傳統(tǒng)車改裝電動車資料

1、改裝電動汽車典型電動汽車的功率為50千瓦的控制器電動汽車是一種由電動馬達而不是汽油發(fā)動機提供動力的汽車。消聲器、催化轉(zhuǎn)化器、排氣管和油箱一起拆下。在發(fā)動機罩的下面，汽油車和電動汽車之間存在許多差異：汽油發(fā)動機已被電動馬達替換。電動馬達從控制器獲取動力?？刂破鲝囊唤M可充電的蓄電池獲取動力。汽油發(fā)動機及其油管、排氣管、冷卻管和進氣歧管看起來就像一個管道工程。 而電動汽車完全是一個布線工程。為了對電動汽車的一般工作原理有個認識，先讓我們看一下典型的電動汽車，以了解其構(gòu)造。以下是將該汽車變成一輛電動汽車所做的改裝：將汽油發(fā)動機連同將離合器總成拆下?，F(xiàn)有手動變速器保留在原位，并固定在二擋。通過一個固定板

2、使用螺栓將新的交流電動馬達固定到變速器上。增裝一個電動控制器以控制交流馬達。50千瓦的控制器可以輸入300伏的直流電并輸出240伏的交流電（三相）。標有“U.S. Electricar”的盒子即為控制器。在汽車底板上安裝蓄電池底座。在蓄電池底座中放入五十個12伏的鉛酸蓄電池（分為兩組，每組25個鉛酸蓄電池，可以產(chǎn)成300伏的直流電）。為以前從發(fā)動機獲取動力的各個裝置增裝電動馬達來提供動力：水泵、動力轉(zhuǎn)向泵和空調(diào)。為動力制動器增裝真空泵（在汽車裝有發(fā)動機的情況下，動力制動器會使用發(fā)動機真空）。真空泵位于中間居左的位置。手動變速器的換擋桿用一個偽裝成換擋桿的開關(guān)替換，以控制前進和倒退。自動變速器換

3、擋桿用于選擇前進和倒退。它包含一個小開關(guān)，用于向控制器發(fā)送信號。增裝了一個小的以提供熱能。熱水器增裝了充電器，以便能夠?qū)π铍姵剡M行充電。實際上，這輛獨特的汽車具有兩套充電系統(tǒng)：一套系統(tǒng)連接通常的120或240伏的壁裝電源插座，另一套系統(tǒng)連接Magna-Charge感應充電板。120/240伏的充電系統(tǒng)Magna-Charge感應板充電系統(tǒng) 替換成了電壓表。電動汽車中的“燃油表”既是一個簡單的電壓表，又是一個比較復雜的計算機，用于跟蹤進出蓄電池組的電流。汽車的任何其他設備保持不變。當您進入汽車后，將車鑰匙插入點火裝置中，并將其旋轉(zhuǎn)到“on”位置，即可發(fā)動汽車。將換擋桿推入到“D”（行進）位置，踩

4、下加速踏板即可開動汽車。汽車的表現(xiàn)和普通的汽油車很相似。以下是一些有趣的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：這輛汽車可以行駛80公里。將時速從0提高到96公里/小時大概需要15秒鐘。在汽車行駛了80公里之后，需要對汽車充電約12千瓦時。蓄電池的重量大約為500公斤。蓄電池的壽命為三到四年。顯而易見，電動汽車每公里的“燃油”成本比汽油車的要低得多。而且，對于許多人來說，80公里的行駛范圍也不具有局限性，城市或郊區(qū)的普通居民每天的行車距離很少超過50或60公里。不過，為了保證絕對公平，我們也應考慮到蓄電池的更換成本。如燃料電池中所述，蓄電池目前是電動汽車的一個薄弱環(huán)節(jié)。更換這輛電動汽車的蓄電池需要花費約2,000美元。蓄電

5、池將可以供汽車行駛大約32,000公里，即每公里要花費大約6美分?，F(xiàn)在，您就知道為什么燃料電池如此讓人興奮了燃料電池解決了蓄電池問題。有關(guān)燃料電池的更多詳細信息將在本文后面的內(nèi)容中討論。 電動汽車的核心部分由以下幾個部件組成：馬達的控制器蓄電池連接蓄電池與直流馬達的是一個簡單的直流控制器。如果駕駛員將油門踏板踩到底，則此控制器會將來自蓄電池的全部96伏電壓傳送到馬達。如果駕駛員將腳從油門上移開，則此控制器不會向馬達傳送電壓。對于這二者之間的任何設置，控制器每秒鐘會將96伏電壓“切掉”幾千次以獲得介于0和96伏之間的平均電壓?？刂破鲝男铍姵孬@取電力并將其傳送給馬達。油門踏板與一對電位計（可變電阻

