Principes en onderhoud van opladers voor elektrische voertuigen

Gemeenschappelijke opladers voor elektrische voertuigen kunnen grofweg in twee typen worden onderverdeeld op basis van de circuitstructuur. Het eerste type maakt gebruik van een schakelende voeding met één transistor, aangestuurd door de UC3842 om een ​​veldeffecttransistor te besturen, en maakt gebruik van een LM358 dubbele operationele versterker om een ​​drietraps oplaadmethode te implementeren. 220 V AC-stroom wordt gefilterd en interferentie onderdrukt via het bidirectionele T0-filter, gelijkgericht door D1 in pulserende DC en vervolgens gefilterd door C11 om een ​​stabiele DC-uitgang van ongeveer 300 V te produceren. U1 is een geïntegreerde TL3842-pulsbreedtemodulatieschakeling. Pen 5 dient als de negatieve aansluiting van de voeding, pen 7 als de positieve aansluiting, en pen 6 voert pulsen uit die de veldeffecttransistor Q1 (K1358) rechtstreeks aandrijven. Pin 3 regelt de maximale stroombegrenzing; het aanpassen van de weerstand van R25 (2,5 ohm) wijzigt de maximale stroom van de lader. Pin 2 geeft spanningsfeedback, waardoor aanpassing van de uitgangsspanning van de lader mogelijk is. Pen 4 wordt aangesloten op de externe oscillatieweerstand R1 en oscillatiecondensator C1. T1 is de hoogfrequente pulstransformator en heeft drie functies: ten eerste worden de hoogspanningspulsen omgezet in laagspanningspulsen; ten tweede isoleert het de hoogspanning om elektrische schokken te voorkomen; Ten derde levert het bedrijfsstroom aan de UC3842. D4 is de hoogfrequente gelijkrichterdiode (16A 60V), C10 is de laagspanningsfiltercondensator, D5 is de 12V zenerdiode en U3 (TL431) is de nauwkeurige referentiespanningsbron. Samen met U2 (optocoupler 4N35) maakt het een automatische regeling van de uitgangsspanning van de lader mogelijk. Door W2 (afregelweerstand) aan te passen, kunt u de laadspanning nauwkeurig afstellen. D10 is de stroomindicator-LED. D6 is de oplaadindicator-LED. R27 is de stroomdetectieweerstand (0,1Ω, 5W). Door de weerstandswaarde van W1 te wijzigen, wordt de overgangsdrempelstroom van de lader aangepast (200–300 mA).

Bij het inschakelen is er ongeveer 300 V aanwezig op C11. Eén tak van deze spanning wordt via T1 aan Q1 toegevoerd. De tweede tak bereikt pin 7 van U1 via R5, C8 en C3, waardoor U1 gedwongen wordt te activeren. Pen 6 van U1 voert blokgolfpulsen uit, waardoor Q1 wordt geactiveerd. Stroom vloeit door R25 naar aarde. Tegelijkertijd genereert de secundaire wikkeling van T1 een geïnduceerde spanning, die via D3 en R12 een betrouwbare stroomvoorziening aan U1 levert. De spanning van de primaire wikkeling van T1 wordt gelijkgericht en gefilterd door D4 en C10 om een ​​stabiele spanning te produceren. Eén tak van deze spanning, via D7 (die tegengestelde stroom van de accu terug naar de lader verhindert), laadt de accu op. De tweede tak levert 12V aan de LM358 (dubbele operationele versterker, pin 1 is stroomaarde, pin 8 is vermogen positief) en zijn randcircuits via R14, D5 en C9. D9 levert de referentiespanning voor de LM358, die wordt gedeeld door R26 en R4 om pin 2 en 5 van de LM358 te bereiken. Tijdens normaal opladen verschijnt er een spanning van ongeveer 0,15–0,18 V over de bovenste aansluiting van R27. Deze spanning wordt via R17 op pin 3 van de LM358 aangelegd, waardoor er een hoge spanning wordt afgegeven vanaf pin 1. Eén tak van deze spanning gaat door R18, waardoor Q2 wordt gedwongen te geleiden en D6 (rode LED) verlicht. terwijl een andere tak in pin 6 en 7 van de LM358 injecteert, waardoor een lage spanning wordt afgegeven die Q3 dwingt uit te schakelen. D10 (groene LED) dooft en de lader gaat naar de laadfase met constante stroom. Wanneer de accuspanning stijgt tot ongeveer 44,2 V, gaat de lader over naar de laadfase met constante spanning, waarbij een uitgangsspanning van ongeveer 44,2 V wordt gehandhaafd terwijl de laadstroom geleidelijk afneemt. Wanneer de laadstroom afneemt tot 200 mA–300 mA, neemt de spanning over R27 af. De spanning op pin 3 van de LM358 valt onder die op pin 2, waardoor pin 1 een lage spanning afgeeft. Q2 wordt uitgeschakeld en D6 dooft. Tegelijkertijd geeft pin 7 een hoge spanning af. Deze spanning activeert Q3 via één pad, waardoor D10 gaat branden. Een ander pad loopt via D8 en W1 naar het terugkoppelcircuit, waardoor de spanning afneemt. De lader komt dan in de druppellaadfase. Het opladen eindigt na 1 à 2 uur.

