第三节 电动自行车电气检修基础知识和检修方法

一、电动自行车电气检修基础知识

1．电压

如图1-45所示是交流电压的测量，如图1-46所示是直流电压的测量。

电荷能够流动是因为有电位差，就像河水流动是因为有水位差一样。导体两端电位差就是电压。所谓有电压就是要有电源来维持电位差，使正电荷从电源正极出发，经过外电路回到电源的负极。电压是形成电流的原因。在电路中，电压常用 U表示。电压的单位是伏特（V），也常用毫伏（mV）或者微伏（μV）做单位。1V=1000mV, 1mV=1000μV。

电压可以用万用表的电压挡测量，测量时把两表笔并联在电路上，选择电压表指针接近满偏转量程的挡位。如果电路上的电压大小估计不出来，要先用大的量程粗略测量后再选择合适的量程，这样可以防止由于电压过大而损坏万用表。电压有交流电压和直流电压两种。

2． 电流

如图1-47所示是电流的测量。

电荷的定向移动形成电流，电流常用 I 表示。电流分交流和直流两种。电流可用万用表的电流挡测量，测量时两表笔串接于被测电路中。电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流。电流的单位是安培（A），也常用毫安（mA）或者微安（μA）做单位。1A=1000mA,1mA=1000μA。

要在电路中形成持续电流应具备下列条件：

（1）要有能自由移动的电荷。

（2）电路两端有电压，且形成闭合回路。

电流不仅有大小，而且有方向。在电源内部，在外力作用下，正电荷由正极移动到负极形成闭合通路，才能有电流。

电流的实际方向是客观存在的方向，是从高电位流向低电位。但电路中电流的真实方向往往未知，在分析复杂电路或交流电路时这个问题尤为突出。为了解决这一问题，在进行电路分析前，要任意假定电流的方向，在电路中用箭头表示，称为电流的参考方向。当所选的参考方向与电流的实际方向一致时，电流为正值；反之，则为负值。

电流可以用电流表测量，测量时把电流表串联在电路中，选择电流表指针接近满偏转的量程，这样可以防止电流过大而损坏电流表。

3．电阻

如图1-48所示是电阻的测量。

电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。电阻常用R表示。电阻的单位是欧姆（Ω），也常用千欧（kΩ）或者兆欧（MΩ）做单位。1MΩ=1 000kΩ, 1kΩ=1000Ω。导体的电阻由导体的材料、横截面积和长度决定。

电阻可以用万用表的欧姆挡（电阻挡）测量。测量时，要选择万用表指针接近偏转一半量程的挡位。

4．欧姆定律

导体中的电流（I）和导体两端的电压（U）成正比，和导体的电阻（R）成反比，即I=U/R，这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求出第三个量，即I=U/R, R=U/I, U=I×R。

在交流电路中，欧姆定律同样成立，但电阻R应改成阻抗Z，即I=U/Z。

5．电源

如图1-49所示是蓄电池电源。

把其他形式的能量转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干蓄电池能把化学能转换成电能。发电机、蓄电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做直流电源。提供信号的电子设备叫做信号源。直流电源和信号源有时也叫做电源。

6．电路

如图1-50所示是简单的电路。

电路是电流通过的路径。最简单的电路由电源、负载和导线、开关等元器件组成。电路具有传输和转换电能、传递和处理信号两种主要作用。

电路的状态有通路、断路和短路三种。电路处处连通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。电路某一部分的两端直接接通，使这部分的电压变成零，叫做短路。

7．断路和短路

电气设备在正常工作时，电路中的电流由电源的一端经过电气设备后回到电源的另一端形成回路。若电路的回路被切断或因某种原因发生断线，则电路中的电流不能流通，电路不能形成回路，这就叫做断路。断路时电器不会工作。

电源的两端不经过任何电气设备，直接被导线连通叫做短路。短路时，电压变为零，电路内会出现非常大的电流，叫做短路电流。当电路发生短路时，短路电流可能增大到远远超过导线所允许的电流限度，致使导线剧烈升温，甚至烧毁电气设备，引起火灾。

