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Global News
电动车是如何工作的 2019-12-09



电动汽车一直都新闻界关注的话题之一。造成这种现象的原因主要有下面几个:


1)电动汽车比内燃机动力汽车产生的污染少,因此它们是内燃动力汽车(尤其是在城市中)的环保替代品。


2)关于混合动力汽车的任何新闻报导通常也谈论电动汽车。


3) 由燃料电池驱动的车辆是电动汽车,现在新闻中燃料电池受到了广泛的关注。


电动汽车是由电动机而不是汽内燃机驱动的汽车。从外面看,你可能根本不知道汽车是电动的。在大多数情况下,电动汽车是基于内燃动力汽车而设计的,在这种情况下尤其难以分辨。当你驾驶电动汽车时,你通常能够发现它几乎没有噪音。


在引擎盖下,内燃动力汽车和电动汽车之间有很多区别:


内燃机由电动机代替。


电动机从控制器获得动力。


控制器通过一系列可充电电池获取电源。


带有燃油管路,排气管,冷却液软管和进气歧管的汽油发动机看起来像是管道工程。而电动汽车则像是一个电力工程。


为了大致了解电动汽车的工作原理,让我们先看一看典型的电动汽车的组成。


电动汽车是在1994年开始出现的。第一款电动汽车是基于内燃动力汽车Geo Prism,通过以下的改装而产生的:


汽油发动机以及消声器,催化转化器,排气管和油箱均已拆除。

离合器总成已卸下。现有的手动变速箱则保留,并固定在第二档。

在变速箱上安装了一台交流电动机,以及控制交流电动机的控制器。

在汽车底盘上安装了电池托盘。

将五十个12伏铅酸电池放在电池托盘中(两组25个铅酸电池可产生300伏直流电)。

增加了一台电动机来为水泵,动力转向泵,空调提供动力。

添加了为剎车提供动力的液压泵。

手动变速箱换挡器被改装成用于控制前进和后退的控制器。

添加了一个小型电热水器以提供热量。

添加了充电器以便可以对电池进行充电。这辆特定的汽车实际上有两种充电系统-一种来自正常的120伏或240伏壁装电源插座,另一种来自大型充电感应式充电板。


汽车的其他所有东西都保持不变。你需要钥匙启动汽车。它的性能就像普通的汽油车一样。


以下是一些有趣的统计数据:


这辆电动汽车的单次充电的续航里程约为50英里(80公里)。

从0加速至60英里/小时的时间约为15秒。

行驶50英里后,为汽车充电大约需要12千瓦时的电量。

电池重约1,100磅(500千克)。


这辆电动汽车的电池可持续使用三到四年。


为了比较内燃动力汽车和电动车的每英里成本,这里有一个例子。目前,北卡罗来纳州的电价约为每千瓦时8美分(如果你使用分时计费和夜间充电,则为4美分)。这意味着要完全充电,它的电费为1美元(或者50美分)。因此,成本为每英里2美分(或者1美分)。如果汽油的价格为每加仑1.20美元,内燃动力汽车每加仑可以行使30英里,则汽油车的每英里成本为4美分。


显然,电动汽车的“燃料”每英里成本要比汽油汽车低得多。对于许多人来说,50英里的续航里程不是一个大问题,因为生活在城市或近郊的人每天很少开车超过30或40英里。


电动车的内部


电动汽车的核心部件是电动机、电机控制器和电池。电机控制器控制器从电池取得电能,然后将其输送到电动机。加速踏板与一对电位器(可变电阻器)相连,这些电位器提供信号告诉控制器应该提供多少功率。控制器可以提供零功率(当汽车停止时),满功率(当驾驶员踩下油门踏板时)或两者之间的任何功率水平。


打开引擎盖时,会看到电机控制器在前面的引擎盖下面占据大部分空间,控制器从电池组获取300伏的直流电,然后将其转换为240伏的交流电(三相)并发送到电动机。


踩下加速踏板时,来自踏板的电缆连接到两个电位计。电位计的信号告诉控制器向电动机输送多少功率。为了安全起见,有两个电位计。控制器读取两个电位计,并确保它们的信号相等。如果不等,则控制器不运行。


电动汽车电机和电池


电动汽车可以使用交流或直流电动机。直流电动机可能会在96到192伏的电压下运行。交流电动机一般是三相交流电动机,以300伏特电池组提供电力,在240伏交流电下运行。


直流电动机安装简单且便宜。直流电动机可以短时间内超载(最大为10:1)。也就是说,一个20,000瓦的电动机可在短时间内输出100,000瓦的功率,并提供高达额定马力的5倍动力。


交流设备几乎允许使用任何工业三相交流电动机。交流电机加上控制器通常也可以作为发电机。在制动过程中,电动机变成发电机并将动能转换为电能储存到电池中。

电池问题



目前,电动汽车的薄弱环节是电池。铅酸电池技术至少存在六个重要问题:重量大,尺寸大,容量有限,充电速度慢,寿命短,并且昂贵。


也可以用镍氢电池代替铅酸电池,汽车的续航里程将增加一倍,电池寿命将可高达10年(数千次充电/放电循环)。但是电池的成本是铅酸电池的10至15倍。随着现今电池技术的出现,电池的价格会下降。因此在未来几年中,镍氢和锂离子电池组会取代铅酸电池。届时,电动汽车的行驶里程将大大提高。


