电动自行车行驶无力诊断维修专题

1. 故障诊断维修方法

1.1. 电动自行车行驶无力的通用检修方法

电动自行车驱动无力表现为起动时间长,爬坡无力,稍加载重时行驶速度即会减慢。引起此类故障主要是由于蓄电池容量不足、控制器参数漂移或电动机本身存在故障所致。维修操作方法如下:

1)首先应使用万用表测量蓄电池的端电压,检查蓄电池是否老化;若测得电压不足,则应进行充电;若充电时间过短或充不进电,则应更换新的蓄电池。

2)判断是否因控制器参数漂移时,应对控制器PWM信号进行检测,要求PWM信号应达到100%,若PWM信号不足,则应进行检修或更换控制器。

3)当怀疑因电动机故障而引起驱动无力时,应按如图1所示方法检查:电动机电源线接线是否正确,有无断裂、松动及接触不良的现象;换向器是否偏心,电刷与换向器的接触面是否正常(换向器应占电刷截面积的75%以上),若否,则应进行调整;电刷与刷握的配置是否正确,电刷的弹力是否适当,位置是否正确,若弹力不够,位置不正确,则应予以调整。电动机绕组绝缘电阻是否合格,其绝缘电阻在冷态(即室温)和热态(75℃)时检测时均应达到合格值,反之,说明该电动机绝缘不良,需要更换。

检测电动机故障而引起驱动无力部位

图1 检测电动机故障而引起驱动无力部位

1.2. 无刷控制器断相,电动自行车行驶无力的检修方法

电动自行车无刷控制器缺相的主要原因有主相位断相和霍尔断相两种,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,即可查找到故障元器件。

1.3. 电动自行车骑行前进时,速度慢且有带重感检修方法

人力骑行电动自行车时感觉速度慢且有带重感,一般是由于前制动抱制动与电动自行车的转动部分产生摩擦引起,需对前后制动和转动部件的间隙进行调整,同时要确保转动件的灵活性和良好的制动性能。另外,可能是链条过紧所致,调整好后轮轴的前后位置即可。

针对以上原因,首先应检查轮胎并充足气,装正或调整轮胎和制动皮位置,调整好传动系统零件,使飞轮、链轮和链条应在同一平面上,排除链条轴向跳动,调节好链条和前后中轴的松紧度,并定时清洗链条。

2. 故障快速诊断方法

2.1. 快速判断电动机是否断相的方法

快速判断电动机是否断相方法操作步骤如下:

1)首先将控制器与电源接通。

2)将万用表的黑表笔接到控制器霍尔线的负极(黑线)上。

3)用红表笔分别去测量控制器上另外三根霍尔线SA、SB、SC的电压。正常情况下,SA的电压≤SB的电压=SC的电压= (5.7 ± 0.5)V,如果某一测量值与此相差较大,则就表明有断相现象。

2.2. 快速判断电动机机械故障的方法

无论高速电动机还是低速电动机,在负载运行时都不应该出现机械碰撞或不连续不规则的机械噪声,否则,说明电动机内部有可能存在机械故障,且不同形式的电动机具体故障部位不尽相同。若为有刷或无刷无齿电动机,则可判断磁钢脱落电动机扫膛、电动机内部轴向窜动、线圈散落等;若为无刷或有刷有齿电动机,则可判断轴承损坏、齿轮磨损、超越离合器失效等。

2.3. 快速判断蓄电池电容量的方法

电动自行车蓄电池的电容量可使用蓄电池电容量测试表进行检测。使用操作方法如图2所示。步骤如下:

检测蓄电池电容量操作方法

图2 检测蓄电池电容量操作方法

1)使用前应先检查仪表指针是否指在表盘标度的“0”位上。如不在“0”位,可旋转表头下部的调零器,使指针指在“0”位上。

2)将测试表的黑色夹子接蓄电池负极,红色夹子接蓄电池正极。

3)打开电源开关,此时显示的为蓄电池的虚电压,按下测试表的负载开关,时间不要超过5s,所测的电压值则是蓄电池的启动放电电压值。

4)本表绿色区域表示蓄电池电量充足,蓄电池可以正常使用;黄色区域表示蓄电池电量已接近用完,用户应尽快充电;红色区域表示蓄电池电量已经用完,用户应立即充电。

5)如用户在测量时,表头指针迅速回落到红色区域则应立即充电,待充足电后再测量;若充足电后表头指针仍然迅速回落到红色区域,甚至进入其他区域内(例如,12V蓄电池测量时进入6V区域内),则表示该蓄电池已基本损坏失效。

6)电动自行车蓄电池一般是由3~4节蓄电池组成。测量时每只蓄电池性能应基本一致。若出现某一只蓄电池不一致的情况应立即挑出更换或修理。

2.4. 检修电动机轴承故障的方法

电动自行车电动机上的轴承,主要为电动机轴上的轴承和侧盖孔中轴承,如图3所示。

电动机上的轴承

图3 电动机上的轴承

电动机轴承常见故障现象表现为:缺油(产生“骨碌骨碌”的声音);轴承钢圈破裂(产生不连续的“梗梗”声);轴承内混有沙土或杂物,或轴承零件有轻度磨损(产生轻微的杂音)。

对于电动机轴上轴承的检修操作步骤:首先,转动轴承,观察轴承的转动的情况;若发现轴承缺油,则用小针拨开轴承油封,加入黄油,然后将油封复位即可:若发现轴承损坏,则用拉马拉下轴承,换上相同规格型号的轴承,再用锤子击打,即可安装好。

对于侧盖孔中轴承的检修操作步骤:将左手食指穿入轴承孔中,用右手转动轴承,若轴承运转不灵活或发出杂音,则说明轴承存在故障:若检查为轴承缺油,则用小针拨开轴承油封,加入黄油,再将油封复位即可:若轴承损坏,则按如图4所示,用丁字扳手接触轴承外围,并用锤子击打,取下轴承,然后更换相同规格型号轴承,再用锤子击打轴承,即可安装好。

更换侧盖孔中轴承操作示意图

图4 更换侧盖孔中轴承操作示意图

3. 注意事项

检修电动自行车行驶无力应注意以下事项:

1)电动自行车无刷控制器断相现象可以分为主相断相和霍尔断相两种情况。主相位断相主要检测MOS管是否击穿,一般是一个相位的上下两个一对MOS管同时击穿,应同时更换。电动自行车无刷控制器的霍尔断相表现为控制器不能识别电动机霍尔信号,若任意一只霍尔元件损坏,应同时更换三只新的霍尔元件。

2)使用蓄电池电量测试表对蓄电池进行检测时,测试时间不要超过5s。另外,注意测量时放电电流较大(12V蓄电池消耗电功率可达700W以上),应尽可能缩短测量时间,更不能将测试表作为放电器长时间使用。否则会造成测试表塑料部分因高温熔化而不能使用。

3)因电动机齿轮磨损而造成电动自行车行驶无力,在更换减速齿轮时,由于每个减速齿轮的磨损程度不同,因此应同时整套减速齿轮,不能单独更换单套齿轮。反之,会造成新旧齿轮负荷条件不同,更容易损坏减速齿轮,造成同样的故障。

4)电动机因换向器短路,会造成行驶无力及温升故障,在更换新的换向器之后,还应检查所有焊点是否接触良好,有无虚焊,有无短路现象。

5)电动机轴承损坏会造成行驶无力,且发出异响,更换新的轴承后,在没有通电试车之前,应先转动一下电动机轴。正常情况下,电动机轴应转动自然,不能有轴向窜动,也不能有径向的摆动,不能有发卡的现象。通电运转时无噪声,电动机的表面不热,方可装车使用。

4. 常见故障部位

遇到电动自行车行驶无力故障时,应进行以下检查:

1)检查蓄电池电压是否充足。

2)检查控制器是否正常,是否存在断相。

3)检查电动机接线是否良好,电动机是否扫膛或轴承是否损坏,电动机齿轮(高速有齿电动机)是否磨损。

4)检查制动断电开关是否复位不良。

5)检查调速转把中磁铁或拉索连接是否松动。

6)检查制动线是否太紧、是否不灵,闸本身是否损坏不回位,造成抱闸,或轮胎气压是否不足等。

5. 故障维修案例

5.1. 电动自行车(高速电动机)行驶无力,且发出响声

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查行星减速齿轮是否正常、霍尔元器件是否正常。实际中电动机行星减速齿轮磨损较多见,卸下电动机端盖,更换如图5所示规格的离合器总成,即可排除故障。

电动自行车离合器总成

图5 电动自行车离合器总成

※NOTE※该车为高速电动机,其离合器齿轮与多种类型电动机可通用。

5.2. 通用型电动自行车行驶无力,车速慢

解答:此类故障应重点检查电动机与控制器电路。具体主要检查电动机霍尔是否正常、电动机绕组是否正常、控制器是否正常。实际中控制器驱动器IR2103烧坏造成断相较多见,更换损坏的元器件即可排除故障。相关电路如图6所示。

驱动器IR2103 驱动电路

图6 驱动器IR2103 驱动电路

※NOTE※IR2103是一款半桥驱动集成芯片,其内部集成了互相独立的控制驱动输出电路,可直接驱动两个中功率半导体器件如MOSFET或IGBT(绝缘栅双极型晶体管,是由双极型晶体管和绝缘栅型场效应晶体管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件)。具有动态响应快,驱动能力强,工作频率高,多种保护功能等特点。

5.3. 电动自行车(通用型)骑行时感觉动力明显不够

解答:此类故障应重点检查蓄电池和控制器部分。具体主要检查蓄电池容量是否衰减、控制器参数是否漂移。实际中控制器参数产生漂移较多见。该车控制器型号为WZKC4822/48V/22A/功率350W/6管,选用同等电压功率控制器更换,即可排除故障。如图7所示,为350W控制器接线图,供更换控制器参考。

350W 控制器接线参考图

图7 350W 控制器接线参考图

※NOTE※在安装新的控制器时,应注意前照灯与控制器上的电门锁出线插件,绝对不可以与其他出线插错,反之,会烧坏控制器。

5.4. 电动自行车电量显示充足,但骑行无力,车速很慢

解答:此类故障应重点检查电动机和控制器电路。具体主要检查电动机电刷是否磨损、控制器参数是否产生漂移。实际中电动机电刷磨损较多见,更换新的专用电刷架总成.即可排除故障。该车采用高速有刷电动机,其电刷架总成如图8所示,供维修检测代换时参考。

电动自行车专用电刷套件

图8 电动自行车专用电刷套件

※NOTE※更换上新电刷架总成后,还应检查新电刷安装松紧度是否合适。最好是使用细砂纸将换向器电极打磨,并清理干净,以使其接触良好。

5.5. 通用型电动自行车骑行时,动力明显不足,且发出异响

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查电刷是否严重磨损、轴承是否损坏。实际中轴承长期缺油干磨造成损坏较多见。如图9所示,卸下电动机端盖,采用新的同型号轴承更换,即可排除故障。

更换电动机轴承

图9 更换电动机轴承

※NOTE※更换电动自行车自行车电动机轴承后,在沒有通电试车之前,应先转动一下电动机轴。正常情况下,电动机轴应转动自然,不能有轴向窜动,也不能有径向的摆动,不能有发卡的现象。通电运转时无噪声,电动机的表面不热,方可装车使用。

5.6. 通用型电动自行车骑行中速度变慢,用手摸电动机明显过热

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查电刷的间隙是否不均匀、换向器片是否短路、轴与轴承之间是否配合过紧。实际中换向器片短路较多见。如图10所示,卸下电动机,使用专用扳手按对角顺序将电动机端盖固定螺钉拧松,打开端盖,维修或更换换向器,即可排除故障。