6、器）相連，這些電位計會發(fā)出信號以告知控制器其認為可能傳送的電力?？刂破骺梢圆粋魉碗娏Γó斖Ｖ蛊嚂r）、傳送全部電力（當駕駛員將油門踏板踩到底時）或介于這二者之間的任何電力級別。當您打開發(fā)動機罩時，首先映入眼簾的就是控制器，如下圖所示：標有“U.S. Electricar”的盒子就是這輛電動汽車的電壓為300伏、功率為50千瓦的控制器。在這輛汽車中，控制器將從電池組獲取300伏的直流電。它會將獲取的直流電轉(zhuǎn)換為最多240伏的交流電（三相）以發(fā)送給馬達?？刂破魍ㄟ^使用非常大的晶體管來做到這一點，晶體管可以快速打開或關(guān)閉蓄電池電壓以生成正弦波。 當您踩下油門踏板時，踏板的纜線會連接到這兩個電位計：電

7、位計與油門踏板相連并向控制器發(fā)送信號。來自電位計的信號將告知控制器向電動汽車的馬達傳送的電力數(shù)。為了安全起見，電動汽車中安裝了兩個電位計。控制器將讀取這兩個電位計并確保二者的信號相同。如果二者的信號不同，則控制器不會運行。這樣安排是為了預防一個電位計在全滿位置失效的情況發(fā)生。粗的電纜（左側(cè)）用于連接蓄電池組和控制器。中間是一個非常大的閉合開關(guān)。右側(cè)的一束小的電線用于傳送由蓄電池之間的電位計提供的信號，并為用于保持蓄電池處于冷卻和通風狀態(tài)的風扇提供電力。連接控制器輸入和輸出端的粗大電線控制器在直流電電動汽車中的作用很容易理解。讓我們假定蓄電池組包含12個電壓為12伏的蓄電池，并用串聯(lián)的方式連接在

8、一起以產(chǎn)生144伏的電壓?？刂破鲗⒔邮?44伏的直流電，并通過可控方式將其傳送給馬達。最簡單的直流控制器應是通過電線連接油門踏板的大的閉合開關(guān)。當您踩下油門踏板時，此開關(guān)將打開；而當您松開油門踏板時，此開關(guān)將關(guān)閉。作為一名駕駛員，為了保持給定的車速，您必須踩下和松開油門以脈沖的方式打開和關(guān)閉馬達。 顯然，雖然這種開關(guān)方法可行，但是對于駕駛來說是痛苦的，因此控制器將為您調(diào)制脈沖?？刂破鲿碾娢挥嬜x取油門踏板的設置并相應地調(diào)整電力。讓我們來談論一下將油門踩下一半的情況?？刂破鲿碾娢挥嬜x取到此設置，并快速打開和關(guān)閉供給馬達的電力，以便馬達一半時間處于打開狀態(tài)，另一半時間處于關(guān)閉狀態(tài)。如果您將油門踏

9、板踩下四分之一，則控制器會使電力脈沖輸出，以便馬達在25%的時間處于打開狀態(tài)，75%的時間處于關(guān)閉狀態(tài)。大多數(shù)控制器脈沖輸出電力的頻率超過15,000次/秒，目的在于使脈動保持在人類聽覺的范圍之外。脈沖電流會導致馬達外殼按該頻率振動，因此當脈沖頻率高于15,000次/秒時，控制器和馬達對于人的耳朵來說是無聲的。交流控制器連接到交流馬達。通過使用六組電力晶體管，控制器可以接收300伏的直流電并會生成240伏的交流電（三相）。有關(guān)三相電力的討論，請參見電力網(wǎng)的工作原理。此外，控制器還額外提供了一個用于蓄電池的充電系統(tǒng)，以及一個用于對12伏附件蓄電池進行充電的直流到直流轉(zhuǎn)換器。在交流控制器中，這項工

