Principi i održavanje punjača za električna vozila

Uobičajeni punjači za električna vozila mogu se općenito kategorizirati u dvije vrste na temelju strukture kruga. Prvi tip koristi preklopno napajanje s jednim tranzistorom koje pokreće UC3842 za upravljanje tranzistorom s efektom polja, koristeći dvostruko operacijsko pojačalo LM358 za implementaciju trostupanjske metode punjenja. Napon izmjenične struje od 220 V se filtrira i smetnje potiskuju putem dvosmjernog filtra T0, D1 ispravlja u pulsirajuću istosmjernu struju, zatim filtrira kroz C11 kako bi se proizveo stabilan istosmjerni izlaz od približno 300 V. U1 je TL3842 integrirani krug modulacije širine impulsa. Pin 5 služi kao negativni terminal napajanja, pin 7 kao pozitivni terminal, a pin 6 daje impulse koji izravno pokreću tranzistor s efektom polja Q1 (K1358). Pin 3 kontrolira maksimalno ograničenje struje; podešavanjem otpora R25 (2,5 ohma) mijenja se maksimalna struja punjača. Pin 2 daje povratnu informaciju o naponu, omogućujući podešavanje izlaznog napona punjača. Pin 4 spaja se na vanjski oscilacijski otpornik R1 i oscilacijski kondenzator C1. T1 je visokofrekventni impulsni transformator koji služi tri funkcije: prvo, snižava visokonaponske impulse na niskonaponske impulse; drugo, izolira visoki napon kako bi spriječio električni udar; Treće, opskrbljuje radnu snagu za UC3842. D4 je visokofrekventna ispravljačka dioda (16A 60V), C10 je niskonaponski filterski kondenzator, D5 je 12V zener dioda, a U3 (TL431) je precizni izvor referentnog napona. Zajedno s U2 (optocoupler 4N35) omogućuje automatsku regulaciju izlaznog napona punjača. Podešavanje W2 (otpornik za podešavanje) omogućuje fino podešavanje napona punjača. D10 je LED indikator napajanja. D6 je LED indikator punjenja. R27 je otpornik koji očitava struju (0,1Ω, 5W). Promjenom vrijednosti otpora W1 podešava se struja praga prijelaznog punjenja (200–300 mA).

Nakon uključivanja, oko 300 V je prisutno na C11. Jedna grana ovog napona se primjenjuje na Q1 preko T1. Druga grana doseže pin 7 od U1 preko R5, C8 i C3, prisiljavajući U1 da se aktivira. Pin 6 od U1 emitira kvadratne impulse, aktivirajući Q1. Struja teče kroz R25 prema masi. Istovremeno, sekundarni namot T1 stvara inducirani napon, koji preko D3 i R12 osigurava pouzdano napajanje U1. Napon iz primarnog namota T1 se ispravlja i filtrira kroz D4 i C10 da bi se proizveo stabilan napon. Jedna grana ovog napona, preko D7 (koji sprječava povratni tok struje iz baterije natrag u punjač), puni bateriju. Druga grana napaja 12 V LM358 (dvostruko operacijsko pojačalo, pin 1 je uzemljenje, pin 8 je plus) i njegov periferni sklop preko R14, D5 i C9. D9 daje referentni napon za LM358, koji je podijeljen s R26 i R4 kako bi došao do pinova 2 i 5 LM358. Tijekom normalnog punjenja, napon od približno 0,15–0,18 V pojavljuje se na gornjem terminalu R27. Ovaj napon se primjenjuje na pin 3 LM358 preko R17, uzrokujući izlaz visokog napona iz pina 1. Jedna grana ovog napona prolazi kroz R18, prisiljavajući Q2 da provodi i osvjetljava D6 (crveni LED). dok druga grana ubrizgava u pinove 6 i 7 LM358, izlazeći niski napon koji prisiljava Q3 da se isključi. D10 (zelena LED) se gasi, a punjač ulazi u fazu punjenja konstantnom strujom. Kada napon baterije poraste na približno 44,2 V, punjač prelazi u fazu punjenja s konstantnim naponom, održavajući izlazni napon oko 44,2 V dok se struja punjenja postupno smanjuje. Kada se struja punjenja smanji na 200mA–300mA, napon na R27 se smanjuje. Napon na pinu 3 LM358 pada ispod napona na pinu 2, uzrokujući da pin 1 daje niski napon. Q2 se gasi, a D6 gasi. Istovremeno, pin 7 daje visoki napon. Ovaj napon aktivira Q3 putem jednog puta, uzrokujući da D10 svijetli. Drugi put putuje preko D8 i W1 do povratnog kruga, uzrokujući smanjenje napona. Punjač tada ulazi u fazu postupnog punjenja. Punjenje se završava nakon 1-2 sata.

