18新利最新登入电动汽车的工作原理

我们将在讨论中使用的电动汽车如图所示。18新利最新登入

这款电动汽车开始它的生活作为一个普通的，汽油动力的1994 Geo Prism。下面是将它改造成电动汽车的部分:

关于这辆车的其他东西都是库存。当你上车开车时，你把钥匙插进点火装置，把它转到“开”的位置，就可以发动汽车了。你用换档器换到“驾驶”档，踩下油门踏板，就可以开了。它的性能和普通汽油车一样。以下是一些有趣的统计数据:

为了比较汽油车和电动汽车的每英里成本，这里有一个例子。目前，北卡罗来纳州的电力价格约为每千瓦时8美分(如果使用分时计费并在夜间充电，则为4美分)。这意味着充一次电只需1美元(如果按使用时间计费，则只需50美分)。因此，每英里的成本是每英里2美分，或按使用时间计算为1美分。如果汽油价格是每加仑1.20美元，一辆车每加仑汽油能跑30英里，那么每英里的汽油成本是每英里4美分。

显然，电动汽车的“燃料”每英里的成本要比电动汽车低得多汽油车辆。对许多人来说，50英里的续航里程并不是限制——住在城市或郊区的普通人每天很少开车超过30或40英里。

然而，为了完全公平，我们还应该包括更换电池的成18新利最新登入本。电池是目前电动汽车的薄弱环节。这款车的电池更换费用约为2000美元。这种电池可以续航2万英里左右，每英里只需10美分。你可以看到为什么周围有如此多的兴奋燃料电池现在，燃料电池解决了电池问题(文章后面会详细介绍燃料电池)。

电动汽车的核心是以下要素的组合:

控制器从电池然后把它送到电动机．油门踏板钩到一对电位计(可变电阻)，这些电位器提供信号，告诉控制器它应该提供多少功率。18新利最新登入控制器可以提供零功率(当汽车停止时)，全功率(当驾驶员踩下油门踏板时)，或介于两者之间的任何功率水平。

当你打开引擎盖时，控制器通常占据主导地位，正如你在这里看到的:

在这辆车里，控制器从电池组中吸收300伏的直流电压。它将其转换为最大240伏交流，三相，发送到电机。它使用非常大的晶体管这样电池的电压就会迅速开关，从而产生正弦波。

当你踩下油门踏板时，踏板上的电缆连接到这两个电位器:

电位器发出的信号告诉控制器需要向电动汽车的马达输送多少功率。18新利最新登入为了安全起见，有两个电位器。控制器读取两个电位器并确保它们的信号相等。如果不是，则控制器不操作。这种安排防止了电位器在全开位置失效的情况。

直流电车上控制器的工作很容易理解。让我们假设电池组包含12节12伏的电池，串联起来产生144伏。控制器接收144伏直流电，并以可控的方式将其传递给电机。

最简单的直流控制器就是一个连接到油门踏板上的大开关。当你踩踏板时，它就会打开开关，当你把脚从踏板上拿开时，它就会关闭开关。作为驾驶员，你必须推动和释放加速器，以脉冲电机启动和关闭，以保持给定的速度。

显然，这种开/关的方法是可行的，但它会很痛苦，所以控制器会脉冲给你。控制器从电位器读取油门踏板的设置，并相应地调节功率。假设你把加速器往下压了一半。控制器从电位器读取该设置，并迅速开关电机的电源，使其在一半时间内接通，在一半时间内关闭。如果你把油门踩在25%的位置，控制器就会对电源进行脉冲控制，使其在25%的时间内处于开启状态，在75%的时间内处于关闭状态。

大多数控制器的脉冲功率每秒超过15,000次，以保持脉动在的范围之外人类听觉．脉冲电流导致电机外壳以该频率振动，因此通过每秒超过15,000次的脉冲，控制器和电机对人耳是静音的。

