電動(dòng)汽車工作原理[共22頁]

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1、電動(dòng)汽車工作原理 作者：Marshall Brain （本文為博聞網(wǎng)版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載必須注明出處。） 本文包括： 1. 1. 引言 2. 2. 電動(dòng)汽車的馬達(dá)以及其他裝置 3. 3. 改裝電動(dòng)汽車 4. 4. 了解更多信息 5. 5. 閱讀所有代用燃料類文章 電動(dòng)汽車總是出現(xiàn)在各類新聞中。人們對(duì)電動(dòng)汽車的興趣不減，有以下幾個(gè)原因： · 電動(dòng)汽車產(chǎn)生的污染比汽油動(dòng)力車要少，因此從環(huán)保方面考慮，電動(dòng)汽車是汽油動(dòng)力車的一種合適的替代方案（特別是在城市中）。 · 任何有關(guān)混合動(dòng)力車的新聞報(bào)導(dǎo)通

2、常也會(huì)談?wù)摰诫妱?dòng)汽車。 · 由燃料電池提供動(dòng)力的車是電動(dòng)汽車，而燃料電池現(xiàn)已在新聞中受到了廣泛的關(guān)注。 典型電動(dòng)汽車的功率為50千瓦的控制器 在本文中，您將通過廠商生產(chǎn)和自己動(dòng)手改造兩個(gè)方面了解電動(dòng)汽車。您還將了解一個(gè)針對(duì)初中和高中學(xué)生的創(chuàng)新計(jì)劃，該計(jì)劃讓各個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)來制作電動(dòng)汽車并進(jìn)行比賽。 電動(dòng)汽車是一種由電動(dòng)馬達(dá)而不是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的汽車。消聲器、催化轉(zhuǎn)化器、排氣管和油箱一起拆下。 從外觀上看，您可能完全不知道汽車是電動(dòng)的。大多數(shù)情況下，電動(dòng)汽車都是由汽油動(dòng)力車改裝過來的，因此在這種情況下很難分辨出來。駕駛電動(dòng)汽車時(shí)，通常唯一能夠讓您認(rèn)清這輛車的真實(shí)面目

3、的方法是：電動(dòng)汽車開起來幾乎是無聲的。 在發(fā)動(dòng)機(jī)罩的下面，汽油車和電動(dòng)汽車之間存在許多差異： · 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已被電動(dòng)馬達(dá)替換。 · 電動(dòng)馬達(dá)從控制器獲取動(dòng)力。 · 控制器從一組可充電的蓄電池獲取動(dòng)力。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及其油管、排氣管、冷卻管和進(jìn)氣歧管看起來就像一個(gè)管道工程。 而電動(dòng)汽車完全是一個(gè)布線工程。 為了對(duì)電動(dòng)汽車的一般工作原理有個(gè)認(rèn)識(shí)，先讓我們看一下典型的電動(dòng)汽車，以了解其構(gòu)造。下面顯示的是供我們本次討論的電動(dòng)汽車： 這是一輛典型的電動(dòng)汽車，車身貼了一些特別漂亮的貼紙（請(qǐng)參見電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽，了解這一針對(duì)中學(xué)生的比賽）。 這

4、輛電動(dòng)汽車是從一輛普通的1994 Geo Prism汽油動(dòng)力車改裝過來的。以下是將該汽車變成一輛電動(dòng)汽車所做的改裝： · 將汽油發(fā)動(dòng)機(jī)連同 · 將離合器總成拆下?，F(xiàn)有手動(dòng)變速器保留在原位，并固定在二擋。 · 通過一個(gè)固定板使用螺栓將新的交流電動(dòng)馬達(dá)固定到變速器上。 · 增裝一個(gè)電動(dòng)控制器以控制交流馬達(dá)。 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(biāo)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(gè)12伏的鉛酸