Uobičajene greške u punjačima spadaju u tri glavne kategorije: 1: Greške visokog napona 2: Greške niskog napona 3: Greške koje utječu i na visoke i na niske napone. Primarni simptom kvara visokog napona je što indikatorska lampica ne svijetli. Karakteristični pokazatelji uključuju: - Pregorjeli osigurač - Kvar ispravljačke diode D1 - Ispupčenje ili pucanje kondenzatora C11 - Kvar tranzistora Q1 - Otvoreni krug u otporniku R25 Kratki spoj između pina 7 U1 i mase. Otvoreni strujni krug u R5, što rezultira bez napona pokretanja za U1. Zamjena ovih komponenti trebala bi riješiti problem. Ako pin 7 od U1 pokazuje preko 11 V, a pin 8 pokazuje 5 V, U1 je u biti funkcionalan. Fokus testiranja trebao bi biti usmjeren na provjeru hladnih lemljenih spojeva na pinovima Q1 i T1. Ako se Q1 više puta pokvari bez pregrijavanja, to obično ukazuje na kvar D2 ili C4. Ako se Q1 pokvari tijekom pregrijavanja, to općenito znači curenje ili kratki spoj u niskonaponskom dijelu, prekomjernu struju ili abnormalni valni oblik pulsa na pinu 6 UC3842. To uzrokuje značajno povećane gubitke sklopke i stvaranje topline u Q1, što dovodi do njegovog pregrijavanja i izgaranja. Ostale manifestacije kvarova visokog napona uključuju treperenje svjetlosnog indikatora, nizak i nestabilan izlazni napon. Oni su obično uzrokovani lošim lemljenjem na pinovima T1, otvorenim strujnim krugovima u D3 ili R12 ili nedostatkom radne snage za TL3842 i njegov periferni sklop. Rijetka greška visokog napona manifestira se kao pretjerano visok izlazni napon koji prelazi 120 V. To je obično uzrokovano kvarom U2, otvorenim strujnim krugom u R13 ili kvarom U3, što snižava napon na pinu 2 od U1 i uzrokuje da pin 6 emitira pretjerano široke impulse. Dugotrajni rad pod ovim uvjetima mora se izbjegavati jer će ozbiljno oštetiti niskonaponski strujni krug.

Većina kvarova niskog napona proizlazi iz spoja obrnutog polariteta između terminala punjača i baterije, uzrokujući pregorijevanje R27 i kvar LM358. Simptomi uključuju stalno svijetleći crveni indikator, neosvijetljeni zeleni indikator, nizak izlazni napon ili izlazni napon koji se približava 0V. Zamjena gore navedenih komponenti će riješiti problem. Dodatno, može doći do odstupanja izlaznog napona zbog W2 oscilacije. Ako je izlazni napon previsok, baterija se može prepuniti, što dovodi do ozbiljne dehidracije, pregrijavanja i konačnog toplinskog odlaska što uzrokuje eksploziju. Nasuprot tome, prenizak izlazni napon rezultirat će nedovoljnim punjenjem.

Kada dođe do kvarova u visokonaponskim krugovima i niskonaponskim krugovima, provedite sveobuhvatan pregled svih dioda, tranzistora, optokaplera (4N35), tranzistora s efektom polja, elektrolitičkih kondenzatora, integriranih krugova i otpornika R25, R5, R12, R27—posebno D4 (16A 60V dioda za brzi oporavak) i C10 (63V 470μF)—prije za napajanje. Izbjegavajte slijepo uključivanje struje, što može dodatno proširiti opseg greške. Neki punjači uključuju obrnuti polaritet i zaštitu od kratkog spoja na izlaznom stupnju. Ovo u biti dodaje relej izlaznom krugu; tijekom obrnutog polariteta ili stanja kratkog spoja, relej ne radi, sprječavajući izlaz napona iz punjača.