Veelvoorkomende fouten in laders vallen in drie hoofdcategorieën: 1: Hoogspanningsfouten 2: Laagspanningsfouten 3: Fouten die zowel hoge als lage spanningen beïnvloeden. Het belangrijkste symptoom van een hoogspanningsstoring is dat het indicatielampje niet gaat branden. Karakteristieke indicatoren zijn onder meer: ​​- Doorgebrande zekering - Doorslag van gelijkrichterdiode D1 - Uitpuilen of barsten van condensator C11 - Doorslag van transistor Q1 - Open circuit in weerstand R25 Kortsluiting tussen pin 7 van U1 en aarde. Open circuit in R5, waardoor er geen opstartspanning voor U1 ontstaat. Het vervangen van deze componenten zou het probleem moeten oplossen. Als pin 7 van U1 meer dan 11 V aangeeft en pin 8 5 V, is U1 in wezen functioneel. Focustesten moeten gericht zijn op het controleren op koude soldeerverbindingen op de pinnen van Q1 en T1. Mocht Q1 herhaaldelijk uitvallen zonder oververhitting, dan duidt dit doorgaans op een storing van D2 of C4. Als Q1 kapot gaat tijdens oververhitting, betekent dit doorgaans lekkage of kortsluiting in het laagspanningsgedeelte, overmatige stroom of een abnormale pulsgolfvorm op pin 6 van de UC3842. Dit veroorzaakt aanzienlijk hogere schakelverliezen en warmteontwikkeling in het eerste kwartaal, wat leidt tot oververhitting en burn-out. Andere manifestaties van hoogspanningsfouten zijn onder meer het flikkeren van het indicatielampje en een lage en onstabiele uitgangsspanning. Deze worden meestal veroorzaakt door slecht solderen op de pinnen van T1, open circuits in D3 of R12, of een gebrek aan bedrijfsvermogen naar de TL3842 en de randcircuits. Een zeldzame hoogspanningsfout manifesteert zich als een te hoge uitgangsspanning van meer dan 120 V. Dit wordt meestal veroorzaakt door een storing in U2, een open circuit in R13 of een defect aan U3, waardoor de spanning op pin 2 van U1 omlaag gaat en ervoor zorgt dat pin 6 te brede pulsen afgeeft. Langdurig gebruik onder deze omstandigheden moet worden vermeden, omdat dit de laagspanningscircuits ernstig zal beschadigen.

De meeste laagspanningsfouten komen voort uit een omgekeerde polariteitsverbinding tussen de lader en de accupolen, waardoor R27 doorbrandt en de LM358 kapot gaat. Symptomen zijn onder meer een continu brandende rode indicator, een niet-verlichte groene indicator, een lage uitgangsspanning of een uitgangsspanning die de 0V nadert. Vervanging van de bovengenoemde componenten zal het probleem oplossen. Bovendien kan er een drift in de uitgangsspanning optreden als gevolg van W2-oscillatie. Als de uitgangsspanning te hoog is, kan de batterij overladen worden, wat kan leiden tot ernstige uitdroging, oververhitting en uiteindelijk een thermische runaway die een explosie veroorzaakt. Omgekeerd zal een te lage uitgangsspanning leiden tot onderlading.

Als er fouten optreden in zowel hoog- als laagspanningscircuits, voer dan een uitgebreide inspectie uit van alle diodes, transistors, optocouplers (4N35), veldeffecttransistors, elektrolytische condensatoren, geïntegreerde schakelingen en weerstanden R25, R5, R12, R27, vooral D4 (16A 60V snelhersteldiode) en C10 (63V 470μF), voordat u de stroom inschakelt. Vermijd het blindelings toepassen van macht, omdat dit de omvang van de fout verder kan vergroten. Sommige laders zijn voorzien van beveiliging tegen omgekeerde polariteit en kortsluiting in de uitgangstrap. Dit voegt in wezen een relais toe aan het uitgangscircuit; tijdens omgekeerde polariteit of kortsluiting werkt het relais niet, waardoor de spanningsuitgang van de lader wordt verhinderd.