10、作會更復雜一點，但思路是一樣?？刂破鲿扇蝹握也?，并通過從蓄電池獲取直流電壓，然后以脈沖方式打開和關(guān)閉此電壓來做到這一點。在交流控制器中，還需要每秒將電壓的極性反轉(zhuǎn)60次。因此，實際上您需要在交流控制器中使用六組晶體管，而只需在直流控制器中使用一組晶體管。在交流控制器中，對于每一相，您需要一組晶體管來脈沖輸出電壓，并需要另一組晶體管來反轉(zhuǎn)極性。由于您對三相要重復三次操作，因此共需要六組晶體管。電動汽車中使用的大多數(shù)直流控制器來自電力叉車行業(yè)。上圖所示的Hughes交流控制器與GM/Saturn EV-1電動汽車中使用的交流控制器類型相同。該控制器最多可以向馬達傳送50,000瓦電力。電動

11、汽車的馬達及其他裝置電動汽車可以使用交流馬達或直流馬達：如果馬達是直流馬達，則可以在96和192伏之間的任何電壓下運行。電動汽車中使用的許多直流馬達來自于電動叉車行業(yè)。如果馬達是交流馬達，則可能是在240伏交流電（由300伏的電池組提供）下運行的三相交流馬達。安裝直流馬達將更加簡單且花費更低。典型的馬達功率介于20,000瓦到30,000瓦之間。典型的控制器的功率介于40,000瓦到60,000瓦之間（例如，96伏的控制器最大可以傳送400或600安的電流）。直流馬達具有在短時間內(nèi)過度使用的良好特性（最大系數(shù)為10:1）。也就是說，功率為20,000瓦的馬達將可以在短時間內(nèi)接收100,000瓦

12、的功率，并傳送其額定功率5倍的功率。這對于突然加速很有用。唯一的限制是馬達內(nèi)的熱量聚積。過度使用馬達會導致馬達不斷升溫，導致燒毀。交流電安裝允許使用幾乎所有工業(yè)三相交流馬達，從而使您可以更容易地查找具有特定尺寸、形狀或額定功率的馬達。交流馬達和控制器通常具有再生功能。在制動過程中，馬達會變成一個發(fā)電機并將電力傳送回蓄電池。就當今而言，蓄電池是所有電動汽車中的一個薄弱環(huán)節(jié)。對于當前鉛酸蓄電池技術(shù)，至少存在六個明顯的問題：重量大（一個典型的鉛酸蓄電池組的重量不低于454千克）。體積大（我們在此查看的電動汽車具有50個鉛酸蓄電池，每個鉛酸蓄電池的尺寸約為15cm x 20cm x 15cm）。容量有

13、限（典型的鉛酸蓄電池組可以容納12到15千瓦時的電量，僅可以供電動汽車行駛75公里左右）。充電速度慢（要將典型的鉛酸蓄電池組充滿，需要的充電時間介于4到10小時之間，具體取決于蓄電池技術(shù)和充電器）。使用壽命短（三到四年，大約200個完全充電/放電周期）。價格貴（樣車中展示的鉛酸蓄電池組的價格約為2,000美元）。您可以將鉛酸蓄電池更換為NiMH蓄電池。這樣，電動汽車的行駛范圍將增加一倍，且NiMH蓄電池的壽命為10年（數(shù)千次充電/放電周期），但是現(xiàn)今NiMH蓄電池的成本是鉛酸蓄電池的10到15倍。換句話說，NiMH蓄電池組現(xiàn)今的成本將為20,000到30,000美元而不是2,000美元。當先進

14、的蓄電池成為主流時，其價格將下跌，因此在幾年之后，NiMH 蓄電池組和鋰離子蓄電池組的價格將可以與鉛酸蓄電池組的價格競爭。 由此可見，電動汽車到時會有一個美好的未來。 當您審視與蓄電池相關(guān)的問題時，會對汽油產(chǎn)生一個不同的觀點。9升的汽油的燃油里程與鉛酸蓄電池充電一次后驅(qū)動電動汽車行使的里程相當，但是，這些汽油只有大約7千克，成本只有3.00美元而且只用30秒就可以加注到油箱內(nèi)，而鉛酸蓄電池重達454千克，成本高達2,000美元且充電需要花費四個小時。 有關(guān)蓄電池技術(shù)的問題說明了為什么如今燃料電池如此讓人興奮。與蓄電池相比，燃料電池體積更小，重量更輕且可以即時充電。當由純氫提供動力時，燃料電池不