8．负载

把电能转换成其他形式能的装置叫做负载。电动机能把电能转换成机械能，电阻能把电能转换成热能，电灯泡能把电能转换成热能和光能，扬声器能把电能转换成声能。电动机、电阻、电灯泡、扬声器等都叫做负载。晶体三极管对于前面的信号源来说，也可以看成是负载。

9．地线

地线是用来将电流引入大地的导线，通常用来防止静电。电气设备漏电时，电流通过地线进入大地。地线用“⊥”表示。

电气和电子中的地线作用是不一样的，在电气技术中，地线主要起安全保护作用；在无线电与电子技术中，地线的主要作用是防止干扰及提高无线电波的辐射效率。

10．方框图和电路图

（1）用方框表示电子电路连接的图叫方框图或框图。

（2）用符号表示电子器件连接的图叫电路图。电气维修必须学会读图、识图。

11．脉冲宽度调制（PWM）

如图1-51所示是脉冲宽度调制（PWM）集成电路的电路图符号和波形。

PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，意思是脉宽调制器。现在大多采用集成电路组成的脉宽调制器，用PWM这种方式直流调压或直流调速，能量利用率较高，如常见集成电路脉宽调制器UC3842和TL494。

PWM器件是随着开关电源的发展和半导体集成技术的发展而出现的。开关电源是一种高频电源转换电路，采用开关器件来控制未经稳压的直流输入电源，配合相应的滤波电路，产生稳定的直流输出，输出电压的高低取决于开关器件的占空比。早期的开关电源采用分立器件，但结构复杂，性能也不理想。随着半导体技术的发展，开关电源控制所需的集成开关稳压器控制芯片应运而生，这就是脉宽调制器（PWM）。它的功能不断完善，性能不断提高，而外接元器件却越来越少，这使得开关电源的设计大大简化，同时性能逐步提高，促进了开关电源的发展。

脉宽调制器（PWM）从20世纪70年代兴起的20kHz浪潮，到今天的几百kHz、MHz的软开关PWM，经历了30多年。PWM技术从低级走向高级，其间PWM集成控制芯片和围绕电能变换的功能性芯片异彩纷呈，为复杂的开关变换技术实用化、产业化奠定了基础。

用PWM设计的开关电源以体积小、重量轻、效率高、可靠性好等显著优势在民用和军用电子产品中发挥着日益重要的作用。

PWM的种类比较多，功能也有所差别。PWM根据输出反馈，调节脉冲方波的占空比，来驱动功率器件、高频变压器、整流、滤波等电路，从而得到稳定的直流输出电压。PWM在开关电源中完成脉宽调制作用，大多数PWM还具有工作电压的滞回、软启动、快速关闭、电流限制等辅助功能，只需外接少数阻容元器件、分立器件和输出高频变压器即可实现性能比较理想的开关电源。

PWM在电动自行车充电器、控制器中广泛应用。目前，电动自行车用控制器，不管有刷、无刷，普遍采用PWM调速方式。

二、电动自行车电气系统概述

电动自行车电气系统框图如图1-52所示。

电动自行车电气系统由电源、控制器、信号系统、传输线路、状态显示和操纵系统等组成。

电动自行车电气系统中的电动机、控制器、蓄电池、充电器称为电动自行车四大件。它们的相互关系如下：

（1）电动机将蓄电池化学能转换成机械能，驱动电动自行车车轮转动。电动机的效率高低受蓄电池的蓄电量影响。

（2）控制器与调速转把结合控制蓄电池输出电压、电流，从而达到控制电动机转动的目的。控制器有欠压保护功能，欠压保护点的高低影响蓄电池的放电深度，从而影响行驶里程，过低会造成过放电，损伤蓄电池。控制器有过流保护功能，主要对电动机进行保护，防止大电流损坏电动机。