5、蓄電池（分為兩組，每組25個(gè)鉛酸蓄電池，可以產(chǎn)成300伏的直流電）。 · 為以前從發(fā)動(dòng)機(jī)獲取動(dòng)力的各個(gè)裝置增裝電動(dòng)馬達(dá)來提供動(dòng)力：水泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵和空調(diào)。 · 為動(dòng)力制動(dòng)器增裝真空泵（在汽車裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，動(dòng)力制動(dòng)器會(huì)使用發(fā)動(dòng)機(jī)真空）。 真空泵位于中間居左的位置。 · 手動(dòng)變速器的換擋桿用一個(gè)偽裝成自動(dòng)變速器換擋桿的開關(guān)替換，以控制前進(jìn)和倒退。 自動(dòng)變速器換擋桿用于選擇前進(jìn)和倒退。它包含一個(gè)小開關(guān)，用于向控制器發(fā)送信號(hào)。 · 增裝了一個(gè)小的電熱水器以提供熱能。 熱水器 · 增裝了充電器，以便能夠?qū)π铍姵?/p>

6、進(jìn)行充電。實(shí)際上，這輛獨(dú)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(yīng)充電板。 120/240伏的充電系統(tǒng) Magna-Charge感應(yīng)板充電系統(tǒng) · 燃油表替換成了電壓表。 電動(dòng)汽車中的“燃油表”既是一個(gè)簡單的電壓表，又是一個(gè)比較復(fù)雜的計(jì)算機(jī)，用于跟蹤進(jìn)出蓄電池組的電流。 汽車的任何其他設(shè)備保持不變。當(dāng)您進(jìn)入汽車后，將車鑰匙插入點(diǎn)火裝置中，并將其旋轉(zhuǎn)到“on”位置，即可發(fā)動(dòng)汽車。將換擋桿推入到“D”（行進(jìn)）位置，踩下加速踏板即可開動(dòng)汽車。汽車的表現(xiàn)和普通的汽油車很相似。以下是一些有

7、趣的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)： · 這輛汽車可以行駛80公里。 · 將時(shí)速從0提高到96公里/小時(shí)大概需要15秒鐘。 · 在汽車行駛了80公里之后，需要對(duì)汽車充電約12千瓦時(shí)。 · 蓄電池的重量大約為500公斤。 · 蓄電池的壽命為三到四年。 若要比較汽油車和電動(dòng)汽車每公里的行駛成本，可以參照下面的示例。美國北卡羅萊納州現(xiàn)在的電費(fèi)約為8美分/千瓦時(shí)（如果您采用分時(shí)段計(jì)帳方式并在晚上進(jìn)行充電的話，則電費(fèi)約為4美分/千瓦時(shí)）。這就意味著，電動(dòng)汽車每充滿一次電需要花費(fèi)1美元（如果采用分時(shí)段計(jì)帳方式，則需花費(fèi)50美分）。因此，電動(dòng)汽車每公里的行

8、駛成本為1.2美分或0.6美分（如果采用分時(shí)段計(jì)帳方式）。如果汽油的價(jià)格為0.26美元/升，并且汽車使用1升汽油可以行駛10公里，則汽油車每公里的行駛成本為2.6美分。 顯而易見，電動(dòng)汽車每公里的“燃油”成本比汽油車的要低得多。而且，對(duì)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(duì)公平，我們也應(yīng)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(dòng)汽車的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。更換這輛電動(dòng)汽車的蓄電池需要花費(fèi)約2,000美元。蓄電池將可以供汽車行駛大約32,000公里，即每公里要花費(fèi)大約6美分?，F(xiàn)在，您就知道為什

9、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(xì)信息將在本文后面的內(nèi)容中討論。 電動(dòng)汽車的核心部分由以下幾個(gè)部件組成： · 電動(dòng)馬達(dá) · 馬達(dá)的控制器 · 蓄電池 連接蓄電池與直流馬達(dá)的是一個(gè)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(huì)將來自蓄電池的全部96伏電壓傳送到馬達(dá)。如果駕駛員將腳從油門上移開，則此控制器不會(huì)向馬達(dá)傳送電壓。對(duì)于這二者之間的任何設(shè)置，控制器每秒鐘會(huì)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。 控制器從蓄電池獲取電力并將其傳送給馬達(dá)。油門踏板與一對(duì)電位計(jì)（

