种方式，加上行星减速齿轮做成有刷轮毂。现在有刷市场由绕线式的高速有刷电机和后来的低速电机取代。 由于有了高磁性能的钕硼材料，直接驱动的无刷直流电机此时开始进入一部分高档电动自行车市场，体积重量在原有

17、的基础上大大减小，电机重量缩减为5.36.5kg。 由于技术的进步和市场的需求，最近无刷直流电机驱动方案，包括直接驱动的低速方案和加齿减速的高速轮毂方案，因为控制器技术的突破，性能和价格上都有了明显的优势。 目前，我国大多数电动车企业采用的驱动方式是稀土永磁电机轮毂。此种电机具有高效率的特点。由于我国是稀土强磁材料钕硼的资源大国和主要出口国，使得我国在制造电机上有不可比拟的资源优势。 日本电动车大多数采用中轴式驱动方式，主要原因有两个：一是日本在法律中规定电动自行车必须依据人力来输出辅助的电力，因此必须测量脚踏力，在中轴安装测力机构（传感器）将驱动机和测力机构合成一体。制造的电动轮毂与国内电动

18、轮毂相比，无论从外形尺寸还是从重量上都有所不及（外型大，重量重）。二、电动自行车电机驱动系统的应用现状1、电动自行车对电机驱动系统的要求 随着电动自行车的深入研究、开发、生产和应用，电机驱动系统的重要性逐步显露出来。越来越多的生产厂商和消费者发现，控制水平的提高标志着电动自行车档次地 提高，电动自行车的功能、特性以及品牌也是通过控制器体现出来的。 其基本功能有电机驱动、参数显示和电池管理，通过控制器收集各方面的信息，使得自行车操作灵活舒适，控制电机运行，调节自行车速度，提高电机以及蓄电池效率，节省能源，保护电机和蓄电池，降低自行车在受到破坏时的操作程度，保障使用者和他人的人生安全。 电动自行车

19、除了外观造型车架设计以外，驱动源是其区别于普通自行车的主要部分，电动自行车的动力配置实际上是电动机参数的选择、蓄电池容量的选择以及两者之间的合理匹配。 电动机是电动自行车的关键部件，电动自行车在其正常行驶时是一种随机变速的工作法状态，这要求电机的转速和转据也实现变化，需要电机的额定工作范围宽。由于城市道路比较拥挤，行驶状态经常改变。因此，启动要快，运行要平稳。对电机来说求加速性能好，转距脉动小。 电动自行车对电机驱动系统的总体要求是：功能齐全、效率高、可靠性高、可维修性、经济性好。2、电机驱动方式的分类A、按电机原理分类 在电动车的应用中，电机驱动方式按电机原理可分为直流电机、交流异步电机和开

20、关磁阻电机，其中直流电机又可分为有刷直流电机和无刷直流电机。 电动自行车中以直流电机驱动为主。前期以有刷直流电机占多数。随着技术的进步吆喝市场的需要，目前逐步向无刷直流电机发展。B、按整车的安装结构分类 按整车的安装结构可分为摩擦式、轮毂式、中轴式。 目前，国内大部分厂家是采用轮毂驱动方式，考虑到整车的力学性能、重心和造型，后轮驱动方式于前轮驱动方式。C、按电机的运转速度分类 按电机的运转速度可以分为低速力矩电机直接驱动式和高速电机减速式两种。前者由于省去了减速箱，故噪声很小，结构简单，可靠性比较高，但是和后者相比，重量要重，大约相差1kg。轮毂式宜采用低速直接驱动，而中轴式一般采用高速电机减

21、速式。第二节 电机的命名关于电动车所用的电机，国际上有专门的命名标准： 派生代号，用大写汉语拼音字母表示 性能参数代号，用二位阿拉伯数字表示 产品名称代号，用大写汉语拼音字母表示 机座号，以机壳外径（mm）表示产品名称代号：STY铁氧体永磁式直流伺服电动机 SYX稀土永磁式直流伺服电动机 SXPT铁氧体永磁式线绕盘式直流电动机 SPXP稀土永磁式线绕盘式直流电动机 SWT铁氧体永磁式无刷直流伺服电动机 SN印制绕组直流伺服电动机 YX三相异步电动机第三节 电机的机械结构 有刷电机和无刷电机的通电原理不一样，其内部结构也不一样。对轮毂式带你机而言，电机力矩的输出方式（是否经过齿轮减速机构减速）不

