Principles and Maintenance of Electric Vehicle Chargers

Vanlige elektriske kjøretøyladere kan grovt kategoriseres i to typer basert på kretsstruktur. The first type employs a single-transistor switching power supply driven by the UC3842 to control a field-effect transistor, utilising an LM358 dual operational amplifier to implement a three-stage charging method. 220V AC power is filtered and interference suppressed via the T0 bidirectional filter, rectified by D1 into pulsating DC, then filtered through C11 to produce a stable DC output of approximately 300V. U1 er en TL3842 integrert pulsbreddemodulasjonskrets. Pin 5 serves as the power supply negative terminal, pin 7 as the positive terminal, and pin 6 outputs pulses directly driving the field effect transistor Q1 (K1358). Pin 3 kontrollerer maksimal strømbegrensning; justering av motstanden til R25 (2,5 ohm) modifiserer laderens maksimale strøm. Pin 2 gir spenningstilbakemelding, som muliggjør justering av laderens utgangsspenning. Pin 4 kobles til den eksterne oscillasjonsmotstanden R1 og oscillasjonskondensatoren C1. T1 er den høyfrekvente pulstransformatoren, som tjener tre funksjoner: For det første trapper den ned høyspentpulsene til lavspentpulser; for det andre isolerer den høyspenningen for å forhindre elektrisk støt; For det tredje leverer den driftsstrøm til UC3842. D4 is the high-frequency rectifier diode (16A 60V), C10 is the low-voltage filter capacitor, D5 is the 12V zener diode, and U3 (TL431) is the precision reference voltage source. Sammen med U2 (optokobler 4N35) muliggjør den automatisk regulering av laderens utgangsspenning. Justering av W2 (trimmemotstand) tillater finjustering av ladespenningen. D10 er strømindikatorens LED. D6 er ladeindikatorens LED. R27 er strømfølende motstand (0,1Ω, 5W). Endring av motstandsverdien til W1 justerer laderens flytende ladningsovergangsstrøm (200–300mA).

Ved oppstart er omtrent 300V tilstede over C11. En gren av denne spenningen tilføres Q1 via T1. Den andre grenen når pinne 7 til U1 via R5, C8 og C3, og tvinger U1 til å aktiveres. Pin 6 på U1 sender ut firkantbølgepulser, og aktiverer Q1. Strøm går gjennom R25 til bakken. Samtidig genererer sekundærviklingen til T1 en indusert spenning, som via D3 og R12 gir en pålitelig strømforsyning til U1. Spenningen fra T1s primærvikling likerettes og filtreres gjennom D4 og C10 for å produsere en stabil spenning. En gren av denne spenningen, via D7 (som hindrer omvendt strømflyt fra batteriet tilbake til laderen), lader batteriet. The second branch supplies 12V to the LM358 (dual operational amplifier, pin 1 being power ground, pin 8 being power positive) and its peripheral circuitry via R14, D5, and C9. D9 gir referansespenningen for LM358, som er delt med R26 og R4 for å nå pinnene 2 og 5 på LM358. Under normal lading vises en spenning på omtrent 0,15–0,18V over den øvre terminalen på R27. This voltage is applied to pin 3 of the LM358 via R17, causing a high voltage to be output from pin 1. One branch of this voltage passes through R18, forcing Q2 to conduct and illuminating D6 (red LED). mens en annen gren injiserer inn i pinnene 6 og 7 på LM358, og sender ut en lav spenning som tvinger Q3 til å slå seg av. D10 (grønn LED) slukker, og laderen går inn i konstantstrøm ladefase. When the battery voltage rises to approximately 44.2V, the charger transitions to the constant-voltage charging phase, maintaining an output voltage around 44.2V while the charging current gradually decreases. Når ladestrømmen reduseres til 200mA–300mA, synker spenningen over R27. Spenningen på pinne 3 på LM358 faller under den ved pinne 2, noe som får pin 1 til å gi ut en lav spenning. Q2 slår seg av og D6 slukker. Samtidig gir pin 7 ut en høy spenning. Denne spenningen aktiverer Q3 via én vei, og får D10 til å lyse. En annen vei går via D8 og W1 til tilbakekoblingskretsen, noe som får spenningen til å synke. Laderen går deretter inn i vedlikeholdsladingsfasen. Ladingen avsluttes etter 1–2 timer.

Common faults in chargers fall into three main categories: 1: High-voltage faults 2: Low-voltage faults 3: Faults affecting both high and low voltages. Det primære symptomet på en høyspenningsfeil er at indikatorlampen ikke lyser. Characteristic indicators include: - Blown fuse - Breakdown of rectifier diode D1 - Bulging or bursting of capacitor C11 - Breakdown of transistor Q1 - Open circuit in resistor R25 Short circuit between pin 7 of U1 and ground. Åpen krets i R5, noe som resulterer i ingen oppstartsspenning for U1. Utskifting av disse komponentene bør løse problemet. Hvis pinne 7 på U1 viser over 11V og pinne 8 viser 5V, er U1 i hovedsak funksjonell. Fokustesting bør rettes mot å sjekke for kalde loddeforbindelser på pinnene til Q1 og T1. Skulle Q1 gjentatte ganger bryte sammen uten overoppheting, indikerer dette typisk feil på D2 eller C4. If Q1 breaks down whilst overheating, this generally signifies leakage or short-circuit in the low-voltage section, excessive current, or abnormal pulse waveform at pin 6 of the UC3842. Dette forårsaker betydelig økte koblingstap og varmeutvikling i Q1, noe som fører til overoppheting og utbrenthet. Andre manifestasjoner av høyspenningsfeil inkluderer flimring av indikatorlys, lav og ustabil utgangsspenning. These are typically caused by poor soldering at T1's pins, open circuits in D3 or R12, or lack of operating power to the TL3842 and its peripheral circuitry. En sjelden høyspenningsfeil manifesterer seg som for høy utgangsspenning over 120V. Dette er vanligvis forårsaket av U2-feil, en åpen krets i R13, eller sammenbrudd av U3, som trekker ned spenningen ved pin 2 på U1 og får pin 6 til å sende ut for brede pulser. Langvarig drift under disse forholdene må unngås, da det vil skade lavspentkretsene alvorlig.