10、可變電阻器）相連，這些電位計(jì)會(huì)發(fā)出信號(hào)以告知控制器其認(rèn)為可能傳送的電力?？刂破骺梢圆粋魉碗娏Γó?dāng)停止汽車時(shí)）、傳送全部電力（當(dāng)駕駛員將油門踏板踩到底時(shí)）或介于這二者之間的任何電力級(jí)別。 當(dāng)您打開發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí)，首先映入眼簾的就是控制器，如下圖所示： 標(biāo)有“U.S. Electricar”的盒子就是這輛電動(dòng)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(huì)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(dá)。控制器通過使用非常大的晶體管來做到這一點(diǎn)，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(dāng)您踩下油門踏板時(shí)，踏

11、板的纜線會(huì)連接到這兩個(gè)電位計(jì)： 電位計(jì)與油門踏板相連并向控制器發(fā)送信號(hào)。 來自電位計(jì)的信號(hào)將告知控制器向電動(dòng)汽車的馬達(dá)傳送的電力數(shù)。為了安全起見，電動(dòng)汽車中安裝了兩個(gè)電位計(jì)?？刂破鲗⒆x取這兩個(gè)電位計(jì)并確保二者的信號(hào)相同。如果二者的信號(hào)不同，則控制器不會(huì)運(yùn)行。這樣安排是為了預(yù)防一個(gè)電位計(jì)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(gè)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(jì)提供的信號(hào)，并為用于保持蓄電池處于冷卻和通風(fēng)狀態(tài)的風(fēng)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(dòng)汽車中的作用很容易理解

12、。讓我們假定蓄電池組包含12個(gè)電壓為12伏的蓄電池，并用串聯(lián)的方式連接在一起以產(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(dá)。 最簡單的直流控制器應(yīng)是通過電線連接油門踏板的大的閉合開關(guān)。當(dāng)您踩下油門踏板時(shí)，此開關(guān)將打開；而當(dāng)您松開油門踏板時(shí)，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(dá)。 顯然，雖然這種開關(guān)方法可行，但是對(duì)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?huì)從電位計(jì)讀取油門踏板的設(shè)置并相應(yīng)地調(diào)整電力。讓我們來談?wù)撘幌聦⒂烷T踩下一半的情況。控制器會(huì)從電位計(jì)讀取到此設(shè)置，并快速打開和關(guān)閉供

13、給馬達(dá)的電力，以便馬達(dá)一半時(shí)間處于打開狀態(tài)，另一半時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)。如果您將油門踏板踩下四分之一，則控制器會(huì)使電力脈沖輸出，以便馬達(dá)在25%的時(shí)間處于打開狀態(tài)，75%的時(shí)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(dòng)保持在人類聽覺的范圍之外。脈沖電流會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)外殼按該頻率振動(dòng)，因此當(dāng)脈沖頻率高于15,000次/秒時(shí)，控制器和馬達(dá)對(duì)于人的耳朵來說是無聲的。 交流控制器連接到交流馬達(dá)。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(huì)生成240伏的交流電（三相）。有關(guān)三相電力的討論，請(qǐng)參見電力網(wǎng)的工作原理。此外，控制器還額外提供了一個(gè)用于

14、蓄電池的充電系統(tǒng)，以及一個(gè)用于對(duì)12伏附件蓄電池進(jìn)行充電的直流到直流轉(zhuǎn)換器。 在交流控制器中，這項(xiàng)工作會(huì)更復(fù)雜一點(diǎn)，但思路是一樣?？刂破鲿?huì)生成三段偽正弦波，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(diǎn)。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(shí)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(duì)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(duì)三相要重復(fù)三次操作，因此共需要六組晶體管。 電動(dòng)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

15、/Saturn EV-1電動(dòng)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(dá)傳送50,000瓦電力。 電動(dòng)汽車可以使用交流馬達(dá)或直流馬達(dá)： · 如果馬達(dá)是直流馬達(dá)，則可以在96和192伏之間的任何電壓下運(yùn)行。電動(dòng)汽車中使用的許多直流馬達(dá)來自于電動(dòng)叉車行業(yè)。 · 如果馬達(dá)是交流馬達(dá)，則可能是在240伏交流電（由300伏的電池組提供）下運(yùn)行的三相交流馬達(dá)。 安裝直流馬達(dá)將更加簡單且花費(fèi)更低。典型的馬達(dá)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）