15、會產(chǎn)生任何與汽油相關(guān)的環(huán)境問題。將來的汽車很有可能是通過燃料電池獲取電力的電動汽車。不過，在便宜、可靠的燃料電池可以驅(qū)動電動汽車之前，仍有許多課題需要研究和開發(fā)。幾乎任何電動汽車上都還帶有另一個車載蓄電池。此蓄電池是每輛汽車都具有的常規(guī)12伏鉛酸蓄電池。這個12伏鉛酸蓄電池用于為各種附件提供電力，如前車燈、收音機、風扇、計算機、安全氣囊、雨刷、電動車窗以及車內(nèi)的各種儀表。由于所有這些設備都可以直接使用且標準電壓都是12伏，因此從經(jīng)濟的角度來看，電動汽車使用這些設備很合理。因此，電動汽車可以使用常規(guī)的12伏鉛酸蓄電池為所有這些附件供電。要對鉛酸蓄電池進行充電，電動汽車需要一個直流到直流的轉(zhuǎn)換器。

16、此轉(zhuǎn)換器從主蓄電池組獲取直流電（例如，300伏的直流電）并將其轉(zhuǎn)換為12伏以便對附件蓄電池進行充電。當電動汽車開動時，附件從直流到直流的轉(zhuǎn)換器獲取電力。當汽車停止時，附件將從12伏的蓄電池獲取電力，與在任何汽油動力車中一樣。 一般情況下，直流到直流的轉(zhuǎn)換器是位于發(fā)動機罩下的一個單獨的盒子，但有時這個盒子會內(nèi)置在控制器內(nèi)。任何使用蓄電池的電動汽車都需要一個充電系統(tǒng)以便對蓄電池進行充電。充電系統(tǒng)有兩個用途：以蓄電池允許的最大速度將電量蓄入到蓄電池中在充電過程中監(jiān)控蓄電池并避免損壞蓄電池最先進的充電系統(tǒng)可以監(jiān)控蓄電池的電壓、當前電流和蓄電池的溫度以便將充電時間降到最少。充電器將盡可能多地發(fā)送電流，而

17、不會過多地升高蓄電池的溫度。不太先進的充電器只能監(jiān)控電壓或電流量，以一般蓄電池的普遍特性作為標準來控制充電時間和溫度。類似于這類充電器的充電器最初使用最大電流充電，在充電量達到蓄電池容量的80%之后，會將電流減小到某個預置級別來充滿最后的20%的容量，以避免蓄電池出現(xiàn)過熱。 Jon Mauney的電動汽車實際上具有兩套不同的充電系統(tǒng)。一套系統(tǒng)通過普通的電源插座來接收120伏或240伏的電量。另一套系統(tǒng)是在GM/Saturn EV-1汽車中普遍使用的Magna-Charge感應充電系統(tǒng)。讓我們來分別了解一下這兩套系統(tǒng)。普通的家用充電系統(tǒng)的優(yōu)點是使用方便，只要能夠找到插座，就可以進行充電。但是其缺

18、點在于充電時間。普通的家用120伏插座通常帶有一個15安的斷路開關(guān)，這表示汽車每小時可以吸收的最大電量約為1,500瓦（即1.5千瓦時）。由于Jon的汽車中的蓄電池組通常需要12到15千瓦時才能充滿，因此使用此技術(shù)為汽車充電10到12個小時才能給車輛充滿電。通過使用240伏電路（如電吹風使用的插座），汽車可以接收240伏的電壓（電流為30安）或每小時接收6.6千瓦時的電量。這種安排可以顯著加快充電速度，四到五個小時之后即可為蓄電池組充滿電。在Jon的汽車中，加油管口已拆下并替換為充電插頭。只需將連有耐用的延長線的插頭插入墻上插座，即可開始充電。打開加油口蓋，即可看見充電插頭。插頭的特寫鏡頭Jo

19、n Mauney 供圖在任何地方都可通過連接充電插頭進行充電。在這輛汽車中，充電器內(nèi)置在控制器中。在大多數(shù)自造汽車中，充電器可以是發(fā)動機罩下方的一個單獨的盒子，甚至可以是一個與汽車分離的單獨裝置。 Magna-Charge系統(tǒng)由兩部分組成：安裝在房屋墻上的充電站Jon Mauney 供圖汽車行李箱中的充電系統(tǒng)充電站通過房屋的電路板與240伏、40安的電路直連。 充電系統(tǒng)通過使用此感應板向汽車傳送電力：Jon Mauney 供圖此感應板可以插入到隱藏在汽車牌照后的插槽中。Jon Mauney 供圖感應板相當于半個變壓器。變壓器的另一半安放在汽車內(nèi)位于牌照后的插槽附近的位置。當您插入感應板時，它會