22、一样，其机械结构也不一样。1、常见高速有刷电机的内部机械结构 这种轮毂式电机由内置高速有刷电机心、减速齿轮组、超越离合器、轮毂端盖等部件组成。高速有刷有齿轮式电机属于内转子电机。2、常见低速有刷电机的内部机械结构 这种轮毂式电机由炭刷、换相器、电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速有刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。3、常见高速无刷电机的内部机械结构 这种轮毂式电机由高速无刷电机心、行星摩擦滚子、超越离合器、输出法兰、端盖、轮毂外壳等部件组成。高速无刷有齿轮毂式电机属于内转子电机。4、常见低速无刷电机的内部机械结构 这种轮毂式电机由电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等

23、部件组成。低速无刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。第四节 电机的工作原理一、有刷电机的工作原理 有刷电机工作时，线圈和换相器旋转，磁钢和炭刷不转。下面我们以有刷电机的工作模型图，简单讲解有刷电机的工作原理。二、无刷电机的工作原理 无刷电机的线圈与位置传感器是固定在电机轴上的，是定子的一部分。第五节 电机的拆装与保养 一、拆卸电机 拨开电机与控制器之间的引线即为拆卸电机的第一步。这一步看似简单，但要注意引线之间的对应关系，以免在安装时接错线，造成正负极反接，损坏或烧毁元件，甚至影响到控制器的功能。 拆卸电机的第二步为松动电机的螺钉。由于电机的磁钢具有极强的吸附性，因此为了防止在装配电机时磁钢上吸附

24、其它的杂质，在打开端盖前必须先清洁好周围的环境。其次，松动螺钉时可采取对角松动的方式，以次来减轻强吸力所带来的不便，既省力又不会损伤电机的外壳。 拆卸电机后，可进行电机故障的排除。其间，我们可以观察一下电机的气隙。即电机的转子与定子的径向之间有0.250.8mm的空气间隙。 完成了拆卸电机和排除电机故障，就到了装配电机这一最后步骤了，此时应该注意避免扫堂现象额出现。为了做到这一点，可以在打开电机端盖时，在端盖与轮毂的相对位置上注明标记，然后按标记进行装配即可。 二、润滑电机内部的齿轮 润滑电机内部的齿轮，可以使得电机内部元件在运转时更加顺畅。此举可用于减小电机运行的噪音，或用于更新换入的电机内

25、部元件。 三、组装电机的要点 在组装电机时，应该考虑到电机的强吸力可能造成的影响。如部件未到位，可由于吸力使得端盖突然盖住，产生剧烈撞击、卡位，甚至损坏。又如磁钢表面吸附有杂质，造成电机不能正常运转等。因此，组装时依旧要保持周围环境的洁净，并保证轮毂体固定的结实。遇到有刷电机时，还要注意刷握里的弹簧是否有弹性，炭刷与换相器是否已经正确定位，炭刷与刷握之间是否会碰擦等。第六节 电机的故障与检修 电机的故障有机械故障与电器故障两大类，界些故障比较容易发现，二电气故障就要通过测量其电压或电流进行分析判断了。我们现在介绍电机常见故障的检测与排除方法。一、电机的空载电流大 将万用表置于直流20A档位，将

26、红、黑表笔串联接在控制器的电源输入端。打开电源，在电机不转动的情况下，记录下此时万用表的最大电流数值A1。 转动转把，使电机高速空载转动10秒以上。等电机转速稳定以后，开始观察并记录此时万用表的最大数值A2。 电机的空载电流=A2-A1 各种电机的无故障最大极限空载电流参考表如下：电机形式额定电压24V额定电压36V侧挂电机2.2A1.8A高速有刷电机1.7A1.0A低速有刷电机1.0A0.6A高速无刷电机1.7A1.0A低速无刷电机1.0A0.6A 电机的空载电流大于参考表极限数据时，表明电机出现了故障。 电机空载电流大的原因有： a、电机内部界些摩擦大； b、线圈局部短路； c、磁钢退磁。

