电动车维修技术(上篇)

电动车维修技术

电动车的历史，现状及发展趋势

早期的电动自行车一般使用高速有齿电机配合汽车用启动型电池，调速装置采用能耗型（电阻降压），由于调速装置效率太低，没有相应的保护电路，使电机，调速装置，电池之间的配合没有达到最佳状态。这种形式的电动自行车已经淘汰。

真正有实用价值的电动车在90年代后期出现，由于电动车电池（阀控密封铅酸蓄电池）技术有了突破性发展。可以在使用周期内达到免维护的目的。而且不再有电解液溢出，使用更加安全，方便。电动车得到快速发展。这一时期的电动车以高速有刷电机为主。控制器以pwm技术为核心，加入制动断电，过流保护，欠压保护。不仅保护电机不受大电流冲击，还能保护电池不会过放电，对电机和电池的寿命有了保障。同时，控制器功率管不再频繁烧毁。电动车整体性能得到质的飞跃。

2003年以后，电动车技术得到飞速发展，以无刷电机驱动的电动车逐渐代替故障率居高不下的有刷电动车。电机可靠性极高，使用寿命大大延长。与之相配的无刷控制器技术也得到快速提升。融入了多段限流软启动技术，速度开环，闭环控制，赌转保护，Abs柔性电子刹车技术，电机发电反充电技术，使电动车的机械和电气性能全面加强。

值得一提的是电池充电技术也不断提高，早期的工频变压器加上二极管充电机，由于没有充电电流，电压的控制。使电池严重过充或者欠充。电池使用寿命极短。后来研制了恒压限流2阶段充电器，虽然达到了充足电的要求，但效率较低，充电时间较长，现在普遍使用的智能3段式充电器，基本遵循了电池的最佳充电曲线（马斯曲线），在此基础上结合单片计算机技术，正脉冲充电，修复，和负脉冲去极化技术，数字化温度检测控制技术，电池充电量管理技术，电池组平衡充电技术。在充电的各个阶段施以最佳的电流，电压，频率，温度等控制。使充电时间更短，充电效率更高。电池寿命更长。

未来的电动车应该是以无位置传感器（霍耳元件）的3相无刷电机为主流。由于省却了位置传感器，电机结构更简单，可靠。电机只有3条绕组线。维护更简单。与之相配的无刷控制器技术含量更高。更换无刷换控制器将变得异常简单。

未来的电动车电池将会多元化发展，镍氢电池，锂电池，燃料电池，超级电容器电池等。但未来5－8年还是以铅酸电池为主。

第二章 电动车原理及维修

第一节 电动车整体构造

电动车整体构造其实很简单，基本上是在自行车的基础上加上“四大件”（电池、控制器系统、电机、充电器），就成为一个简单的电动车。

由电池提供能源，通过控制器供给电机电能，电机把电能转换为机械动能，驱动电动车行驶。

控制器系统是电动车的大脑，全面检测各组件状态，根据骑行者的指令，准确控制电机的起动，加速、减速制动。严格保护电池电机不受大电流冲击，延长电池及电机的寿命，同时保持控制器自身正常运行。

第二节 电动车“四大件”

1、电机

A、电机分类

电动车一般使用直流电机，有很多品种，不同形式的电机其特点也不一样。且根据不同使用环境与目的使用不同的电机。现将电机的、分类与特点介绍如下。

此处涉及的电机都是旋转式电机。旋转的部分叫转子，不转的部分叫定子，转子和定子之间靠磁场同性相斥、异性相吸的作用力作相对运动。

直流电机转子和定子的磁场可以全部由线包（也叫线圈、绕组）产生，也可以一半（指定子或转子之一）使用永久磁铁。由此，直流电机可以分成串激电机和永磁电机两大类。

串激电机的转子和定子磁场全部由线包绕组产生，定子绕组产生恒定方向的磁场，也叫激磁磁场。 永磁电机的转子和定子磁场，其中一个由线包绕组产生，一个使用永久磁铁。按照电机的通电形式，永磁直流电机又可以分为有刷电机和无刷电机两大类。如按转速分，可以分为高速电机（大于2000转/分）与

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低速电机（小于2000转/分）。从电机本身带不带齿轮减速机械装置，又可以分为有齿、无齿电机。高速电机用于电动车，需要经过齿轮减速，一般为有齿电机，低速电机一般为扭矩输出不经任何减速的无齿电机。但有些转速稍高的低速电机可以经过电机外加减速装置减速，这在代步三轮车中经常使用；这种链条传动的小轮带大轮盘的方式，噪音较小，效率还是比较好的。

目前，电动自行车上使用的电机普遍采用永磁直流电机。由于不采用线圈激磁的方式，就省去了激磁线圈工作时消耗的电能，提高了电机的机电转换效率，这对使用车载有限能源的电动车来讲，可以降低行驶电流，延长续行里程。

笼统地讲，无刷电机的效率高于有刷电机；高速电机的效率高于低速电机；有齿电机的扭力高于无齿电机；货运大功率三轮等串激电机普遍使用行星减速机构。

电动自行车使用的电机一般是轮毂电机，具体又细分为：有刷无齿、有刷有齿、无刷无齿、无刷有齿。如果将电机、辐条、车圈做成一体，有个另外的名字叫一体化轮毂电机。电机辐条、车圈分开的，受冲击时缓冲性好于一体化的，但坚固程度不如一体化的。

有刷电机（串激电机也是有刷电机）内部有电刷（碳刷）和换向器，换向器学名也叫整流子。电动车电机的换向器大多为平面状的（不是圆柱状）。有刷电机里面碳刷顶在换向器表面。电机转动时，将电能通过换向器输送给线圈，由于其主要成分是碳，故此称为碳刷。碳刷易磨损，应定期维护更换，并清理积碳。在有刷电机里面，装置并保持碳刷位置的机械导槽叫刷握，俗称碳刷架。换向器具有相互绝缘的条状金属表面，随电机转子转动时，条状金属交替接触电刷的正负极，实现电机线圈电流方向交替变化，完成有刷电机线圈的换向。

无刷电机没有电刷和换向器，由控制器根据转子的位置，为电机里面的线圈提供不同方向的电流，达到电流方向交替变化的目的。无刷电机，分为有位置传感器无刷电机和无位置传感器无刷电机。目前电动车行业内使用的无刷电机，普遍采用有位置传感器的无刷电机。

位置传感器大部分采用霍尔器件。位置传感器和定子绕组是固定不转的，转子是永久磁铁，磁铁经过转子位置传感器后，霍尔器件产生一个脉冲。控制器根据转子位置传感器提供的信号，改变电机里面线圈电流的方向。

B、电机的特点

电机形式 传动形式 电机效率 爬坡性能 维护周期 维护内容 骑行噪音

无刷无齿电机 无刷低速外转子电机、直接驱动 中 一般 无 无 小

无刷有齿电机 高速无刷电机、行星齿轮减速 高 好 3年左右 润滑齿轮 中

有刷有齿 高速有刷电机、2级齿轮减速 中 好 1年左右 更换碳刷、润滑齿轮 大

有刷无齿 低速有刷外转子电机、直接驱动 低 差 2年左右 更换碳刷、清理积碳 小

2 控制器

① 控制器分类

控制器按照与之相配的电机不同可分为:有刷控制器和无刷控制器两类. 按照功能不同可分为：普通型和智能型两类。智能型一般具有助力、定速等功能。按照电路形式可分为：纯硬件型和软件型两类。纯硬件简单、造价低；软件型造件高，但功能齐全，可靠性更高

3 电池分类

电动车常用电池可分为：铅酸电池、锂电池、镍氢电池。铅酸电池重量大、体积大、性能稳定，但对充放电要求严格。镍氢和锂电池重量小，体积小，但价格贵。铅酸电池又可为：普通铅酸电池和胶体铅酸电池。胶体铅酸电池的电解质为胶状，其优点为：自放电小，比普通电解液及密封电池更耐贮存。由于胶体内电阻小，因此耐浓度放电性能好。由于耐充放性能优良，所以又有相当好的恢复性能。耐低温，在低温条件下使用比普通铅酸电池效果好。允许环境温度为：-25~+50度。

4 充电器分类

按照电路结构分为：恒流充电器、恒压充电器、恒压限流充电器、智能三阶段充电器、快速脉冲充电器等。其中，智能三阶段充电器性价比最高，用量最大。按照电压高低可分为：24V、36V、48V三种。按与

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之相配的电池容量大小可分为：10AH、20AH两种。按照充电形式可分为：串联式充电和单体均恒充电两种。其中串联式充电性价比高，用量大，单体均恒充电效果最好，能明显延长电池寿命，但造价高。

第三节 电动车其它部件

电动车其它部件包括：速度表、电量显示表、灯控系统、整车总成线、助力系统、机械传动系统。

第四节 维修工具、仪表、专用设备、仪器

1、万用表：

万用表是三用表的约定俗成叫法。所谓三用一般指测电阻、交直流电流（但是一般指针式表只能测直流电流，而数字式表交直流都可以测试）。交直流电压。

A 使用指针式万用表应注意如下事项：

1）测量电流和电压时，应首先选择挡位（千万不能旋错挡位），然后再测。如果误将电阻挡或电流挡去测电压，就极易烧坏电表。万用表不用时，最好将挡位旋至交流电压的最高挡。还要特别注意测试直流大电流时红表笔的插孔位置，用完后立即插回到原VAΩ位置。

2）量直流电压和直流电流时，注意“+”“-”极性，不要接错，如发现指针反转，应立即调换表笔，避免反向时间长了损坏表头。

3）如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高挡，而后再选用合适的挡位来测试，以免表针偏转过度而损坏表头。在线带电测量时，不能带电转换档位。

4）测量大阻值电阻时，不要用手同时触及元件两端的裸露金属部分，以免人体电阻（数十千欧姆）与被测电阻并联，使测量结果不准确。

5）测量电阻时，一般先进行电调零，将两支表笔短接，调“零欧姆”旋钮使指针到0Ω位置。如果顺时针调“零欧姆”旋钮至最大，指针仍然达不到0点，这种现象通常是由于表内电池电压不足或者表笔插头接触不良造成的，应插好表笔插头并换上新电池方能准确测量。

6）要测量通过电的被测对象（如电解电容）应先放电，然后再进行测试。充有高电压的电容放电，可用220V白炽灯泡对其进行放电。

7、使用数字式万用表参照指针式万用表应注意事项的1、3、4、6项。

数字表内仅用一块9V或6V的电池，无论那个档位，都需要电池支持。电压档可以精确到小数点后二位。这在维修调整充电器和蓄电池时非常有用。需要指出是，数字表内部电池消耗到临界状态时，读数偏差很大，要及时更新电池。

B 数字式万用表各档位的含义是

1） V~ : 表示的是测交流电压的档位.。单位是：伏特

V- : 表示的是测直流电压的档位.。单位是：伏特

mA: 表示的是测毫安级直流电流的档位.。单位是： 毫安

A：表示的是测安培级直流电流的档位。单位是：.安

Ω: 表示的是测量电阻阻值的档位.。单位是： 欧姆

: 表示的是测量二极管管压降的档位，也可以测量晶体管的参数以及导线的通断。

2） 数字式万用表的红笔表接到内部电路正极,黑笔表接到内部电路负极.。

3） 测量12v或者6v的单个电池要求使用直流20V电压档。

4） 测量36v或者48v的电池组要求使用直流200V电压档。

5） 测量普通整流二极管时，正常情况下，正向参数值应为400到700之间。反向测量时显示为1。

6） 当万用表处于电流档或电阻档时，切忌测量电池电压或220v交流电，否则将严重短路，烧坏万用表 2 专用调试电源

①、专用调试电源可替代电池，其优点有：36V、48V通用，具有短路保护，过流保护，当电动车电有短路现象时，不会引起线路燃烧，控制器正负极接反，也不会损坏控制器。(详细使用方法见使用说明书) ②、WS-2B电动车性能检测仪,能检测出电动车和充电器的主要性能参数(8项参数)，初步确定电动车和充电器是否有故障，以及故障的范围。而且不用拆卸一个螺丝。可以测量电机的空转的电流，电动车的骑

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行电流，电动车的起动电流，控制器的欠压保护,充电器的低压,高压,充电电流,转灯电流等。(详细使用方法见仪器使用说明书)

③、WS-1F无刷驱动系统检测配线仪是一台智能化的多功能仪器。它集 (1)位置传感器（霍耳）检测，(2) 电机电角度(60度，120度)检测，(3) 电机线圈检测，(4)电机功率检测。(5) 无刷控制器检测（60度，120度）等功能于一体，最实用的功能是：准确快速地完成控制器与电机的自动配线 (15秒左右)。并且显示出来。更换一个无刷控制器只需5分钟。(详细使用方法见仪器使用说明书)

第五节 常用电机的原理及维修

一、电机内有绕组和磁钢，当绕阻内通入电流时，会产生磁场。这个磁场与磁刚的磁场相互作用，使转子旋转。

二、一般来说电机的速度与电机的结构及外部电压相关。线圈匝数越多，速度越慢，匝数越少，速度越快。磁钢的磁场强度越弱，定子和转子之间的气隙越大，速度越快，但扭矩越小。加到电机上的电压越高，速度越快。

三、有刷低速电机检修程序

1、 关闭电源

2、 用手转动电机，正常情况下，正转轻松无卡阻现象，反转有均匀电磁阻力

3、 电刷故障判断方法：反转电机，若电磁阻力有明显变化（有时紧，有时松）表示电刷接触不良，可用电阻档检测线圈通断情况，作进一步检测

4、 磁钢故障判断方法：反转电机，若电磁阻力明显偏小，表示磁钢退磁（或者磁钢排列错误）必要时进一步检测，空转电流是否偏大

5、线圈短路故障现象：(断开电机与控制器连线)

（1）分开电机线,正转、反转、电机都有明显电磁阻力

（2）电机线与电机外壳短路（排除电线破损搭铁）

（3）短路电机线，正反转，电磁阻力比开路时增加不明显。

（4）短路电机线，正反转，无电磁阻力或电磁阻力极弱且空转电流很大

（5）用万用表20V电压档检测电机发电情况，电机无电压或电压极低判断为短路。

四、有刷电机修理方法

（1）换电刷及电刷架的标准：

A、电刷必须与刷架完全吻合：灵活，无卡阻，无晃动过大的现象

B、电刷引线要足够长，以电刷能完全冒出刷架为宜

C、电刷弹簧的弹力要足够大且两只弹力均匀

D、电刷架要对正。遵守五点一线的原则

（2）换向器的清理

A、先用砂纸打磨换向器表面，对凹凸不平的换向器应多打磨

B、用钢锯条掏出换向器小沟的积碳，再次打磨换向器

C、清理电机内部的灰尘、杂质。

（3）磁钢的检修

A、用磁钢来检测每片磁钢的磁场强度和极性方向是否正常并记录

B、对磁钢磁场较弱的必须更换极性和尺寸相同的磁钢

C、对磁钢排列顺序有错误的要重新排列并粘牢

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（4）对磁钢脱落检修方法

A、收集好全部脱落的磁钢，放置在铁架上防止引力击碎磁钢

B、对未脱落的磁钢作粘接强度检测

D、对强度不够的应取下，清理定子表面，磁钢片表面的杂质。直至表面光亮无杂质，但不能用砂轮机打磨。检测磁钢顺序是否正确，对磁钢编号，用分隔块来确定磁钢之间的间隔大小

E、将AB胶均匀调和，平铺在磁钢片上。把磁钢安装到相应位置。待胶水基本定型后，粘接下一片磁钢，原则上应采取对角优先原则

F、磁钢全部粘接好后，在磁钢间隔处补充胶水，并及时抹去多于胶水

G、胶水完全定型后（30-60分钟），确认磁钢外圆表面无任何胶水，污物，铁屑等。组装好电机，作空转电流检测，不符合标准者应再次检修

（5）线圈的检修

A、检测到线圈有局部短路现象时应观察铁芯是否变形并复原

B、对线圈轻微漏电的，可以采用重做绝缘法修理

（1）烘干线圈

（2）浸入轻质绝缘漆

（3）烘干、装配，检测空转电流

（4）对换向器移位造成短路的，可以尝试改变换向器位置，同时检测，当短路消除后，可采用重做绝缘法再处理

五、有刷高速电机检测程序

1、离合器，减速系统检测：

A、正转电机应轻松，无卡阻现象。

B、反转电机应有很大阻力（比有刷低速电机大）且无卡阻现象

2、电刷检测：

用万用表通断档测电机线是否接通,

3、线圈检测：

A、反转电机测电机发电情况：电压低短路，电压高正常

B、测空转电流：电流大短路，电流小正常

C、通断档检测电机线与电机外壳是否短路：阻值无穷大正常，阻值偏小短路

电机短路检测处理

分两种情况：一是绕组的线圈短路；二是换向器的铜片之间短路。绕组短路与换向片间短路不同电是：绕组短路表现为电流大，运行时火花较大。如何查找短路点，有三种方法：

（1）对线圈圈数少、阻值小的绕组，用mV表测量换向片间的电阻，给电机接6V交变电源，以产生感应电势，表笔测相邻两个铜片间的电压，沿一个方向逐步移动。当测到相邻两铜片间电压异常的变低，与所有其它不同，与表笔连接的线圈就是短路点。

（2）当绕组使用细线且匝数较多、电阻值大的可用万用表测量，也分两种情况：

a.绕组为波形绕法时，可以不打开电机，将表笔接在电刷引线上，慢慢转动电枢，正常情况下，所测电阻值应当一致。若发现某点异常，电刷接触的两个换向片就是短（断）路点。

b.当为叠绕时，一般节距=1。这时，万用表的两支笔应测相邻两换向片间电阻，发现异常确定为短（断）路点。

（3）用开口变压器测定短路点：开口变压器又称短路测定器。应当根据要测定的电枢尺寸和外径确定其

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形状和尺寸，根据电枢绕组确定变压器线圈数。柱式电机的内转子电枢，有刷无齿轮转动轮毂电机的外转子电枢和无刷电机内定子电枢都可用这种方法测定短路点。测定的方法如图4-14所示。

开口变压器适用于低电压小型电机短路检测，中大型电机变压器制作和选材难度较大些，但测定又比小型电机容易。

测定电枢时，应先将电枢放在变压器开口部位，使变压器形成闭合磁路，然后才能通以适当的交流电压。交变电流在铁芯中形成的磁通便在电枢中产生感应电势，在短路点感应出电流，又在电枢槽口处出现交变磁场。此时若将一段钢锯条放在铁芯槽口，会微微震动。如果此处短路，则感应磁场加强，则锯条的震动加剧；如果此处不是短路，可转动电枢，一个槽口一个槽口的检测，直至检查出短路点。

短路点在绕组外围容易找到也容易修复，若在绕组内部则应视情况而定，或重绕该组线圈，或放弃修理，换新电枢。如果电机过于破旧，故障率太高，换一个新电机更合适些。

换向片短路，主要是由于换向片之间绝缘槽内积存磨损下来的炭粉铜屑，经反复运转压实，形成密实的导电体，将相邻换向片短路。这种问题比较容易解决。先用毛刷将换向器表面周围的炭粉清理干净，用一片与换向片间隔宽度相同的刮刀或钢锯条，仔细将槽内积存的炭粉积块刮除。一边刮一边用毛刷清理，对短路部分刮除后，再进行测试，直至所有短路部分解除为止。应当注意的是换向片与绕组的线圈是相连的，不焊开该点线圈，无法用万用表得出准确结果，看起来简单，做起来比较麻烦。无论是预先检测还是修理之后的检测，都应在与线圈断开状态下进行。处理完之后，还要将断开点的原来换向片重新焊接起来，恢复原状。

5、换向片接地

换向片应当与轴是绝缘的，绕组线圈与电枢铁芯是绝缘的，偶然也发生异常，造成接地，使电机不能正常运转。检查方法是：将万用表的一只笔固定在轴（轮毂电机则固定在外壳上）上；另一支笔轮流测试每个换向片，电阻最小的一个就是短路点。

6、电刷磨损

这是有刷电机经常遇到的问题，有时电刷过软，有时进入硬杂物都会造成两者磨损。磨损后发生火花，消耗电能，功率降低，有时甚至运行不稳。

电刷磨损严重的应当更换。电刷磨损后长度变短，弹簧的压力不足，影响电刷的接触力。电机运转速度快的，电刷会跳动，时而接触，时而分离，形成拉弧火花和再接触火花，造成两大危害：一是增加了接触电阻，降低了工作电流，影响电机功率发挥；二是加速电刷和换向片的磨损和烧蚀。电刷磨损达到原设计长度的一半、接触面积小于总面积的75%，就应当修理或更换。更换时不仅要注意电刷尺寸，还要选好硬度，否则换向片会很快被磨损，而换向片更换是比较麻烦的。电刷在更换前应当预磨一下，使电刷与换向片接触比较吻合，减少电耗和换向片磨损。磨合的方法是把一块尺寸相当的细砂纸的砂面朝外，围裹在换向器周围，电刷进入刷握并放开弹簧，把电刷压在换向片外裹住的砂纸上面，用手慢慢转动电枢，使砂纸将电刷面磨成与换向器相同的圆弧形，注意磨合时不应让炭粉落入绕组内。

7、换向片磨损

换向器有两种形式，即布成平面的圆盘形和布在轴周围的圆柱形。形式不同，处理方法也有区别。 换向片磨损与电刷磨损的后果相同，但换向片修复比电刷磨合难度大，磨损不严重的仍用粗细砂纸磨平砂光。不管是圆柱形换向器还是平面形换向器，磨合要正规合格，达到平、光、圆的要求。磨损严重的则应换用新的电枢，而换新片则相当麻烦，且换后还得上车床找准中心进行精车，一般修理门店没有这种条件。 换向片磨损后，换向片与换向片之间的云母绝缘会突出来，鼓出并高于换向片，运行起来会引起一系列严重后果，如造成电刷跳动，加速电刷和换向片的磨损，产生大量火花等。按规定，片间绝缘层应比换向片低0.5～1.0mm为止。

六、无刷低速电机检测程序

1、用万用表二极管档检测电机8条线是否有短路或破皮，及时排除故障

2、用配线仪检测霍尔是否有故障：

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A、 A，b，c三个灯循环闪烁——正常

B、 A，b，c中有一个或多个不闪烁——霍尔损坏

C、 a， b，c均不亮——红、黑线断路或霍尔损坏

3、检测电机绕阻线：

A、3根大线应相通

B、3根大线是否与外壳相通——阻值无穷大正常，阻值偏小---判断为短路。

C、短路3根大线, 电机有均匀电磁阻力，无卡阻现象。

D、断开3根大线,正反转电机,均应无卡阻现象。若正反转均有电磁阻力判断为线圈短路

4、检测磁钢：

A、短路3根大线，有较强电磁阻力正常，阻力偏小为磁钢退磁

B、检测空转电流偏大——退磁现象（辅助手段）