在最近几年中电动车有着飞速迅猛的发展,然而要保持长期良好的发展趋势,还有许多问题和隐患亟待解决。电器系统的问题尤为突出,此是关系到消费者切身利益,同时也关系到厂家可持续性良好发展的根源所在。若不在此苦下功电机与控制器是电器系统中的关键,如何提高和保障该系统的质量对整车的质量至关重要。在此笔者肤浅地介绍和分析一下其中有刷电机高返修率的原因,以及有刷控制器采取何种措施来降低电机返修,以供厂家参考。
目前有刷电机分为两种:一种是有刷高速电机,另一种是有刷低速电机。前者电机特性比较硬,在骑行过程中整机耗电较小,负载与爬坡性能比较好,但噪声较大,齿轮、精加工、换向器和碳刷要求较高,成本较高。而碳刷与换向器经常被许多厂家所忽视,换向器没有采用优质材料、没有采用表面精磨处理,摩擦系数大又存在高速磨擦:再加上碳刷耐磨性能差,很快就造成换向器表面积碳,电机内阻变化造成连续烧控制器,电机提前返修。后者是有刷低速电机,其有着良好的骑行性能,整机噪声较小,成本较低,容易被老百姓接受。然而这只是一个表面现象,其虽然不像有刷电机那样碳刷与换向器高速摩擦,但电机特性比较软,扭矩较小,启动与爬坡过程中存在大电流放电,换向火花很大,很容易造成换向器表面烧坏加速碳刷磨损,同样造成连续烧控制器,电机寿命因此而中途夭折,非常可惜。如何克服此类问题,首先要提高控制器的质量避免大电流放电,降低火花等级,避免换向器结碳形成,延长电机使用寿命,要做到这一点控制器必须具备大电流保护功能。正如充电器厂家提出“与其说电池被用坏的,不如说电池是被充坏的”。与其说有刷电机返修率居高不下,不如说控制器缺少短路保护。
具备输出短路保护型有刷控制器与普通有刷型控制器有何异同?是怎样保护碳刷磨损、降低火花、避免换向器结碳形成、如何实现大电流保护?下面有两个测量出的工作图可以直观的看出。具备输出短路保护型有刷控制器工作图,普通有刷型控制器工作图。
由图上可以看出电机在起动和上坡过程中都工作在大电流、限流状态,在这种情况下换向火花比较大,若不采用可靠的息弧、大电流保护措施,很容易形成换向器表面结碳,增大摩擦系数加速碳刷磨损,形成匝间短路;另外有部分厂家电机碳刷采用普通碳刷,换向器材料过差、加之表面未经精磨处理过于粗燥,碳刷磨损较快,更容易形成电机匝间局部短路。一旦电机有局部短路形成,从图二可以看出普通型控制器工作匝间短路点时,限流保护失效电流急速增加,电机火花增大,当短路点电流增大到一定程度时,超过控制器MOS管承受能力,瞬间控制器MOS管击穿,控制器烧坏,更换控制器连续烧坏;在这种情况下电机被迫更换,电机提前返修,损失很可惜。而具备输出短路保护型有刷控制器工作截然相反,可有效保护电机,延长电机使用寿命,那么其是如何实现的呢?图一可以清晰地看出工作短路点时短路保护启动,电流被有效控制减小,换向火花减小,换向器结碳被可靠避免,匝间短路被有效控制,控制器不会受到大电流而损坏,电机不会因此更换提前返修,整个系统寿命加倍延长,同时也使整车质量提高到一个新的等级。
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