（3）蓄电池是电动自行车的动力来源、能源载体，用于驱动电动机旋转。蓄电池通过充电器充电将电能储存起来，最终通过电动机将电能输出，输出受控于控制器。

电动自行车电气系统的结构原理基本相同，不同厂家电气结构原理大同小异，一般可分为有刷电气系统和无刷电气系统两大类。

1．普通有刷电动机电动自行车电气系统

普通有刷电动机电动自行车电气系统框图如图1-53所示。

普通有刷电动机电动自行车电气系统接线图如图1-54所示。

普通有刷电动机电动自行车电路原理图如图1-55所示。

2．普通无刷电动机电动自行车电气系统

普通无刷电动机电动自行车电气系统框图如图1-56所示。

普通无刷电动机电动自行车电气系统接线图如图1-57所示。

普通无刷电动机电动自行车电路原理图如图1-58所示。

3．智能无刷电动机电动自行车电气系统

智能无刷电动机电动自行车电气系统框图如图1-59所示。

智能无刷电动机电动自行车电气系统接线图如图1-60所示。

智能无刷电动机电动自行车电路原理图如图1-61所示。

三、电动自行车修理识图方法、电气检修步骤和故障快速检测方法

1． 修理识图方法和注意事项

电动自行车修理识图是指在修理过程中对电路图的分析，是围绕着修理进行的电路故障分析。

（1）修理识图项目。

① 在整机电路图中建立检修思路，根据故障现象，判断故障可能发生在哪部分电路中，确定下一步的检修步骤。例如，是测量电压还是电流，在电路中的哪一点测量。

② 根据测量得到的有关数据，在整机电路图的某一个局部单元电路中对相关元器件进行故障分析，以判断是哪个元器件出现了开路或短路、性能变劣故障，导致了所测得的数据发生异常。例如，初步检查发现控制出现了故障，可找出控制器电路进行具体分析。

③ 查阅所要检修的某一部分电路图，了解这部分电路的工作。例如，信号是从哪里来，送到哪里去。

④ 查阅整机电路图中某一点的直流电压数据。

（2）识图方法和注意事项。

① 修理识图是针对性很强的电路分析，是带着问题对局部电路的识图，识图有一定深度，还要会联系具体故障的实际。

② 根据故障现象和所测得的数据决定分析哪部分电路。例如，根据故障现象决定分析控制器之前还是分析控制器之后。

③ 测量电路中的直流电压时，主要是分析直流电压供给电路；在使用干扰检查法时，主要是进行信号传输通路的识图；在进行电路故障分析时，主要是对某一个单元电路进行工作原理的分析。

④ 修理识图的基础是十分清楚电路的工作原理，不能做到这一点就无法进行正确的修理识图。

2． 电动自行车电气检修步骤

（1）询问用户。维修前的第一件事情是询问用户电动自行车产生故障的时间及故障现象，用户是否自己或找人检修过，电动自行车购买的时间、工作的环境等。通过询问用户，获得第一手的维修资料，将会给分析判断故障提供依据。

（2）观察故障现象。电动自行车的故障现象有很多，如车不会转、不断电、大灯不亮等，但不管故障现象如何多，可把它们归纳为两类。

① 软性故障：所谓软性故障，指的是故障有时候出现，有时候不出现，或者故障发生没有明显的规律。例如，控制器中的内部脱焊，有时接触好，电动机正常运行；有时接触不好，电动机就会启动无力。此类故障必须先分析涉及的相关方面，测量相关的参数，如一时无头绪，则最简单也最有效的方法就是采用更换法排除故障。

② 硬性故障：所谓硬性故障，指的是此类故障一旦发生便一直不变，故障范围不扩大、不转移，故障现象不更改。例如，断电刹把损坏，造成无法切断电动机电源，更换一只新刹把即可。此类故障比较好维修，一般只要了解一点理论知识，先做出判断后换配件，便可提高维修的速度和效率。