16、。直流馬達(dá)具有在短時(shí)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(dá)將可以在短時(shí)間內(nèi)接收100,000瓦的功率，并傳送其額定功率5倍的功率。這對(duì)于突然加速很有用。唯一的限制是馬達(dá)內(nèi)的熱量聚積。過度使用馬達(dá)會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)不斷升溫，導(dǎo)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(dá)，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(dá)。交流馬達(dá)和控制器通常具有再生功能。在制動(dòng)過程中，馬達(dá)會(huì)變成一個(gè)發(fā)電機(jī)并將電力傳送回蓄電池。 就當(dāng)今而言，蓄電池是所有電動(dòng)汽車中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于當(dāng)前鉛酸蓄電池技術(shù)，至少存在六個(gè)明顯的問題： · 重量大（

17、一個(gè)典型的鉛酸蓄電池組的重量不低于454千克）。 · 體積大（我們?cè)诖瞬榭吹碾妱?dòng)汽車具有50個(gè)鉛酸蓄電池，每個(gè)鉛酸蓄電池的尺寸約為15cm x 20cm x 15cm）。 · 容量有限（典型的鉛酸蓄電池組可以容納12到15千瓦時(shí)的電量，僅可以供電動(dòng)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(shí)間介于4到10小時(shí)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(gè)完全充電/放電周期）。 · 價(jià)格貴（樣車中展示的鉛酸蓄電池組的價(jià)格約為2,000美元）。 您可以將鉛

18、酸蓄電池更換為NiMH蓄電池。這樣，電動(dòng)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(dāng)先進(jìn)的蓄電池成為主流時(shí)，其價(jià)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(jià)格將可以與鉛酸蓄電池組的價(jià)格競爭。 由此可見，電動(dòng)汽車到時(shí)會(huì)有一個(gè)美好的未來。 當(dāng)您審視與蓄電池相關(guān)的問題時(shí)，會(huì)對(duì)汽油產(chǎn)生一個(gè)不同的觀點(diǎn)。9升的汽油的燃油里程與鉛酸蓄電池充電一次后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行使的里程相當(dāng)，但是，這些汽油只有大約7

19、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(dá)454千克，成本高達(dá)2,000美元且充電需要花費(fèi)四個(gè)小時(shí)。 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(shí)充電。當(dāng)由純氫提供動(dòng)力時(shí)，燃料電池不會(huì)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(dòng)汽車。不過，在便宜、可靠的燃料電池可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車之前，仍有許多課題需要研究和開發(fā)。 幾乎任何電動(dòng)汽車上都還帶有另一個(gè)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(gè)12伏鉛酸蓄電池用于為各種附件提供電力，如前車燈、收

20、音機(jī)、風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、安全氣囊、雨刷、電動(dòng)車窗以及車內(nèi)的各種儀表。由于所有這些設(shè)備都可以直接使用且標(biāo)準(zhǔn)電壓都是12伏，因此從經(jīng)濟(jì)的角度來看，電動(dòng)汽車使用這些設(shè)備很合理。 因此，電動(dòng)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(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電，電動(dòng)汽車需要一個(gè)直流到直流的轉(zhuǎn)換器。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(duì)附件蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)電動(dòng)汽車開動(dòng)時(shí)，附件從直流到直流的轉(zhuǎn)換器獲取電力。當(dāng)汽車停止時(shí)，附件將從12伏的蓄電池獲取電力，與在任何汽油動(dòng)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(dòng)機(jī)罩下的一個(gè)單獨(dú)的盒子，但有時(shí)這個(gè)

