电动自行车自燃分析(二)——报警器缺陷

　　摘要：部分装有报警器的电动自行车，控制器的电源正极脱落，电机存在转动的缺陷‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。通过电路分析，找到是由MOS管内部的保护二级管造成的，提出改进方案‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　关键字：电动自行车;报警器;免钥匙启动;MOS管;缺陷

　　在电动自行车自燃调研中，无锡市金超威新能源科技有限公司反馈：装有报警器的电动自行车，其控制器的电源正极断开，打开电源锁，转动调速转把，电机存在转动的现象‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。为此我们开展了调研分析，发现这一缺陷普遍存在，情况描述如下：

　　1报警器工作原理

　　报警器功能是当车人分离时，能够通过遥控器寻车;当非车主移动电动自行车，电动自行车振动或后轮转动时，报警器发出声光报警，警告偷盗或误操作人。其中声报警是通过其自带的喇叭发出声音信号;光报警是报警器电路连通转向灯，通过转向灯闪烁实现报警。

　　报警器的电路一般连接5根电线。电源输入部分有电源正极、电源负极，可以使报警器正常工作;信号监测部分有电机传感器信号线，监测电机是否有异常移动;信号输出部分有控制信号线，实施锁死电机;信号输出部分还有电源锁控线，可以让电动自行车免钥匙启动和运行。报警器企业基于标准化的考虑，市场销售的报警器均有“免钥匙启动”功能。

　　2电路分析

　　2.1报警器的电源锁电路

　　报警器的电源锁电路通过MOS管控制实现其通断。MOS管有三个端子：栅极(G)、源极(S)、漏极(D)[1]。通常源极S连接电源正极线、漏极D连接电源锁控线(正极)。

　　遥控器发送“免钥匙启动”信号给MOS管;MOS管的栅极G接受信号后，控制MOS管的源极S与漏极D电流的通断。当源极S与漏极D连通，“电源正极线”电流流入“电源锁控线”电路。于是电路跨越电动自行车的电源钥匙，给整车供电。MOS管还在源极S和漏极D之间连接一个二极管，使漏极D的电压可以通过该二极管流向源极S。二极管起到保护MOS管作用，避免漏极电压过高，反向击穿MOS管。

　　2.2控制器电路

　　报警器的输入输出电线一般与控制器连接，其导线截面积不超过0.5mm2。其电源正极线、电源负极线、电源锁控线与控制器连接，控制器仅仅提供了一个整车电路连接的通道，没有接入控制器内部电路。

　　2.3整车电路

　　在正常情况下，报警器与控制器的输出端相连，通过控制器的动力线供电，输出连接报警喇叭、锁控线、振动传感器等感应和发声装置。

　　在实际使用过程中，控制器的电源线通过接线柱，采用螺母与电源连接。在工作过程中，工作电流导致接线柱发热，金属热胀冷缩使紧固螺母逐渐松动;在行驶过程中，道路颠簸，振动令紧固螺母逐渐松动;还有螺纹的配合、紧固力矩、止退效果等原因，使控制器的电源线与电源之间时连时断，直至断开。

　　当出现这一异常情况时，电池电源正极从电源锁控线逆向流入报警器,从报警器电源正极线流出,从控制器正极线流入控制器,控制器能够“正常”工作。

　　查询GB/T26846-2011《电动自行车用电机和控制器的引出线及接插件》标准，截面积为0.5mm2的导线，其峰值载流量为9.5A[2]。而控制器的限流值一般在30A左右，其工作电流超过10A，这一电流流经报警器的电源正极线、电源锁控线。这些导线无法承载动力电路的电流，报警器输出线热融化，进而发生自燃事故。

　　3试验分析

　　根据调查显示，个别规模企业在2016年前已发现了此类问题，并改进技术方案，目前已解决了电路设计缺陷。但中小型企业还在使用这类结构。为证实情况是否属实，我们从购买的一批电动自行车中，随机抽取了4款装有报警器的电动自行车，其生产企业均属于中小规模企业。试验结果显示4款电动自行车均存在缺陷，即控制器电源线脱落，电机继续运转。由此推测，中小规模企业普遍存在这一缺陷。

　　4改进方案

　　4.1取消锁控线

　　报警器的“免钥匙启动”无实际意义，消费者几乎不用，这仅仅是宣传的噱头;无需为华而不实的功能买单。

　　4.2改进电路(1)增加二极管。实现锁控线单向导通，电流不会逆流至电源正极线;增加这一电路，需要考虑在实际使用过程中，大灯、尾灯未关闭，“免钥匙启动”功能的瞬间启动，工作电流将冲击报警器的二极管，如果功率配置过低，将导致二极管击穿。

　　(2)更换继电器。继电器是一种根据信号的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电器部件[3]，无逆向导通的电路，可替换MOS管。

　　4.3使用防松螺母

　　控制器接线柱的紧固，一般采用止退螺母、法兰螺母、装配弹垫等方式防松。虽然通过试验显示，这些结构均能起到防松作用;但从有效性分析，建议使用止退螺母，并注意接线柱螺柱的结构和配合。

　　4.4增加熔断器

　　增加熔断器可避免报警器故障，引起报警电路短路，进而造成整车自燃的事故。

　　5结语

　　本次调研完善了报警器电气电路的分析和改进方案，还原了报警器缺陷导致自燃的原因。

　　相关论文投稿刊物：《中国自行车》(月刊)创刊于1978年，由全国自行车工业信息中心主办。面向国内外公开发行，她集自行车科技、工贸、文化为一体，传递国内外自行车科研开发、生产、销售、外贸出口、市场消费等动态信息，分析行业的形式，讨论行业的热点，是行业信息发布和了解行业信息的权威媒体。