Ostali punjači također imaju obrnuti polaritet i zaštitu od kratkog spoja, iako se njihov princip razlikuje od prethodno spomenutog dizajna. Njihov niskonaponski krug crpi početni napon iz baterije koja se puni i uključuje diodu (zaštita od obrnutog polariteta). Nakon što je napajanje ispravno aktivirano, punjač tada daje radnu snagu niskog napona. Kontrolni čip u takvim punjačima obično se temelji na TL494 i pokreće dva visokonaponska tranzistora 13007. U kombinaciji s LM324 (četiri operacijska pojačala) postiže se trostupanjsko punjenje.

220 V AC se ispravlja preko D1-D4 i filtrira pomoću C5 da bi se dobilo približno 300 V DC. Ovaj napon puni C4, stvarajući početnu struju kroz visokonaponski namot TF1, primarni namot TF2 i V2. Povratni namot TF2 stvara inducirani napon, uzrokujući naizmjenično provođenje V1 i V2. Posljedično, napon se proizvodi u niskonaponskom opskrbnom namotu TF1. Ovaj napon se ispravlja putem D9 i D10, filtrira pomoću C8 i napaja komponente kao što su TL494, LM324, V3 i V4. U ovoj fazi, izlazni napon ostaje relativno nizak. Nakon aktivacije, TL494 naizmjenično šalje impulse s pinova 8 i 11, pokrećući V3 i V4. Ovi impulsi, preko TF2 povratnog namota, pobuđuju V1 i V2. Ovo prelazi V1 i V2 iz autooscilirajućeg u kontrolirani rad. Izlazni napon namota TF2 raste. Ovaj se napon vraća na pin 1 TL494 (naponska povratna informacija) preko naponske podjele na R29, R26 i R27, stabilizirajući izlazni napon na 41,2 V. R30 služi kao strujni senzorski otpornik, generirajući pad napona tijekom punjenja. Ovaj napon se vraća preko R11 i R12 na pin 15 TL494 (strujna povratna informacija), održavajući struju punjenja na približno 1,8 A. Osim toga, struja punjenja stvara pad napona na D20, koji se provodi kroz R42 do pina 3 LM324. To uzrokuje da pin 2 emitira visoki napon, osvjetljavajući indikator punjenja, dok pin 7 daje niski napon, gaseći indikator punjenja. Punjač ulazi u fazu punjenja konstantnom strujom. Štoviše, niski napon na pinu 7 smanjuje anodni napon D19. Ovo smanjuje napon na pinu 1 TL494, uzrokujući da maksimalni izlazni napon punjača dosegne 44,8 V. Kada napon baterije poraste na 44,8 V, počinje faza konstantnog napona.

Kada struja punjenja padne na 0,3 A–0,4 A, napon na pinu 3 LM324 opada. Pin 1 daje niski napon, gaseći indikator punjenja. Istovremeno, pin 7 emitira visoki napon, osvjetljavajući indikator napunjenosti. Štoviše, visoki napon na pinu 7 podiže anodni napon D19. Ovo povećava napon na pinu 1 TL494, uzrokujući pad izlaznog napona punjača na 41,2 V. Punjač ulazi u način rada float punjenja.

Primjer:

Punjač. Nakon spajanja napajanja, punjač uopće ne reagira. Međutim, skladišni kondenzator zadržava naboj. Ako se ovdje odmah ne isprazni, može izazvati iznenađujući trzaj, uzrokujući znatnu nelagodu.

Prvo provjerite radi li 13007. Izmjerite srednji napon između dva tranzistora; ako očitava 150 V, problem leži između kondenzatora od 68 μF/400 V i glavnog kruga transformatora. Ako nije 150 V, jedan od dva startna otpornika od 240 K je neispravan. Potonji scenarij je češći. Za krugove 3842, početni otpornik obično postaje beskonačna impedancija; treba provjeriti i dva otpornika od 2,2 ohma.