（3）确定故障范围。根据故障现象，判断出引起故障的各种可能原因，并根据测量结果，大致确定故障的范围。

（4）维修的原则。维修的原则就是最小化、先简单后复杂。简单的问题本身已最小化，复杂的问题要抓住问题的关键点，找到解决的突破口。例如，一辆车转动转把电动机不转，显示部分的工作也不正常，则可以先断开显示部分，只连接电动机、蓄电池与控制器，测量参数，分析原因，等电动机正常运行了，再检查显示部分。

3．电动自行车电气故障快速检修方法

（1）故障现象观察法。如图1-62所示是故障现象观察法。

故障现象是故障的直接表现，在熟悉电路结构和特点的情况下，只要能熟练地运用故障现象观察法对主要电路故障进行检查，大多可以很快确定故障部位，甚至可以直接找到故障点。例如，转把与刹车线是否断路，这些故障可以通过观察故障现象很快找到故障部位。

（2）测量关键点。判断出大致的故障范围之后，可以通过测试关键点的电压、电流，结合正常时的工作电压、电流进行对比，进一步缩小故障范围。这一点至关重要，也是维修的难点，要求维修人员平时应多积累经验，找出可以替换的元器件。例如，测量有刷控制器输出电压，判断控制器是否损坏，如图1-63所示。

（3）测电压法。测量电压是维修电动自行车的常用基本维修方法之一，在实践中经常用到。它主要是测量电路或元器件的工作电压，以此来对故障部位和元器件进行判定，即用万用表检查其电压有无或大小，然后再与正常状态下所测数值进行比较，以此来判断该电路的工作是否正常。

测电压又可分为测交流电压和测直流电压两种。测交流电压就是用万用表的交流电压挡来测量电源的交流电压值。例如，测量充电器的电源输入端是否有220V交流电压，如图1-64所示。测直流电压是用万用表的直流电压挡来测量豪华型电动自行车的直流部分电路和元器件的电压。例如，测量充电器的直流输出端电压，如图1-65所示。

（4）测电流法。如图1-66所示是测电流法示意图。

用测电流法测量电流也是维修电动自行车的常用方法之一。例如，对电动自行车电动机电流的测量，如果其电流和正常值相比变化很大，则说明电动机有问题，应对症下药，对其进行重点检查。

（5）测电阻法。如图1-67所示是测电阻法示意图。

测量电阻也是维修电动自行车常用方法之一。它主要是测量电路和元器件的对地电阻值和元器件本身的电阻值，这样可以很容易判定故障所在。例如，用万用表蜂鸣器挡测量连接导线的通断十分方便、快捷。

（6）敲击法。如图1-68是敲击法示意图。

敲击法也是维修电动自行车很有效的方法之一，特别是对于虚焊和接触不良等引起的故障。方法是，用绝缘体如木棍，在加电或不加电的情况下，对有可能出问题的部位进行敲打和按压，就可较容易地发现虚焊和接触不良等故障。

（7）摸温法。如图1-69所示是摸温法示意图。

摸温法就是直接用手去摸（应注意安全）被怀疑部件的温度，根据其温度的异常变化等现象来发现问题，可很快判断出问题所在。使用这种方法可快速检查豪华型电动自行车四大件的好坏，做出判断。

（8）替换法。如图1-70所示是替换法示意图。

替换法是怀疑某个部件而又不易测试其性能好坏时，用新的部件替换的方法。替换法是豪华型电动自行车维修中经常使用且行之有效的一种方法，在维修中大量采用此法，方便、快捷。例如，对豪华型电动自行车的转把、刹把、控制器可采用替换法，是否损坏，一换便知。

（9）修改电路法。修改电路法是某些电路设计不合理或因配件与原机的电路不相符时所采用的维修方法。例如，在更换电动自行车控制器时，若一时买不到相同的控制器可对现有的控制器进行改造，但必须熟悉电路原理与结构才能进行修改电路。

（10）拆除法。某些元器件或配件在电路中起辅助性作用，这些元器件或配件在豪华型电动自行车电路中可有可无，这时可采用拆除法。例如，刹把在检查故障时可暂时先去除，缩小故障范围，等故障排除后再接上刹把。

相关知识

正常的电动自行车电气系统，必须具备以下条件：

（1）整车线路整齐，连接件固定可靠，导线无裸露。

（2）电气控制线路工作稳定，车辆加速控制部分正常。

（3）整车照明、信号系统工作正常。

（4）限流、欠压和制动断电功能正常、稳定。

（5）充电器充电时，工作正常，蓄电池温升不可过高。

四、电动自行车电气四大件的快速检测方法

1．充电器

（1）如图1-71所示，观察充电器的指示灯是否正常。

（2）如图1-72所示，打开充电器外壳，检查充电器是否有异味和烧坏痕迹。

（3）如图1-73所示，用万用表电阻挡检查充电器电源线是否短路或断路，如果读数显示“1”，表示断路。

（4）如图1-74所示，用万用表电压挡检查充电器的电压是否正常（36V充电器正常时输出电压42V,48V充电器正常时输出电压56V,60V充电器正常时输出电压72V）。

（5）如图1-75所示，用万用表直流20A电流挡检测充电器输出电流（36V/10Ah充电器输出电流正常时为1.8A;48V/20Ah充电器输出电流正常时为2.8A）。

2．控制器

（1）如图1-76所示，检查控制器是否有异味和烧坏痕迹，用手触摸控制器外壳检查其是否发烫。

（2）如图1-77所示，如果是有刷控制器旋动转把，则用万用表测量控制器输出端是否有电压（36V控制器输出电压正常时为0～42V,48V控制器输出电压正常时为0～56V）。

（3）如图1-78所示，如果有刷控制器线路连接完好，打开电源用手转动电动机，前转时轻，后转时很重为正常；如果是无刷控制器，用手转动电动机前后转均轻。

（4）如图1-79所示，用万用表电阻挡检查控制器与外部线路连接是否断路或短路。

（5）如图1-80所示，用万用表电压挡检测控制器给调速转把供电线电压（细红与细黑线），正常时应有5V电压。

（6）如图1-81所示，用万用表电压挡检测控制器输出断电信号电压，正常时刹把电压在5V到0V（低电位断电）之间变化。

（7）如图1-82所示，用万用表电阻挡检测控制器功率元器件阻值是否正常。

（8）如果是无刷控制器，可参照有刷控制器的检测方法，也可用以下简单判断方法检测：如图1-83所示，用万用表的二极管挡测量无刷控制器的正、负电源进线与电动机3根相线之间的电压，万用表应显示“500mV”（因型号不同而不同），三次检测结果应一致。如果检测时显示为“0”，则说明控制器已损坏。

3．电动机

（1）如图1-84所示，用手转动电动机，听空转时是否有杂音。不通电，电动机线不相连时用手转动电动机，正常时应该是松的。

（2）如图1-85所示，断开有刷电动机与控制器的两根引线（或无刷电动机的3根相线）用万用表蜂鸣器挡测量应该相通，如果不通则说明电动机内部有故障。

（3）如图1-86所示，无刷电动机用指针式万用表电阻挡测量霍尔红色供电线与地线之间阻值为18kΩ左右时正常。测量相线与黑色地线之间阻值为10kΩ左右时正常。

（4）如图1-87所示，用“绿盟”牌2型无刷电动车综合检测仪检测电动机霍尔是否损坏。

4．蓄电池

（1）如图1-88所示，检查蓄电池外壳是否有变形、漏液现象。

（2）如图1-89所示，检查蓄电池连接线及接线端子是否损坏。

（3）如图1-90所示，用万用表电压挡测量3只蓄电池电压是否正常，正常时单只12V蓄电池电压应为10.5～12.6V。

（4）如图1-91所示，用电动车蓄电池容量检测仪测量3只蓄电池容量，判断蓄电池容量是否充足，蓄电池是否损坏。