由于汽车电池所存在的技术问题,使得燃料电池的应用得到了发展。与电池相比,燃料电池将更小、更轻且可立即充电。用纯氢驱动时,燃料电池没有与汽油相关的环境问题。未来的汽车很有可能会是从燃料电池获取电力的电动汽车。但是,要使燃料电池成为汽车动力的主流,还必须在降低成本、提高可靠性方面进行更深入的研究。


几乎所有电动汽车上都装有另一个电池。这就是每辆汽车都有的普通12伏铅酸电池。12伏电池为诸如大灯、收音机、风扇、计算器、安全气囊、雨刮器、电动窗和车内仪表提供电力。


给电动汽车充电


任何使用电池的电动汽车都需要一个充电系统为电池充电。充电系统有两个目标:


1) 尽快将电注入电池;


2) 要监视电池并避免在充电过程中损坏电池。


最先进的充电系统可监控电池电压,电流和电池温度,以最大程度地缩短充电时间。充电器在不使电池温度升高太多的情况下发送最多的电流。较不复杂的充电器可能仅监视电压或电流,并对根据电池特性预先设定的参数进行充电。这样的充电器可能会向电池施加最大电流,直至电池容量的80%,然后将电流切回预设的水平,最终达到100%,以避免电池过热。


大部分电动汽车都可以使用两种不同的充电系统。一种系统从普通电源插座接受120伏或240伏电源。另一个是由GM / Saturn EV-1开发的Magna-Charge感应充电系统。


普通的家用充电系统具有便利的优势 – 在任何可以找到插座的地方都可以充电。缺点是充电时间较长。普通的家用120伏插座通常具有15安的断路器,这意味着汽车可以消耗的最大能量约为1,500瓦,即每小时1.5千瓦时。对于12到15千瓦时电池组的电池组,使用这种充电系统给汽车充满电可能需要10到12个小时。


使用240伏电路(例如电动烘干机的插座),汽车可以30安培或每小时6.6千瓦时的速度充电,在4到5个小时内为电池组完全充电。


麦格纳感应充电系统


麦格纳感应充电系统由两部分组成:安装在房屋墙壁上的充电站和·汽车后备箱中的充电系统。感应充电系统的一个优点是没有外露的电触点,没有触电的危险。另一个优点是能够将大量电流快速注入汽车。


改装电动汽车


当今道路上的大多数电动汽车(特斯拉除外)都是在汽油汽车的基础上设计的。对电动汽车特别感兴趣的人也可以在其后院和车库里将汽油动力汽车转换为电动汽车。有许多网站都在讨论这个话题,并教你如何做到这一点,在哪里可以买到零件等。


典型的改装使用直流控制器和直流电动机。在电池方面,人们有很多选择。绝大多数家庭改装电动汽车使用铅酸电池,并且有几种不同的选择:


1) 船用深循环铅酸蓄电池(到处都有,包括沃尔玛在内。)


2) 高尔夫球车电池


3) 高性能密封电池


一旦做出了有关电动机,控制器和电池的决定,就可以开始改装了。具体步骤如下:


1) 从汽车上拆下发动机、油箱、排气系统、离合器以及散热器。


2) 在变速箱上安装一块转接板并安装电动机。电机通常需要定制的安装支架。


3) 通常,电动机需要减速器以实现最大效率。实现齿轮减速的最简单方法是将现有的手动变速器固定在第一或第二齿轮上。


4) 安装控制器。


5) 找到安装电池的空间,安装电池托架以及电池。


6) 使用#00号焊接电缆将电池和电动机连接到控制器。


7) 如果汽车具有转向助力器,还要安装转向助力泵接线并安装电动机。


8) 如果汽车装有空调,需要为安装空调压缩机的电动机连接电线。


9) 如果汽车具有电动制动器,还需要安装真空泵以操作制动助力器。


10) 安装充电系统。


11) 安装DC-DC转换器为附件电池供电。


12) 安装电压表以检测电池组中的电量状态。


13) 安装电位器,将其安装在油门踏板上并连接到控制器。


14)大多数使用直流电动机的改装电动汽车都使用手动变速箱中内置的倒档。具有高级控制器的交流电动机只需简单地使电动机反向运行,并且需要一个简单的开关即可向控制器发送反向信号。根据转换的不同,你可能需要在控制器上安装反向开关和电线。


15) 安装大型继电器(也称为接触器),该继电器可以将汽车的电池组与控制器连接和断开。该继电器是你要开车时如何“启动”汽车的继电器。你需要一个可以承载数百安培的继电器,并且可以在不产生电弧的情况下切断或连接96至300伏的电路。


16) 连接点火开关,使其可以打开所有新设备,包括接触器。


一旦一切都安装和测试完毕,新的电动汽车就可以上路了!


如果所有零件都是新的,则典型的改装费用在5,000美元到10,000美元之间(不包括车辆和人工费用)。


——转载自:大纪元

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