Most low-voltage faults stem from reverse polarity connection between charger and battery terminals, causing R27 to burn out and the LM358 to break down. Symptomene inkluderer en kontinuerlig tent rød indikator, ikke tent grønn indikator, lav utgangsspenning eller utgangsspenning som nærmer seg 0V. Utskifting av de nevnte komponentene vil løse problemet. I tillegg kan utgangsspenningsdrift på grunn av W2-oscillasjon forekomme. If the output voltage is excessively high, the battery may overcharge, leading to severe dehydration, overheating, and ultimately thermal runaway causing an explosion. Motsatt vil en for lav utgangsspenning føre til underlading.

When faults occur in both high and low voltage circuits, conduct a comprehensive inspection of all diodes, transistors, optocouplers (4N35), field-effect transistors, electrolytic capacitors, integrated circuits, and resistors R25, R5, R12, R27—particularly D4 (16A 60V fast recovery diode) and C10 (63V 470μF) – før oppstart. Unngå blindt bruk av strøm, noe som kan utvide feilomfanget ytterligere. Noen ladere har omvendt polaritet og kortslutningsbeskyttelse på utgangstrinnet. Dette legger i hovedsak et relé til utgangskretsen; under omvendt polaritet eller kortslutningsforhold fungerer ikke reléet, noe som forhindrer spenningsutgang fra laderen.

Andre ladere har også omvendt polaritet og kortslutningsbeskyttelse, selv om prinsippet deres skiller seg fra den nevnte designen. Lavspenningskretsen deres henter oppstartsspenningen fra batteriet som lades og har en diode (beskyttelse mot omvendt polaritet). Når strømforsyningen er riktig aktivert, leverer laderen lavspentdriftskraften. Kontrollbrikken i slike ladere er typisk basert på TL494, som driver to 13007 høyspenttransistorer. Kombinert med LM324 (fire operasjonsforsterkere) oppnår dette tre-trinns lading.

220V AC likrettes via D1-D4 og filtreres av C5 for å gi omtrent 300V DC. Denne spenningen lader C4, og danner startstrømmen gjennom TF1s høyspenningsvikling, TF2s primærvikling og V2. Tilbakemeldingsviklingen til TF2 genererer en indusert spenning, som får V1 og V2 til å lede vekselvis. Følgelig produseres en spenning i lavspentforsyningsviklingen til TF1. Denne spenningen blir likt opp via D9 og D10, filtrert av C8, og leverer strøm til komponenter som TL494, LM324, V3 og V4. På dette stadiet forblir utgangsspenningen relativt lav. Ved aktivering sender TL494 vekselvis ut pulser fra pinne 8 og 11, og driver V3 og V4. Disse pulsene, via TF2-tilbakemeldingsviklingen, begeistrer V1 og V2. Dette går over V1 og V2 fra selvsvingende til kontrollert drift. Utgangsviklingsspenningen til TF2 stiger. This voltage is fed back to pin 1 of the TL494 (voltage feedback) via voltage division across R29, R26, and R27, stabilising the output voltage at 41.2V. R30 fungerer som strømfølende motstand, og genererer et spenningsfall under lading. Denne spenningen føres tilbake via R11 og R12 til pinne 15 på TL494 (strømtilbakemelding), og opprettholder ladestrømmen på omtrent 1,8A. I tillegg skaper ladestrømmen et spenningsfall over D20, som ledes gjennom R42 til pinne 3 på LM324. Dette får pin 2 til å sende ut en høy spenning, som lyser opp ladeindikatoren, mens pinne 7 gir ut en lav spenning, og slukker flyteladningsindikatoren. Laderen går inn i konstant-strøm ladefase. Dessuten trekker lavspenningen ved pinne 7 ned anodespenningen til D19. Dette reduserer spenningen ved pin 1 på TL494, noe som fører til at laderens maksimale utgangsspenning når 44,8V. Når batterispenningen stiger til 44,8V, starter konstantspenningsfasen.

Når ladestrømmen synker til 0,3A–0,4A, synker spenningen ved pin 3 på LM324. Pin 1 gir ut en lav spenning, og slukker ladeindikatoren. Samtidig gir pin 7 ut en høyspenning, som lyser opp flytladningsindikatoren. Dessuten øker høyspenningen ved pinne 7 anodespenningen til D19. Dette øker spenningen ved pin 1 på TL494, noe som fører til at laderens utgangsspenning synker til 41,2V. Laderen går inn i flytende lademodus.

Eksempel:

Lader. Når du kobler til strømforsyningen, gir laderen ingen respons. Lagringskondensatoren beholder imidlertid ladningen. Hvis den ikke slippes ut umiddelbart her, kan den gi et oppsiktsvekkende støt, som forårsaker betydelig ubehag.

Sjekk først om 13007 er funksjonell. Mål midtpunktspenningen mellom de to transistorene; hvis den viser 150V, ligger problemet mellom 68μF/400V kondensatoren og hovedtransformatorkretsen. Hvis ikke 150V, er en av de to 240K oppstartsmotstandene defekt. Sistnevnte scenario er mer vanlig. For 3842 kretser blir oppstartsmotstanden typisk en uendelig impedans; de to 2,2 ohm motstandene bør også sjekkes.