27、 我们继续往下做有关的测试与检查项目，可以进一步判断出故障原因或故障部位。二、电机磁钢退磁状况的检修 常见的一种检测方式是：利用电机空载与负载转速的比数，检测出电机的磁钢是否退磁。 首先，在电机空载的高速运转状态下，稳定电机转速。然后，用测量计测量出手持式的速度/转速，记录下此时电机的空载最高转速N1，即为负载转速。 空载转速的记录则是在标准测试条件下，行驶200m行程以上，然后用测量计测量出此时电机的空载最高转速N2即为空载转速。 同时，要保证电机的高速空载转动时间都要在10秒以上。 最后，利用公式：空载/负载转速N2/N1，来计算它们之间的比值。 当电机的空载与负载转速的比值大于1.58时

28、，说明电机的磁钢退磁比较严重了。 此时维修的方法是及时地更换电机里面整套的磁钢，或是更换整个电机。三、电机在运行时内部有机械碰撞或机械噪音电机形式噪音产生原因分析维修方法无刷无齿电机轴承损坏更换轴承磁钢脱落电机扫堂粘接磁钢电机内部轴向串动轴向增加合适垫圈线圈散落更换电机无刷有齿电机轴承损坏更换轴承齿轮磨损润滑或更换齿轮超越离合器失效更换超越离合器有刷无齿电机轴承损坏更换轴承磁钢脱落电机扫堂粘接磁钢电机内部轴向串动轴向增加合适垫圈线圈散落更换电机有刷有齿电机轴承损坏更换轴承齿轮磨损润滑或更换齿轮电机心内部变形更换电机心超越离合器失效更换超越离合器 无论高速电机还是低速电机，在负载运行时都不应该出

29、现机械碰撞或不连续、不规则的机械噪音。不同形式的电机可以参考下表运用不同的方法进行维修。四、电机发热 用非接触式的红外线温度计，或万用表的温度量档位（带温度测量的万用表），测量电机端盖的温度超过环境温度25以上时，表明电机的温度已经超出了正常的范围，一般电机的温度升应在20以下。电机发热的直接原因是由于电流大引起的。电机电流I，电机的输入电动势E1，电机旋转的感生电动势（又叫反电动势）E2，与电机线圈电阻R之间的关系是：I=(E1-E2)/RI增大，说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的。E2减小一般是磁钢退磁所引起的，或者是线圈短路、开路引起的。在电动车的这车维修实践中，处

30、理电机发热故障的方法，一般是更换电机。五、整车行驶里程缩短，电机乏力 25环境温度时，标准试验条件下，用不同形式的电机装配的整车。其续行里程不一样，我们可以参照下表的数据来判断整车的续行里程是否正常。表格里的数据是新电池充满时与新电机配合所跑出来额里程数小于参考数，我们可以判定为整车的续行里程短。 整车发力表现为电机上坡力量小，启动时间长，带人试车速度明显减慢。 整车续行里程短与电机乏力（俗称电机没劲）的原因比较复杂。但是当我们排除了以上4种电机故障之后，一般来说，整车续行里程短的故障不是电机引起的了。这和电池容量的衰减，充电器不满电池，控制器参数漂移（PWM信号没有达到100）等有关。电机形式12Ah/2517Ah/2512Ah/017Ah/024V36V24V36V24V36V24V36V侧挂电机2335335012181725柱状电机2640365513201828有刷无齿电机2640365513201828有刷有齿电机2640365513201828无刷无齿电机3045406015232020无刷有齿电机3045406015232030第四章 蓄电池第一节 电池的简介及其发展一、电池简介 目前电动自行车上使用的电池有密封铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、铅布电池等。但在技术上锂离子电池、镍氢电池和铅布电池在工艺上都有各自难以攻克的技