電動自行車自燃分析（二）

葉震濤　黃曉東

（國家輕型電動車及電池產品質量監督檢驗中心 無錫214101）

摘要：部分裝有報警器的電動自行車，控制器的電源正極脫落，電機存在轉動的缺陷。通過電路分析，找到是由MOS管內部的保護二級管造成的，提出改進方案。

關鍵字：電動自行車;報警器;免鑰匙啟動;MOS管;缺陷

在電動自行車自燃調研中，無錫市金超威新能源科技有限公司反饋：裝有報警器的電動自行車，其控制器的電源正極斷開，打開電源鎖，轉動調速轉把，電機存在轉動的現象。為此我們開展了調研分析，發現這一缺陷普遍存在，情況描述如下：

1 報警器工作原理

報警器功能是當車人分離時，能夠通過遙控器尋車;當非車主移動電動自行車，電動自行車振動或后輪轉動時，報警器發出聲光報警，警告偷盜或誤操作人。其中聲報警是通過其自帶的喇叭發出聲音信號;光報警是報警器電路連通轉向燈，通過轉向燈閃爍實現報警。

報警器的電路一般連接5根電線。電源輸入部分有電源正極、電源負極，可以使報警器正常工作;信號監測部分有電機傳感器信號線，監測電機是否有異常移動;信號輸出部分有控制信號線，實施鎖死電機;信號輸出部分還有電源鎖控線，可以讓電動自行車免鑰匙啟動和運行。報警器企業基于標準化的考慮，市場銷售的報警器均有“免鑰匙啟動”功能。

2 電路分析

2.1 報警器的電源鎖電路

報警器的電源鎖電路通過MOS管控制實現其通斷。MOS管有三個端子：柵極（G）、源極（S）、漏極（D）^[1]。通常源極S連接電源正極線、漏極D連接電源鎖控線（正極）。

遙控器發送“免鑰匙啟動”信號給MOS管;MOS管的柵極G接受信號后，控制MOS管的源極S與漏極D電流的通斷。當源極S與漏極D連通，“電源正極線”電流流入“電源鎖控線”電路。于是電路跨越電動自行車的電源鑰匙，給整車供電。MOS管還在源極S和漏極D之間連接一個二極管，使漏極D的電壓可以通過該二極管流向源極S。二極管起到保護MOS管作用，避免漏極電壓過高，反向擊穿MOS管。

2.2 控制器電路

報警器的輸入輸出電線一般與控制器連接，其導線截面積不超過0.5mm²。其電源正極線、電源負極線、電源鎖控線與控制器連接，控制器僅僅提供了一個整車電路連接的通道，沒有接入控制器內部電路。

2.3 整車電路

在正常情況下，報警器與控制器的輸出端相連，通過控制器的動力線供電，輸出連接報警喇叭、鎖控線、振動傳感器等感應和發聲裝置。

在實際使用過程中，控制器的電源線通過接線柱，采用螺母與電源連接。在工作過程中，工作電流導致接線柱發熱，金屬熱脹冷縮使緊固螺母逐漸松動;在行駛過程中，道路顛簸，振動令緊固螺母逐漸松動;還有螺紋的配合、緊固力矩、止退效果等原因，使控制器的電源線與電源之間時連時斷，直至斷開。

當出現這一異常情況時，電池電源正極從電源鎖控線逆向流入報警器，從報警器電源正極線流出，從控制器正極線流入控制器，控制器能夠“正常”工作。

查詢GB/T 26846-2011《電動自行車用電機和控制器的引出線及接插件》標準，截面積為0.5mm²的導線，其峰值載流量為9.5A^[2]。而控制器的限流值一般在30A左右，其工作電流超過10A，這一電流流經報警器的電源正極線、電源鎖控線。這些導線無法承載動力電路的電流.報警器輸出線熱融化，進而發生自燃事故。

3 試驗分析

根據調查顯示，個別規模企業在2016年前已發現了此類問題，并改進技術方案，目前已解決了電路設計缺陷。但中小型企業還在使用這類結構。為證實情況是否屬實，我們從購買的一批電動自行車中，隨機抽取了4款裝有報警器的電動自行車，其生產企業均屬于中小規模企業。試驗結果顯示4款電動自行車均存在缺陷，即控制器電源線脫落，電機繼續運轉。由此推測，中小規模企業普遍存在這一缺陷。

4 改進方案

4.1 取消鎖控線

報警器的“免鑰匙啟動”無實際意義，消費者幾乎不用，這僅僅是宣傳的噱頭;無需為華而不實的功能買單。

4.2 改進電路

（1）增加二極管。實現鎖控線單向導通，電流不會逆流至電源正極線;增加這一電路，需要考慮在實際使用過程中，大燈、尾燈未關閉，“免鑰匙啟動”功能的瞬間啟動，工作電流將沖擊報警器的二極管，如果功率配置過低，將導致二極管擊穿。

（2）更換繼電器。繼電器是一種根據信號的變化來接通或斷開控制電路，實現自動控制和保護電器部件^[3]，無逆向導通的電路，可替換MOS管。

4.3 使用防松螺母

控制器接線柱的緊固，一般采用止退螺母、法蘭螺母、裝配彈墊等方式防松。雖然通過試驗顯示，這些結構均能起到防松作用;但從有效性分析，建議使用止退螺母，并注意接線柱螺柱的結構和配合。

4.4 增加熔斷器

增加熔斷器可避免報警器故障，引起報警電路短路，進而造成整車自燃的事故。

5 結語

本次調研完善了報警器電氣電路的分析和改進方案，還原了報警器缺陷導致自燃的原因。（感謝江蘇新日電動車股份有限公司、無錫市晶匯電子有公司等公司的大力支持！）

參考文獻：

[1] Adel S.Sedra，Kenneth C.Smith.微電子電路[M].北京：電子工業出版社，2006

[2]全國自行車標準化中心.電動自行車用電機和控制器的引出線及接插件：GB/T 26846-201 1 [S]。北京：中國標準出版社，

2011

[3]封孝輝，王長利.現代電氣控制及PLC[M].北京：國防工業出版社，2013