20、與插槽形成一個完整的變壓器，并將電力傳送給汽車。感應系統(tǒng)的一個優(yōu)點在于沒有任何暴露的電觸點。您可以觸摸感應板或?qū)⒏袘宸湃胨又卸疾粫腥魏挝ｋU。感應系統(tǒng)的另外一個優(yōu)點是可以非常迅速地將大量電流傳送到汽車，因為充電站直連到專用的240伏電路。還有一種由福特汽車和其他汽車廠商采用的、具有競爭力的大功率充電插頭，通常稱作“Avcon插頭”。該插頭使用雙面銅制觸點來代替感應板，并采用一種精巧的機械互連方式，使這些觸點在插頭與汽車上的插座連接之前一直處于保護狀態(tài)。該插頭同時還提供了GFCI保護，可以確保在任何天氣下的使用安全。Jon Mauney指出：充電過程的一個重要特點是“均衡”。電動汽車具有一組

21、蓄電池（約為10到25個模組，每個模組包含三到六個電池）。這些蓄電池高度匹配，但不完全相同。因此，它們在容量和內(nèi)部電阻上存在輕微的差異。組中的所有蓄電池必須釋放出相同的電流（電流法則），而性能較弱的蓄電池必須“更加努力工作”以產(chǎn)生此電流，因此這些蓄電池在行車結(jié)束時的充電狀態(tài)會稍微低一些。因此，性能較弱的蓄電池需要充更多的電，才能回到滿電狀態(tài)。由于蓄電池是串聯(lián)的，因此它們獲取的充電量是相同的，這樣會導致性能較弱的蓄電池比以前更弱（相對而言）。隨著時間的過去，這會導致蓄電池組中一個蓄電池比其他蓄電池先損壞。根據(jù)最薄弱環(huán)節(jié)效應，這意味著這個蓄電池將決定了汽車的行駛里程，并降低了汽車的可用性。針對這個

22、問題的常見解決方法是“均衡充電”。您可以對蓄電池稍微過度充電以確保將性能最弱的電池充滿電。其中的訣竅在于，通過過度充電保持蓄電池的電量均衡，而又不損壞性能最強的蓄電池。還有一些更加復雜的解決方法，包括掃描蓄電池、測量單個蓄電池的電壓以及向性能最弱的模組發(fā)送額外的充電電流。 改裝電動汽車如今，公路上行駛的大多數(shù)電動汽車都是“自造”改裝汽車。電動汽車愛好者在自家的后院和車庫內(nèi)將現(xiàn)有的汽油動力車改裝成電動汽車。有許多網(wǎng)站都在談論這種現(xiàn)象，并告訴您如何改裝、從何處購買汽車元件等。典型的改裝需要用到一個直流控制器和一個直流馬達。改裝人員將決定系統(tǒng)的工作電壓，通常是介于96-192伏之間的任何電壓。最終使

23、用的電壓將決定汽車所需的蓄電池數(shù)量、汽車使用的馬達和控制器的類別。家庭改裝中使用的最常見的馬達和控制器來自于電動叉車行業(yè)。改裝人員通常都會有一輛用作改裝平臺的“供體汽車”。供體汽車幾乎總是一輛要改裝成電動汽車的常規(guī)汽油動力車。大多數(shù)供體汽車都有一個手動變速器。對于蓄電池技術(shù)，改裝人員將有許多選擇。大多數(shù)家庭改裝使用的是鉛酸蓄電池，也有一些其他的選擇：海上用深循環(huán)鉛酸蓄電池（在任何地方都可以買到這種蓄電池，如沃爾瑪超市。） 高爾夫球具推車用蓄電池高性能密封蓄電池蓄電池可以包含流動的、膠質(zhì)的或AGM（吸附式玻璃纖維棉）電解液。包含流動的電解液的蓄電池成本最低，不過其峰值電量也最少。一旦決定使用什么樣的馬達、控制器和蓄電池，就可以開始進行改裝了。下面是改裝步驟：1.從供體汽車上拆下發(fā)動機、油箱、排氣系統(tǒng)、離合器和散熱器（可選）。一些控制器帶有水冷卻晶體管，而一些控制器則帶有風冷卻晶體管。2.將固定板安裝到變速器上，并安裝馬達。馬達通常需要定制的安裝支架。3.一般情況下，電動馬達需要一個減速齒輪以獲得最大功效。制作減速齒輪的最簡單方法是將現(xiàn)有手動變速器固定在一檔或二檔上。這樣就可以省去制作定制的減速齒輪的負擔，因為減速齒輪的價格一般太貴