在交流控制器中，工作稍微复杂一些，但它是相同的思想。控制器产生三个伪正弦波。它通过从电池中获取直流电压并通过脉冲开关来实现这一点。在交流控制器中，有额外的需要颠倒极性每秒60次。因此，一个交流控制器实际上需要六组晶体管，而一个直流控制器只需要一组晶体管。在交流控制器中，对于每个相位，都需要一组晶体管来脉冲电压，另一组晶体管来反转极性。这三个阶段复制三次，总共六组晶体管。

电动汽车使用的直流控制器大多来自电动叉车行业。上图中看到的休斯交流控制器与通用/土星EV-1电动汽车中使用的交流控制器相同。它可以为电机提供最大50,000瓦的功率。

电动汽车可以使用交流或直流电机:

直流电的安装往往更简单，更便宜。一个典型的电机将在2万瓦到3万瓦范围内。一个典型的控制器将在40000瓦到60000瓦的范围内(例如，一个96伏的控制器将提供最大400或600安培)。直流电动机有很好的功能，你可以超速他们(高达10比1的因素)短期内。也就是说，一个2万瓦的电机在短时间内可以接受10万瓦的功率，并提供5倍于额定马力的功率。这对于短时间的加速非常有用。唯一的限制是热量积聚在电机。如果过度驾驶，马达就会发热到自毁的程度。

交流装置允许使用几乎任何工业三相交流电机，这可以更容易地找到具有特定尺寸、形状或额定功率的电机。交流电机和控制器通常有一个回复特性。在制动，电机变成发电机，并将电力输送回电池。

目前，任何电动汽车的薄弱环节都是电池。目前铅酸电池技术至少存在六个重大问题:

在下一节中，我们将讨论电池技术的更多问题。

你可以用镍氢电池代替铅酸电池。汽车的续航里程将翻倍，电池将持续10年(数千次充放电循环)，但目前电池的成本是铅酸电池的10到15倍。换句话说，镍氢电池组的价格将从现在的2000美元降至2万至3万美元。先进电池的价格随着它们成为主流而下降，因此在未来几年内，镍氢和锂离子电池组很可能会在价格上与铅酸电池竞争。届时，电动汽车的续航里程将大大提高。

当你看到与电池相关的问题时，你会从不同的角度来看待汽油．两加仑重15磅的汽油售价3美元，倒进油箱需要30秒，相当于1000磅铅酸电池，售价2000美元，充电需要4小时。

电池技术的问题解释了为什么人们如此兴奋燃料电池今天。与电池相比，燃料电池将更小、更轻，而且可以立即充电。当由纯氢提供动力在美国，燃料电池没有汽油带来的环境问题。未来的汽车很可能是一辆从燃料电池获得电力的电动汽车。然而，在廉价、可靠的燃料电池为汽车提供动力之前，仍有大量的研究和开发工作要做。18新利最新登入

几乎所有电动汽车都有一块电池。这是普通的12伏铅酸电池，每辆车都有。12伏的电池为配件提供电力，比如大灯，收音机球迷,电脑，安全气囊，刮水器，电动窗还有车里的仪器。由于所有这些设备都很容易获得，并且标准化为12伏，从经济角度来看，电动汽车使用它们是有意义的。

因此，电动汽车有一个正常的12伏铅酸电池来为所有配件供电。为了给电池充电，电动汽车需要一个DC-to-DC转换器．该转换器从主电池阵列接收直流电源(例如，300伏直流)，并将其转换为12伏为附属电池充电。当汽车启动时，配件从DC-to-DC转换器获得电力。当汽车熄火时，它们从12伏的电池中获得电力，就像任何汽油动力汽车一样。

DC-to-DC转换器通常是罩下的一个单独的盒子，但有时这个盒子被内置到控制器中。

当然，任何使用电池的汽车都需要一种充电方式。

任何使用电池的电动汽车都需要一个充电系统给电池充电。该充电系统有两个目标:

最先进的充电系统可以监测电池电压、电流流量和电池温度，以最大限度地缩短充电时间。充电器在不提高电池温度的情况下尽可能多地输送电流。不太复杂的充电器可能只监测电压或安培，并对平均电池特性做出某些假设。像这样的充电器可能会给电池施加最大电流，达到其容量的80%，然后将电流降低到最后20%的预设水平，以避免电池过热。

Jon Mauney的电动汽车实际上有两个不同的充电系统。一个系统从一个正常的电源插座接收120伏或240伏的电源。另一种是通用汽车/土星EV-1汽车推广的Magna-Charge感应充电系统。让我们分别看看这些系统。

普通的家用充电系统具有方便的优点——只要你能找到插座，你就能充电。缺点是充电时间。

一个普通的家用120伏电源插座通常有一个15安培的断路器，这意味着汽车可以消耗的最大能量约为1,500瓦，或1.5千瓦时每小时。由于乔恩汽车的电池组通常需要12至15千瓦时才能充满电，因此使用这种技术完全充满汽车可能需要10至12小时。

通过使用240伏电路(如电源插座)烘衣机)，该车可能能够接收240伏特30安培，或6.6千瓦时每小时。这种安排可以大大加快充电速度，并且可以在4到5小时内完全充满电池组。

在乔恩的车里，加油口已经被拆除，取而代之的是一个充电插头。只需用一根耐用的延长线插在墙上，充电过程就开始了。

在这辆车里，充电器内置在控制器里。在大多数自制汽车中，充电器是一个位于引擎盖下的独立盒子，甚至可以是一个独立于汽车的独立单元。

在下一节中，我们将介绍Magna-Charge系统。

Magna-Charge系统由两部分组成:

充电站通过房屋的电路板硬连接到一个240伏40安培的电路。

充电系统用这个为汽车供电感应式：

车牌后面藏着一个小槽，桨正好插在里面。

桨的作用相当于变压器的一半。另一半在车内，位于车牌后面的插槽周围。当你插入桨叶时，它与插槽形成一个完整的变压器，并将电力传输到汽车。

感应系统的优点之一是没有暴露的电触点。你可以触摸球拍，或者把球拍扔进水坑里，都不会有危险。另一个优点是能够快速地将大量电流注入汽车，因为充电站是硬连接到一个240伏的专用电路。

与之竞争的大功率电荷连接器通常被称为““Avcon插头福特和其他公司都在使用。它的特点是铜对铜触点取代了感应式桨叶，并有一个精心设计的机械互连，保持触点覆盖，直到连接器与车上的插座匹配。将此连接器与GFCI保护在任何天气下都很安全。Jon Mauney指出:

在下一节中，我们将一步一步地进行转换。

今天在路上行驶的大多数电动汽车都是“家酿”转换车辆。对电动汽车感兴趣的人在自家后院和车库将现有的汽油动力汽车改装成电动汽车。有许多网站谈论这种现象，并告诉你如何做，哪里得到零件，等等。18新利最新登入

一个典型的转换使用直流控制器和一个直流电机．进行转换的人决定系统将在什么电压下运行——通常是96伏到192伏之间的任何电压。电压决定了汽车需要多少电池，以及汽车将使用什么样的电机和控制18新利最新登入器。家庭转换中使用的最常见的电机和控制器来自电动叉车行业。

通常，进行转换的人有一个“捐赠工具”，作为转换的平台。几乎所有的捐赠车辆都是一辆普通的汽油动力汽车，被改装成电动汽车。大多数捐赠车辆都有一个手动变速箱．

当涉及到电池技术时，进行转换的人有很多选择。绝大多数家庭转换使用铅酸电池，有几种不同的选择:

电池可以有浸水，凝胶或AGM(吸收玻璃垫)电解质。充液电池的成本最低，但峰值功率也最低。

一旦决定了电机、控制器和电池，转换就可以开始了。以下是步骤:

一旦一切安装和测试，新的电动汽车就准备好了!

如果全部使用新部件，典型的改装成本在5,000美元到10,000美元之间(不包括捐赠车辆或人工成本)。成本是这样分解的: