Principer och underhåll av elfordonsladdare

Vanliga elfordonsladdare kan brett kategoriseras i två typer baserat på kretsstruktur. Den första typen använder en strömförsörjning med enkeltransistor som drivs av UC3842 för att styra en fälteffekttransistor, som använder en LM358 dubbel operationsförstärkare för att implementera en trestegsladdningsmetod. 220V växelström filtreras och interferens undertrycks via det dubbelriktade filtret T0, likriktas av D1 till pulserande likström, filtreras sedan genom C11 för att producera en stabil likströmsutgång på cirka 300V. U1 är en integrerad krets för pulsbreddsmodulering TL3842. Stift 5 fungerar som strömförsörjningens negativa terminal, stift 7 som positiv terminal och stift 6 matar ut pulser som direkt driver fälteffekttransistorn Q1 (K1358). Stift 3 styr maximal strömbegränsning; justering av motståndet på R25 (2,5 ohm) ändrar laddarens maximala ström. Stift 2 ger spänningsåterkoppling, vilket möjliggör justering av laddarens utspänning. Stift 4 ansluter till det externa oscillationsmotståndet R1 och oscillationskondensatorn C1. T1 är den högfrekventa pulstransformatorn, som har tre funktioner: för det första stegar den ner högspänningspulserna till lågspänningspulser; för det andra isolerar den högspänningen för att förhindra elektriska stötar; För det tredje levererar den driftström till UC3842. D4 är högfrekventa likriktardioden (16A 60V), C10 är lågspänningsfilterkondensatorn, D5 är 12V zenerdioden och U3 (TL431) är precisionsreferensspänningskällan. Tillsammans med U2 (optokopplare 4N35) möjliggör den automatisk reglering av laddarens utspänning. Justering av W2 (trimmotstånd) möjliggör finjustering av laddarens spänning. D10 är strömindikatorns LED. D6 är laddningsindikatorns LED. R27 är strömavkänningsmotståndet (0,1Ω, 5W). Genom att ändra resistansvärdet för W1 justeras laddarens flytladdningströskelström (200–300mA).

Vid uppstart finns cirka 300V över C11. En gren av denna spänning appliceras på Q1 via T1. Den andra grenen når stift 7 på U1 via R5, C8 och C3, vilket tvingar U1 att aktiveras. Stift 6 på U1 matar ut fyrkantsvågpulser som aktiverar Q1. Ström flyter genom R25 till marken. Samtidigt genererar sekundärlindningen av T1 en inducerad spänning, som via D3 och R12 ger en tillförlitlig strömförsörjning till U1. Spänningen från T1:s primärlindning likriktas och filtreras genom D4 och C10 för att producera en stabil spänning. En gren av denna spänning, via D7 (som förhindrar omvänd strömflöde från batteriet tillbaka till laddaren), laddar batteriet. Den andra grenen matar 12V till LM358 (dubbel operationsförstärkare, stift 1 är strömjord, stift 8 är strömpositiv) och dess perifera kretsar via R14, D5 och C9. D9 tillhandahåller referensspänningen för LM358, som delas med R26 och R4 för att nå stift 2 och 5 på LM358. Under normal laddning visas en spänning på cirka 0,15–0,18V över den övre terminalen på R27. Denna spänning appliceras på stift 3 på LM358 via R17, vilket gör att en hög spänning matas ut från stift 1. En gren av denna spänning passerar genom R18, vilket tvingar Q2 att leda och tänder D6 (röd lysdiod). medan en annan gren sprutar in i stift 6 och 7 på LM358, och matar ut en låg spänning som tvingar Q3 att stängas av. D10 (grön lysdiod) slocknar och laddaren går in i konstantströmsladdningsfasen. När batterispänningen stiger till cirka 44,2V övergår laddaren till konstantspänningsladdningsfasen, och bibehåller en utspänning runt 44,2V medan laddningsströmmen gradvis minskar. När laddningsströmmen minskar till 200mA–300mA minskar spänningen över R27. Spänningen vid stift 3 på LM358 faller under den vid stift 2, vilket gör att stift 1 matar ut en låg spänning. Q2 stängs av och D6 släcks. Samtidigt matar stift 7 ut en hög spänning. Denna spänning aktiverar Q3 via en väg, vilket gör att D10 lyser. En annan väg går via D8 och W1 till återkopplingskretsen, vilket gör att spänningen minskar. Laddaren går sedan in i underhållsladdningsfasen. Laddningen avslutas efter 1–2 timmar.

Vanliga fel i laddare delas in i tre huvudkategorier: 1: Högspänningsfel 2: Lågspänningsfel 3: Fel som påverkar både hög- och lågspänning. Det primära symptomet på ett högspänningsfel är att indikatorlampan inte lyser. Karakteristiska indikatorer inkluderar: - Trasig säkring - Genombrott av likriktardiod D1 - Utbuktning eller bristning av kondensator C11 - Genombrott av transistor Q1 - Öppen krets i motstånd R25 Kortslutning mellan stift 7 på U1 och jord. Öppen krets i R5, vilket resulterar i ingen startspänning för U1. Att byta ut dessa komponenter bör lösa problemet. Om stift 7 på U1 visar över 11V och stift 8 visar 5V, är U1 i huvudsak funktionell. Fokustestning bör inriktas på att kontrollera för kalllödningsförband på stiften på Q1 och T1. Skulle Q1 upprepade gånger gå sönder utan att överhettas, indikerar detta vanligtvis fel på D2 eller C4. Om Q1 går sönder under överhettning, betyder detta i allmänhet läckage eller kortslutning i lågspänningssektionen, för hög ström eller onormal pulsvågform vid stift 6 på UC3842. Detta orsakar avsevärt ökade kopplingsförluster och värmegenerering under Q1, vilket leder till överhettning och utbrändhet. Andra manifestationer av högspänningsfel inkluderar flimmer i indikatorlampan, låg och instabil utspänning. Dessa orsakas vanligtvis av dålig lödning vid T1:s stift, öppna kretsar i D3 eller R12, eller brist på driftkraft till TL3842 och dess perifera kretsar. Ett sällsynt högspänningsfel visar sig som överdrivet hög utspänning som överstiger 120V. Detta orsakas vanligtvis av U2-fel, en öppen krets i R13 eller genombrott av U3, vilket drar ner spänningen vid stift 2 på U1 och får stift 6 att mata ut alltför breda pulser. Långvarig drift under dessa förhållanden måste undvikas, eftersom det kommer att allvarligt skada lågspänningskretsen.

De flesta lågspänningsfel beror på omvänd polaritetsanslutning mellan laddare och batteripoler, vilket gör att R27 brinner ut och LM358 går sönder. Symptomen inkluderar en kontinuerligt tänd röd indikator, släckt grön indikator, låg utspänning eller utspänning som närmar sig 0V. Byte av ovannämnda komponenter kommer att lösa problemet. Dessutom kan utspänningsdrift på grund av W2-oscillation inträffa. Om utgångsspänningen är för hög kan batteriet överladdas, vilket leder till allvarlig uttorkning, överhettning och i slutändan termisk rusning som orsakar en explosion. Omvänt kommer en alltför låg utspänning att resultera i underladdning.

När fel uppstår i både hög- och lågspänningskretsar, utför en omfattande inspektion av alla dioder, transistorer, optokopplare (4N35), fälteffekttransistorer, elektrolytkondensatorer, integrerade kretsar och motstånd R25, R5, R12, R27—särskilt D4 (16A 60V) och snabb återhämtning (16A 60V) 470 μF) – innan strömmen slås på. Undvik att blint applicera ström, vilket ytterligare kan utöka felomfånget. Vissa laddare har omvänd polaritet och kortslutningsskydd vid utgångssteget. Detta lägger i huvudsak ett relä till utgångskretsen; under omvänd polaritet eller kortslutning, fungerar inte reläet, vilket förhindrar utmatning av spänning från laddaren.

Andra laddare har också omvänd polaritet och kortslutningsskydd, även om deras princip skiljer sig från den tidigare nämnda designen. Deras lågspänningskrets hämtar sin startspänning från batteriet som laddas och har en diod (omvänd polaritetsskydd). När strömförsörjningen är korrekt aktiverad, levererar laddaren driftkraften med låg spänning. Kontrollchippet i sådana laddare är vanligtvis baserat på TL494, som driver två 13007 högspänningstransistorer. I kombination med LM324 (fyra operationsförstärkare) uppnås trestegsladdning.

220V AC likriktas via D1-D4 och filtreras av C5 för att ge ungefär 300V DC. Denna spänning laddar C4 och bildar startströmmen genom TF1:s högspänningslindning, TF2:s primärlindning och V2. Återkopplingslindningen hos TF2 genererar en inducerad spänning, vilket gör att V1 och V2 leder växelvis. Följaktligen alstras en spänning i lågspänningsmatningslindningen hos TF1. Denna spänning likriktas via D9 och D10, filtreras av C8, och förser komponenter som TL494, LM324, V3 och V4 med ström. I detta skede förblir utspänningen relativt låg. Vid aktivering matar TL494 växelvis ut pulser från stift 8 och 11, vilket driver V3 och V4. Dessa pulser, via TF2-återkopplingslindningen, exciterar V1 och V2. Detta övergår V1 och V2 från självoscillerande till kontrollerad drift. Utgångslindningsspänningen för TF2 stiger. Denna spänning matas tillbaka till stift 1 på TL494 (spänningsåterkoppling) via spänningsdelning över R29, R26 och R27, vilket stabiliserar utspänningen på 41,2V. R30 fungerar som strömavkänningsmotstånd och genererar ett spänningsfall under laddning. Denna spänning återkopplas via R11 och R12 till stift 15 på TL494 (strömåterkoppling), vilket bibehåller laddningsströmmen på ungefär 1,8A. Dessutom skapar laddningsströmmen ett spänningsfall över D20, som leds genom R42 till stift 3 på LM324. Detta får stift 2 att mata ut en hög spänning, vilket tänder laddningsindikatorn, medan stift 7 matar ut en låg spänning, vilket släcker flytladdningsindikatorn. Laddaren går in i konstantströmsladdningsfasen. Dessutom drar den låga spänningen vid stift 7 ner anodspänningen hos D19. Detta minskar spänningen vid stift 1 på TL494, vilket gör att laddarens maximala utspänning når 44,8V. När batterispänningen stiger till 44,8V börjar konstantspänningsfasen.

När laddningsströmmen sjunker till 0,3A–0,4A, minskar spänningen vid stift 3 på LM324. Stift 1 matar ut en låg spänning, vilket släcker laddningsindikatorn. Samtidigt matar stift 7 ut en hög spänning, som tänder flytladdningsindikatorn. Dessutom höjer den höga spänningen vid stift 7 anodspänningen för D19. Detta ökar spänningen vid stift 1 på TL494, vilket gör att laddarens utspänning minskar till 41,2V. Laddaren går in i flytladdningsläge.

Exempel:

Laddare. När strömförsörjningen ansluts visar laddaren inget som helst svar. Lagringskondensatorn behåller dock laddningen. Om den inte släpps ut omedelbart här, kan den ge ett häpnadsväckande ryck, vilket orsakar avsevärt obehag.

Kontrollera först om 13007 är funktionell. Mät mittpunktsspänningen mellan de två transistorerna; om den visar 150V ligger problemet mellan 68μF/400V kondensatorn och huvudtransformatorkretsen. Om inte 150V är ett av de två 240K startmotstånden defekt. Det senare scenariot är vanligare. För 3842 kretsar blir startmotståndet vanligtvis en oändlig impedans; de två 2,2 ohm motstånden bör också kontrolleras.