21、盒子會(huì)內(nèi)置在控制器內(nèi)。 任何使用蓄電池的電動(dòng)汽車都需要一個(gè)充電系統(tǒng)以便對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。充電系統(tǒng)有兩個(gè)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 充電電流 當(dāng)鉛酸蓄電池的充電狀態(tài)處于較低水平時(shí)，幾乎所有的充電電流都會(huì)被化學(xué)反應(yīng)吸收。一旦充電狀態(tài)達(dá)到某個(gè)程度（約80%的蓄電池容量），越來越多的能量會(huì)用于加熱和電解水。 產(chǎn)生的電解液冒泡現(xiàn)象被通俗地稱作“沸騰”。 為了讓充電系統(tǒng)將沸騰現(xiàn)象減少到最低程度，在最后的 20%的充電過程中必須切斷充電電流。 最先進(jìn)的充電系統(tǒng)可以監(jiān)控蓄電池的電壓、當(dāng)前電流和蓄電

22、池的溫度以便將充電時(shí)間降到最少。充電器將盡可能多地發(fā)送電流，而不會(huì)過多地升高蓄電池的溫度。不太先進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)來控制充電時(shí)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(dá)到蓄電池容量的80%之后，會(huì)將電流減小到某個(gè)預(yù)置級(jí)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(dòng)汽車實(shí)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(yīng)充電系統(tǒng)。讓我們來分別了解一下這兩套系統(tǒng)。 普通的

23、家用充電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，只要能夠找到插座，就可以進(jìn)行充電。但是其缺點(diǎn)在于充電時(shí)間。 普通的家用120伏插座通常帶有一個(gè)15安的斷路開關(guān)，這表示汽車每小時(shí)可以吸收的最大電量約為1,500瓦（即1.5千瓦時(shí)）。由于Jon的汽車中的蓄電池組通常需要12到15千瓦時(shí)才能充滿，因此使用此技術(shù)為汽車充電10到12個(gè)小時(shí)才能給車輛充滿電。 通過使用240伏電路（如電吹風(fēng)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(shí)接收6.6千瓦時(shí)的電量。這種安排可以顯著加快充電速度，四到五個(gè)小時(shí)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

24、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 Jon Mauney 供圖 在任何地方都可通過連接充電插頭進(jìn)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(dòng)機(jī)罩下方的一個(gè)單獨(dú)的盒子，甚至可以是一個(gè)與汽車分離的單獨(dú)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(yīng)板向汽車傳送電力

25、： Jon Mauney 供圖 此感應(yīng)板可以插入到隱藏在汽車牌照后的插槽中。 Jon Mauney 供圖 感應(yīng)板相當(dāng)于半個(gè)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(dāng)您插入感應(yīng)板時(shí)，它會(huì)與插槽形成一個(gè)完整的變壓器，并將電力傳送給汽車。 感應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于沒有任何暴露的電觸點(diǎn)。您可以觸摸感應(yīng)板或?qū)⒏袘?yīng)板放入水坑中都不會(huì)有任何危險(xiǎn)。感應(yīng)系統(tǒng)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以非常迅速地將大量電流傳送到汽車，因?yàn)槌潆娬局边B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(diǎn)來

26、代替感應(yīng)板，并采用一種精巧的機(jī)械互連方式，使這些觸點(diǎn)在插頭與汽車上的插座連接之前一直處于保護(hù)狀態(tài)。該插頭同時(shí)還提供了GFCI保護(hù)，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(gè)重要特點(diǎn)是“均衡”。電動(dòng)汽車具有一組蓄電池（約為10到25個(gè)模組，每個(gè)模組包含三到六個(gè)電池）。這些蓄電池高度匹配，但不完全相同。因此，它們?cè)谌萘亢蛢?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(shí)的充電狀態(tài)會(huì)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

27、電池是串聯(lián)的，因此它們獲取的充電量是相同的，這樣會(huì)導(dǎo)致性能較弱的蓄電池比以前更弱（相對(duì)而言）。隨著時(shí)間的過去，這會(huì)導(dǎo)致蓄電池組中一個(gè)蓄電池比其他蓄電池先損壞。根據(jù)最薄弱環(huán)節(jié)效應(yīng)，這意味著這個(gè)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(duì)這個(gè)問題的常見解決方法是“均衡充電”。您可以對(duì)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(qiáng)的蓄電池。還有一些更加復(fù)雜的解決方法，包括掃描蓄電池、測(cè)量單個(gè)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。 電動(dòng)汽車工作原理 作者：Marshall Brain （本

