전기차 충전기의 원리와 유지관리

일반적인 전기차 충전기는 회로 구조에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 첫 번째 유형은 UC3842로 구동되는 단일 트랜지스터 스위칭 전원 공급 장치를 사용하여 전계 효과 트랜지스터를 제어하고 LM358 이중 연산 증폭기를 활용하여 3단계 충전 방법을 구현합니다. 220V AC 전력은 T0 양방향 필터를 통해 필터링되고 간섭이 억제되며, D1에 의해 맥동 DC로 정류된 다음 C11을 통해 필터링되어 약 300V의 안정적인 DC 출력을 생성합니다. U1은 TL3842 펄스 폭 변조 집적 회로입니다. 핀 5는 전원 공급 장치 음극 단자 역할을 하고, 핀 7은 양극 단자 역할을 하며, 핀 6은 전계 효과 트랜지스터 Q1(K1358)을 직접 구동하는 펄스를 출력합니다. 핀 3은 최대 전류 제한을 제어합니다. R25(2.5옴)의 저항을 조정하면 충전기의 최대 전류가 수정됩니다. 핀 2는 전압 피드백을 제공하여 충전기의 출력 전압을 조정할 수 있습니다. 핀 4는 외부 발진 저항 R1과 발진 커패시터 C1에 연결됩니다. T1은 세 가지 기능을 제공하는 고주파 펄스 변압기입니다. 첫째, 고전압 펄스를 저전압 펄스로 강압합니다. 둘째, 감전을 방지하기 위해 고전압을 분리합니다. 셋째, UC3842에 동작전원을 공급한다. D4는 고주파 정류기 다이오드(16A 60V), C10은 저전압 필터 커패시터, D5는 12V 제너 다이오드, U3(TL431)은 정밀 기준 전압 소스입니다. U2(광커플러 4N35)와 함께 충전기 출력 전압을 자동으로 조정할 수 있습니다. W2(트리밍 저항기)를 조정하면 충전기 전압을 미세 조정할 수 있습니다. D10은 전원 표시 LED입니다. D6은 충전 표시 LED입니다. R27은 전류 감지 저항(0.1Ω, 5W)입니다. W1의 저항 값을 변경하면 충전기의 부동 충전 전환 임계값 전류(200~300mA)가 조정됩니다.

전원을 켜면 C11 전체에 약 300V가 흐릅니다. 이 전압의 한 가지가 T1을 통해 Q1에 적용됩니다. 두 번째 분기는 R5, C8 및 C3을 통해 U1의 핀 7에 도달하여 U1을 활성화합니다. U1의 핀 6은 구형파 펄스를 출력하여 Q1을 활성화합니다. 전류는 R25를 통해 접지로 흐릅니다. 동시에 T1의 2차 권선은 D3 및 R12를 통해 U1에 안정적인 전원 공급을 제공하는 유도 전압을 생성합니다. T1의 1차 권선 전압은 D4 및 C10을 통해 정류 및 필터링되어 안정적인 전압을 생성합니다. 이 전압의 한 분기는 D7(배터리에서 충전기로 역전류 흐름을 방지함)을 통해 배터리를 충전합니다. 두 번째 분기는 R14, D5 및 C9를 통해 LM358(이중 연산 증폭기, 핀 1은 전원 접지, 핀 8은 전원 양극) 및 주변 회로에 12V를 공급합니다. D9는 LM358에 대한 기준 전압을 제공하며, 이는 R26과 R4로 나누어 LM358의 핀 2와 5에 도달합니다. 정상 충전 중에는 R27의 상단 단자에 약 0.15~0.18V의 전압이 나타납니다. 이 전압은 R17을 통해 LM358의 핀 3에 적용되어 핀 1에서 고전압이 출력됩니다. 이 전압의 한 가지가 R18을 통과하여 Q2가 전도되고 D6(빨간색 LED)이 켜집니다. 반면 다른 분기는 LM358의 핀 6과 7에 주입되어 Q3을 강제로 끄는 저전압을 출력합니다. D10(녹색 LED)이 꺼지고 충전기는 정전류 충전 단계로 들어갑니다. 배터리 전압이 약 44.2V까지 상승하면 충전기는 정전압 충전 단계로 전환되어 출력 전압을 44.2V 정도 유지하면서 충전 전류는 점차 감소합니다. 충전 전류가 200mA~300mA로 감소하면 R27의 전압이 감소합니다. LM358의 핀 3의 전압은 핀 2의 전압보다 낮아져 핀 1이 낮은 전압을 출력하게 됩니다. Q2가 꺼지고 D6이 꺼집니다. 동시에 핀 7은 고전압을 출력합니다. 이 전압은 하나의 경로를 통해 Q3을 활성화하여 D10이 빛나게 합니다. 또 다른 경로는 D8 및 W1을 통해 피드백 회로로 이동하여 전압을 감소시킵니다. 그런 다음 충전기는 세류 충전 단계로 들어갑니다. 충전은 1~2시간 후에 완료됩니다.

충전기의 일반적인 오류는 세 가지 주요 범주로 분류됩니다. 1: 고전압 오류 2: 저전압 오류 3: 고전압과 저전압 모두에 영향을 미치는 오류. 고전압 결함의 주요 증상은 표시등이 켜지지 않는 것입니다. 특성 표시기는 다음과 같습니다. - 퓨즈 끊어짐 - 정류기 다이오드 D1 고장 - 커패시터 C11의 부풀어오르거나 파열 - 트랜지스터 Q1 고장 - 저항기 R25의 개방 회로 U1의 핀 7과 접지 사이의 단락. R5의 개방 회로로 인해 U1에 시동 전압이 발생하지 않습니다. 이러한 구성 요소를 교체하면 문제가 해결됩니다. U1의 핀 7에 11V 이상이 표시되고 핀 8에 5V가 표시되면 U1은 기본적으로 작동하는 것입니다. 집중 테스트는 Q1과 T1 핀의 콜드 솔더 조인트를 확인하는 데 중점을 두어야 합니다. 과열 없이 Q1이 반복적으로 고장나는 경우 이는 일반적으로 D2 또는 C4의 고장을 나타냅니다. 과열로 인해 Q1이 고장나는 경우 이는 일반적으로 저전압 섹션의 누출 또는 단락, 과도한 전류 또는 UC3842 핀 6의 비정상적인 펄스 파형을 의미합니다. 이로 인해 1분기에 스위칭 손실과 발열이 크게 증가하여 과열 및 소손이 발생합니다. 고전압 결함의 다른 징후로는 표시등 깜박임, 낮고 불안정한 출력 전압 등이 있습니다. 이는 일반적으로 T1 핀의 납땜 불량, D3 또는 R12의 개방 회로, TL3842 및 주변 회로에 대한 작동 전력 부족으로 인해 발생합니다. 드문 고전압 오류는 120V를 초과하는 지나치게 높은 출력 전압으로 나타납니다. 이는 일반적으로 U2 오류, R13의 개방 회로 또는 U1의 핀 2의 전압을 낮추고 핀 6이 지나치게 넓은 펄스를 출력하는 U3의 고장으로 인해 발생합니다. 이러한 조건에서 장시간 작동을 피해야 합니다. 저전압 회로가 심각하게 손상될 수 있기 때문입니다.

대부분의 저전압 오류는 충전기와 배터리 단자 사이의 역극성 연결로 인해 발생하며 이로 인해 R27이 소손되고 LM358이 파손됩니다. 증상으로는 계속 켜져 있는 빨간색 표시등, 꺼진 녹색 표시등, 낮은 출력 전압 또는 0V에 접근하는 출력 전압 등이 있습니다. 앞서 언급한 구성 요소를 교체하면 문제가 해결됩니다. 또한 W2 발진으로 인해 출력 전압 드리프트가 발생할 수 있습니다. 출력 전압이 지나치게 높으면 배터리가 과충전되어 심각한 탈수, 과열, 궁극적으로 열 폭주로 이어져 폭발할 수 있습니다. 반대로 출력 전압이 너무 낮으면 과충전이 발생합니다.

고전압 및 저전압 회로 모두에서 오류가 발생하면 전원을 켜기 전에 모든 다이오드, 트랜지스터, 광커플러(4N35), 전계 효과 트랜지스터, 전해 커패시터, 집적 회로 및 저항기 R25, R5, R12, R27, 특히 D4(16A 60V 고속 복구 다이오드) 및 C10(63V 470μF)에 대한 포괄적인 검사를 수행하십시오. 맹목적으로 전원을 공급하지 마십시오. 그러면 오류 범위가 더욱 확대될 수 있습니다. 일부 충전기에는 출력단에 역극성 및 단락 보호 기능이 통합되어 있습니다. 이는 기본적으로 출력 회로에 릴레이를 추가합니다. 역극성 또는 단락 상태에서는 릴레이가 작동하지 않아 충전기에서 전압이 출력되지 않습니다.

다른 충전기에도 역극성 및 단락 보호 기능이 있지만 그 원리는 앞서 언급한 설계와 다릅니다. 저전압 회로는 충전 중인 배터리에서 시동 전압을 끌어오고 다이오드(역극성 보호)를 통합합니다. 전원 공급 장치가 제대로 활성화되면 충전기는 저전압 작동 전원을 공급합니다. 이러한 충전기의 제어 칩은 일반적으로 TL494를 기반으로 하며 두 개의 13007 고전압 트랜지스터를 구동합니다. LM324(4개의 연산 증폭기)와 결합하면 3단계 충전이 가능합니다.

220V AC는 D1-D4를 통해 정류되고 C5로 필터링되어 약 300V DC를 생성합니다. 이 전압은 C4를 충전하여 TF1의 고전압 권선, TF2의 1차 권선 및 V2를 통해 시동 전류를 형성합니다. TF2의 피드백 권선은 유도 전압을 생성하여 V1과 V2가 교대로 전도되도록 합니다. 결과적으로 TF1의 저전압 공급 권선에 전압이 생성됩니다. 이 전압은 D9 및 D10을 통해 정류되고 C8로 필터링되어 TL494, LM324, V3 및 V4와 같은 구성 요소에 전원을 공급합니다. 이 단계에서 출력 전압은 상대적으로 낮게 유지됩니다. 활성화되면 TL494는 핀 8과 11에서 펄스를 교대로 출력하여 V3과 V4를 구동합니다. TF2 피드백 권선을 통해 이러한 펄스는 V1과 V2를 자극합니다. 이는 V1과 V2를 자체 진동에서 제어된 작동으로 전환합니다. TF2의 출력 권선 전압이 상승합니다. 이 전압은 R29, R26 및 R27의 전압 분배를 통해 TL494(전압 피드백)의 핀 1로 피드백되어 출력 전압을 41.2V로 안정화합니다. R30은 전류 감지 저항기 역할을 하여 충전 중에 전압 강하를 발생시킵니다. 이 전압은 R11 및 R12를 통해 TL494의 핀 15(전류 피드백)로 피드백되어 충전 전류를 약 1.8A로 유지합니다. 또한 충전 전류는 D20 전체에 전압 강하를 생성하며 이는 R42를 통해 LM324의 핀 3으로 전도됩니다. 이로 인해 핀 2가 고전압을 출력하여 충전 표시기가 켜지고 핀 7이 저전압을 출력하여 플로트 충전 표시기가 꺼집니다. 충전기는 정전류 충전 단계로 들어갑니다. 게다가 핀 7의 낮은 전압은 D19의 양극 전압을 끌어내립니다. 이렇게 하면 TL494 핀 1의 전압이 감소하여 충전기의 최대 출력 전압이 44.8V에 도달하게 됩니다. 배터리 전압이 44.8V로 상승하면 정전압 단계가 시작됩니다.

충전 전류가 0.3A~0.4A로 떨어지면 LM324 핀 3의 전압이 감소합니다. 핀 1은 저전압을 출력하여 충전 표시기를 끕니다. 동시에 핀 7은 고전압을 출력하여 플로트 충전 표시기를 켭니다. 게다가 핀 7의 고전압은 D19의 애노드 전압을 높입니다. 이로 인해 TL494 핀 1의 전압이 증가하여 충전기의 출력 전압이 41.2V로 감소합니다. 충전기가 부동 충전 모드로 들어갑니다.

예:

충전기. 전원을 연결해도 충전기가 아무런 반응을 보이지 않습니다. 그러나 저장 커패시터는 전하를 유지합니다. 여기서 즉시 배출하지 않으면 놀라운 충격을 주어 상당한 불편함을 유발할 수 있습니다.

먼저 13007이 작동하는지 확인하십시오. 두 트랜지스터 사이의 중간점 전압을 측정합니다. 150V로 표시되면 68μF/400V 커패시터와 주 변압기 회로 사이에 문제가 있는 것입니다. 150V가 아닌 경우 240K 시동 저항기 2개 중 하나에 결함이 있는 것입니다. 후자의 시나리오가 더 일반적입니다. 3842 회로의 경우 시동 저항은 일반적으로 무한 임피던스가 됩니다. 두 개의 2.2옴 저항도 확인해야 합니다.