Andere laders zijn ook voorzien van omgekeerde polariteit en kortsluitbeveiliging, hoewel hun principe verschilt van het bovengenoemde ontwerp. Hun laagspanningscircuit haalt zijn opstartspanning uit de batterij die wordt opgeladen en is voorzien van een diode (beveiliging tegen omgekeerde polariteit). Zodra de voeding correct is geactiveerd, levert de lader de laagspanningsstroom. De besturingschip in dergelijke laders is doorgaans gebaseerd op de TL494 en stuurt twee 13007 hoogspanningstransistors aan. Gecombineerd met de LM324 (vier operationele versterkers) wordt een drietrapslading bereikt.

De 220V AC wordt gelijkgericht via D1-D4 en gefilterd door C5 om ongeveer 300V DC op te leveren. Deze spanning laadt C4 op en vormt de startstroom via de hoogspanningswikkeling van TF1, de primaire wikkeling van TF2 en V2. De feedbackwikkeling van TF2 genereert een geïnduceerde spanning, waardoor V1 en V2 afwisselend gaan geleiden. Dientengevolge wordt er een spanning opgewekt in de laagspanningsvoedingswikkeling van TF1. Deze spanning wordt gelijkgericht via D9 en D10, gefilterd door C8 en levert stroom aan componenten als TL494, LM324, V3 en V4. In dit stadium blijft de uitgangsspanning relatief laag. Bij activering geeft de TL494 afwisselend pulsen af ​​vanaf pin 8 en 11, waardoor V3 en V4 worden aangestuurd. Deze pulsen wekken, via de TF2-feedbackwikkeling, V1 en V2 op. Hierdoor gaan V1 en V2 over van zelfoscillerende naar gecontroleerde werking. De uitgangswikkelspanning van TF2 stijgt. Deze spanning wordt via spanningsdeling over R29, R26 en R27 teruggekoppeld naar pin 1 van de TL494 (spanningsfeedback), waardoor de uitgangsspanning op 41,2 V wordt gestabiliseerd. R30 dient als stroomdetectieweerstand en genereert tijdens het opladen een spanningsval. Deze spanning wordt via R11 en R12 teruggekoppeld naar pin 15 van de TL494 (stroomfeedback), waardoor de laadstroom op ongeveer 1,8A blijft. Bovendien zorgt de laadstroom voor een spanningsval over D20, die via R42 naar pin 3 van de LM324 wordt geleid. Dit zorgt ervoor dat pin 2 een hoge spanning afgeeft, waardoor de laadindicator verlicht wordt, terwijl pin 7 een lage spanning afgeeft, waardoor de druppellaadindicator uitdooft. De lader gaat naar de laadfase met constante stroom. Bovendien trekt de lage spanning op pin 7 de anodespanning van D19 naar beneden. Hierdoor wordt de spanning op pin 1 van de TL494 verlaagd, waardoor de maximale uitgangsspanning van de lader 44,8 V bereikt. Wanneer de accuspanning stijgt tot 44,8 V, begint de fase met constante spanning.

Wanneer de laadstroom daalt naar 0,3A–0,4A, neemt de spanning op pin 3 van de LM324 af. Pin 1 geeft een lage spanning af, waardoor de oplaadindicator uitgaat. Tegelijkertijd geeft pin 7 een hoge spanning af, waardoor de float-laadindicator verlicht wordt. Bovendien verhoogt de hoge spanning op pin 7 de anodespanning van D19. Hierdoor wordt de spanning op pin 1 van de TL494 verhoogd, waardoor de uitgangsspanning van de lader afneemt naar 41,2V. De lader gaat naar de float-laadmodus.

Voorbeeld:

Oplader. Bij het aansluiten van de voeding geeft de lader geen enkele reactie. De opslagcondensator behoudt echter lading. Als het hier niet onmiddellijk wordt afgevoerd, kan het een verrassende schok veroorzaken, die aanzienlijk ongemak veroorzaakt.

Controleer eerst of de 13007 functioneert. Meet de middelpuntspanning tussen de twee transistors; als er 150 V wordt aangegeven, ligt het probleem tussen de 68 μF/400 V-condensator en het hoofdtransformatorcircuit. Als er geen 150V is, is een van de twee opstartweerstanden van 240K defect. Dit laatste scenario komt vaker voor. Voor 3842-circuits wordt de opstartweerstand doorgaans een oneindige impedantie; de twee weerstanden van 2,2 ohm moeten ook worden gecontroleerd.