28、文為博聞網(wǎng)版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載必須注明出處。） 本文包括： 1. 1. 引言 2. 2. 電動(dòng)汽車的馬達(dá)以及其他裝置 3. 3. 改裝電動(dòng)汽車 4. 4. 了解更多信息 5. 5. 閱讀所有代用燃料類文章 如今，公路上行駛的大多數(shù)電動(dòng)汽車都是“自造”改裝汽車。電動(dòng)汽車愛好者在自家的后院和車庫內(nèi)將現(xiàn)有的汽油動(dòng)力車改裝成電動(dòng)汽車。有許多網(wǎng)站都在談?wù)撨@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(gè)直流控制器和一個(gè)直流馬達(dá)。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

29、用的電壓將決定汽車所需的蓄電池?cái)?shù)量、汽車使用的馬達(dá)和控制器的類別。家庭改裝中使用的最常見的馬達(dá)和控制器來自于電動(dòng)叉車行業(yè)。 改裝人員通常都會(huì)有一輛用作改裝平臺(tái)的“供體汽車”。供體汽車幾乎總是一輛要改裝成電動(dòng)汽車的常規(guī)汽油動(dòng)力車。大多數(shù)供體汽車都有一個(gè)手動(dòng)變速器。 對(duì)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(dòng)的、膠質(zhì)的或AGM（吸附式玻璃纖維棉）電解

30、液。包含流動(dòng)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(dá)、控制器和蓄電池，就可以開始進(jìn)行改裝了。下面是改裝步驟： 1. 從供體汽車上拆下發(fā)動(dòng)機(jī)、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(fēng)冷卻晶體管。 2. 將固定板安裝到變速器上，并安裝馬達(dá)。馬達(dá)通常需要定制的安裝支架。 3. 一般情況下，電動(dòng)馬達(dá)需要一個(gè)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(dòng)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(fù)擔(dān)，因?yàn)闇p速齒輪的價(jià)格一般太貴。 4. 安裝控制器。 5. 找到放置所有

31、蓄電池的空間并制作支架以便可以牢固放置蓄電池。安裝蓄電池。密封蓄電池的優(yōu)點(diǎn)在于可以在任意旋轉(zhuǎn)側(cè)放，適合于各種角落和槽口。 6. 使用#00規(guī)格的電焊線將蓄電池和馬達(dá)連接到控制器。 7. 如果汽車帶有助力轉(zhuǎn)向，則需要為助力轉(zhuǎn)向泵安裝一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)并連接好電線。 8. 如果汽車帶有空調(diào)，則需要為交流壓縮機(jī)安裝一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)并連接好電線。 9. 安裝一個(gè)用于加熱的小型電熱水器并將其放入到現(xiàn)有的加熱器內(nèi)核中，或使用小型陶制電暖器。 10. 如果汽車帶有助力制動(dòng)器，則安裝一個(gè)真空泵以開動(dòng)制動(dòng)助力器。 11. 安裝充電系統(tǒng)。 12. 安裝一個(gè)直流到直流的轉(zhuǎn)換器以便為附件蓄電池供電。

32、 13. 安裝某種可用于檢測(cè)蓄電池組的充電狀態(tài)的電壓表。此電壓表將代替燃油表。 14. 安裝電位計(jì)，將其與油門踏板連接在一起，并連接到控制器。 15. 大多數(shù)使用直流馬達(dá)的自造電動(dòng)汽車將會(huì)使用手動(dòng)變速器中內(nèi)置的倒檔。帶有高級(jí)控制器的交流電動(dòng)機(jī)可以直接反向運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，并且只需要一個(gè)用于向控制器發(fā)送倒車信號(hào)的簡單開關(guān)。根據(jù)改裝情況，您可能需要安裝某種倒車開關(guān)，并用電線將其連接到控制器。 16. 安裝一個(gè)大的繼電器（也稱作接觸器），此繼電器可以接通和斷開汽車的蓄電池組與控制器的連接。當(dāng)您要駕駛汽車時(shí)，就是通過這個(gè)繼電器啟動(dòng)汽車的。您需要一個(gè)可以承載幾百安電流并可以斷開96伏到300伏