维修或更换换向器操作示意图

图10 维修或更换换向器操作示意图

※NOTE※若换向器表面有氧化层,则用细砂纸打磨,并用毛刷清洁干净。换向器在出现短路或烧坏时,应予以更换新件。若更换新的换向器,应检查所有焊点是否接触良好,有无虚焊,有无短路现象。

5.7. 核磁动力电动自行车行驶无力,且从轮毂传出响声

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查霍尔元器件是否正常、减速齿轮是否磨损。实际中减速齿轮磨损较多见。如图11所示,打开电动机端盖,更换新的同型号减速齿轮,即可排除故障。

更换核磁动力电动自行车电动机减速齿轮

图11 更换核磁动力电动自行车电动机减速齿轮

※NOTE※由于每个减速齿轮的磨损程度不同,因此应同时更换整套减速齿轮,不能单独更换单套齿轮。反之,会造成新旧齿轮负荷条件不同,更容易损坏减速齿轮,造成同样的故障。

5.8. 电动自行车(通用型)电动机转速慢,行驶无力

解答:此类故障应重点检查控制电路。具体主要检查调速手柄是否存在故障、控制器是否存在故障。实际中控制器损坏较多见。更换同类型控制器即可排除故障。该车专用控制器如图12所示,供维修检测代换时参考。

电动自行车专用控制器

图12 电动自行车专用控制器

※NOTE※判断控制器是否正常操作方法是:用万用表电压档测量控制器电源电压和电动机引线电压,此时转动调速手柄,若变化超过1V(正常情況电压应在1V以下),则说明控制器存在故障。

5.9. 电动自行车行驶无力,车速变慢

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查电刷是否磨损、减速齿轮是否磨损、轴承是否正常。实际中电刷磨损较多见。卸下电动机端盖,更换如图13所示电动机专用电刷,即可排除故障。

电动自行车电动机专用电刷

图13 电动自行车电动机专用电刷

※NOTE※电动自行车大多采用有刷有齿高速电动机,此类电动机电刷和减速齿轮容易出现磨损,发生故障的概率相对比较高。

5.10. 通用型电动自行车蓄电池充足,扩幅辊显示灯全亮,但负载轮毂转动无力

解答:此类故障应重点检查电动机部分。具体主要检查齿轮是否磨损打滑、轮毂电动机绕组部分是否短路、电动自行车装配是否不当或部件是否磨损。实际中轮毂电动机绕组部分短路较多见,重新更换电动机定子或电动机总成即可排除故障,该车电动机定子实物结构如图14所示,供维修检测代换时参考。

电动自行车电动机定子实物结构

图14 电动自行车电动机定子实物结构

※NOTE※该车配备为无刷轮毂式电动机,检测电动机绕组部分是否短路时,应先拔下电动机与控制器相连的主相线,再用万用表200Ω电阻档分别测量三相绕组中每两相间的电阻。若测得阻值为无穷大(正常时应测得电阻值基本相同且为1Ω以下),则说明电动机存在短路故障。

5.11. 电动自行车骑行费力,且速度慢

解答:此类故障应重点检查电源和机械传动部分。具体主要检查制动是否过紧(即抱闸)、轮胎气压是否充足、蓄电池电压是否过低。实际中抱闸较多见,按如图15所示操作,重新调整制动皮与轮辋间隙,即可排除故障。

调整电动自行车操作方法示意图

图15 调整电动自行车操作方法示意图

※NOTE※电动自行车制动皮与轮辋的距离应符合规定,保证在制动时,制动效果好,放松闸把后,又不能因过紧而摩擦轮辋。调整好后,还应在连接螺栓处加注润滑油,使扭簧能自由转动,闸皮能迅速复位。但切记,轮辋摩擦处禁止沾上油污。否则,会造成制动无效。