33、直流電而不產(chǎn)生電弧的繼電器。 17. 重新為點(diǎn)火開關(guān)布線，以便它可以打開所有新的設(shè)備（包括接觸器）。 安裝完所有設(shè)備并進(jìn)行檢測(cè)之后，新的電動(dòng)汽車就可以上路了！ 典型的改裝（如果全部使用新元件）的成本在5,000到10,000美元之間（不包括供體汽車的成本或人工成本）。詳細(xì)的成本如下所示： · 蓄電池——1000-2000美元 · 馬達(dá)——1000-2000美元 · 控制器——1000-2000美元 · 固定板——500-1000美元 · 其他（馬達(dá)、配線、開關(guān)等）——500-1000美元 電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽 電

34、動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽 (www.evchallenge.org) 在美國是一項(xiàng)針對(duì)中學(xué)生的創(chuàng)新教育計(jì)劃，該計(jì)劃的主題是制作電動(dòng)汽車： · 初中學(xué)生制作太陽能汽車模型并進(jìn)行競賽。 · 高中學(xué)生將全尺寸的汽油動(dòng)力車改裝成電動(dòng)汽車。這是一個(gè)完整的改裝項(xiàng)目，如本文的上一節(jié)所述。學(xué)生將學(xué)習(xí)一年的電子技術(shù)知識(shí)，然后聚集在一起進(jìn)行為期兩天的最終角逐。除了制作電動(dòng)汽車之外，學(xué)生還會(huì)在汽車越野比賽（速度和敏捷）和場(chǎng)地活動(dòng)、汽車設(shè)計(jì)、口頭陳述、故障排除、網(wǎng)站設(shè)計(jì)和社區(qū)活動(dòng)參與等方面進(jìn)行比賽。 電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽的大部分資金由企業(yè)贊助商和政府組織提供，其中包括Advanced Energy Co

35、rporation、CPandL/Progress Energy、Duke Power、Dominion Virginia Power、NC Energy Office、北卡羅萊納州自然與環(huán)境資源部和美國環(huán)保署。 Jon Mauney（本文的開頭已對(duì)他的汽車進(jìn)行了詳細(xì)描述）任職于電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽指導(dǎo)委員會(huì)。據(jù)Jon所說，CPandL最初在北卡羅來納州啟動(dòng)了這項(xiàng)電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽計(jì)劃。隨后，這項(xiàng)計(jì)劃推廣到了南卡羅來納州、佛羅里達(dá)州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州和喬治亞州，現(xiàn)在正向全美國推廣。如今已有成千上萬的學(xué)生參加了電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽。 如果您或您的學(xué)校想要了解有關(guān)電動(dòng)汽車挑戰(zhàn)賽計(jì)劃的更多信息，請(qǐng)?jiān)L

36、問 www.evchallenge.org。 有關(guān)電動(dòng)汽車及相關(guān)主題的更多信息，請(qǐng)查看下一頁上的鏈接。 電動(dòng)汽車工作原理 作者：Marshall Brain （本文為博聞網(wǎng)版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載必須注明出處。） 本文包括： 1. 1. 引言 2. 2. 電動(dòng)汽車的馬達(dá)以及其他裝置 3. 3. 改裝電動(dòng)汽車 4. 4. 了解更多信息 5. 5. 閱讀所有代用燃料類文章 博聞網(wǎng)相關(guān)文章 · 混合動(dòng)力車探秘 · 汽油相關(guān)知識(shí) · 電動(dòng)機(jī)工作原理 · 太陽能電池工作原理 更多精彩鏈接 · Citicar description · The Electric Auto Association · Electro Automotive · Jerry's Electric Car Conversion · The GM EV1 - perhaps the best-known electric car