5.12. 通用型电动自行车行驶无力,速度偏慢

解答:此类故障应重点检查蓄电池和调速线。具体主要检查调速线与后轮是否卡死、蓄电池性能是否老化。可采用蓄电池检测仪进行检测来判断。操作方法如图16所示。将检测仪的正、负极夹子分别夹在单组蓄电池的正、负极上,扳动检测开关,检测面板上的指针即向右摆动,在接近红色刻度线就再不动了,说明该单组蓄电池已经断格,造成了蓄电池组性能不良。更换新的同规格蓄电池,即可排除故障。

检测蓄电池性能好坏

图16 检测蓄电池性能好坏

※NOTE※更换蓄电池之前,应先关闭断路器开关,或关闭电源锁,关闭整车电源。用螺钉旋具拧下蓄电池连线固定螺栓时,应注意防止蓄电池正、负极连线相碰造成短路事故。

5.13. 通用型电动自行车行驶无力,车速慢

解答:此类故障应重点检查电动机和控制器电路。具体主要检查电动机齿轮是否磨损、轴承是否正常、控制器驱动管是否损坏造成断相。实际中电动机齿轮磨损较多见,采用如图17所示电动自行车电动机专用齿轮更换,即可排除故障。

电动自行车电动机齿轮

图17 电动自行车电动机齿轮

※NOTE※该车电动机专用齿轮规格:齿数28/直径37.5mm/608轴承。一套三个,应同时更换。

5.14. 通用型电动自行车蓄电池充足,显示灯全亮,但负载轮毂转动无力

解答:此类故障应重点检查控制电路部分。具体主要检查控制器与电动机插线是否正常、控制器是否存在故障。实际中控制器内部电源7805或7815损坏较多见。该车为有刷控制器,相关电路图如图18所示。将万用表设置在直流电压+20V(DC)档位,将黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上,观察万用表读数是否与标称电压相符。若上下申压差超过0.2V,则可判断三端稳压器集成电路损坏,采用同型号三端稳压器集成电路更换即可。

电动自行车有刷控制器电路原理

图18 电动自行车有刷控制器电路原理

※NOTE※电动自行車控制器內部電源一般采用三端稳壓集成電路,一般用7805、7806、7812、7815三端稳压集成电路,对应的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。

5.15. 通用型电动自行车调速失灵,且速度不快

解答:此类故障应重点检查蓄电池和调速转把电路。具体主要检查蓄电池电压是否过低、调速转把中磁铁或拉索连接是否松动、调速转把中弹簧是否卡住或失效。实际中调速转把中磁铁或拉索连接松动较多见。拆开调速转把,重新焊好磁铁和拉索的连接,并夹紧后试车,故障即可排除。该车专用调速转把如图19所示,供维修检测代换时参考。

电动自行车调速转把

图19 电动自行车调速转把

※NOTE※电动自行车上使用的调速转把主要有两种类型:一种是光电调速转把;另一种为霍尔调速转把。目前大多数电动自行车都采用霍尔调速转把。霍尔调速转把内部电路如图20所示,其输出电压的大小,取决于霍尔组件周围的磁场强度。

霍尔调速转把内部电路

图20 霍尔调速转把内部电路

5.16. 通用型电动自行车骑行时比较费力,且速度慢

解答:此类故障应重点检查机械传动部分和蓄电池电路。具体主要检查轮胎气压是否按照规定充足、蓄电池电压是否过低、制动是否抱死。实际中制动抱死较多见,按如图21所示操作,调整好前后制动即可排除故障。

调整电动自行车制动操作示意图

图21 调整电动自行车制动操作示意图

※NOTE※电动自行车制动皮与轮辋(或制动鼓)的正常间隙应为1.0~2.0mm。过小,会造成制动过紧而摩擦电动自行车轮辋(即抱闸),从而造成骑行费力,速度变慢;过大,会造成制动效果变差。