Jak działają samochody elektryczne

  • Paul Sparks
  • 0
  • 5134
  • 51
Galeria zdjęć: samochody elektryczne Samochód elektryczny Subaru R1e można ładować przez noc prądem domowym. Ma zasięg 50 mil i prędkość maksymalną 62 mil na godzinę. Zobacz więcej zdjęć samochodów elektrycznych. STAN HONDA / AFP / Getty Images

Samochody elektryczne to coś, co cały czas pojawia się w wiadomościach. Istnieje kilka powodów dalszego zainteresowania tymi pojazdami:

  • Samochody elektryczne wytwarzają mniej zanieczyszczeń niż samochody benzynowe, więc są przyjazną dla środowiska alternatywą dla pojazdów benzynowych (szczególnie w miastach).
  • Każda wiadomość o samochodach hybrydowych zwykle mówi również o samochodach elektrycznych.
  • Pojazdy napędzane ogniwami paliwowymi to samochody elektryczne, a wiadomości o ogniwach paliwowych cieszą się obecnie dużym zainteresowaniem.

Samochód elektryczny to samochód napędzany silnikiem elektrycznym, a nie silnikiem benzynowym.

Z zewnątrz prawdopodobnie nie miałbyś pojęcia, że ​​samochód jest elektryczny. W większości przypadków samochody elektryczne powstają poprzez przeróbkę samochodu na benzynę iw takim przypadku nie da się tego stwierdzić. Kiedy prowadzisz samochód elektryczny, często jedyną rzeczą, która podpowiada ci jego prawdziwą naturę, jest fakt, że jest prawie cichy.

Pod maską istnieje wiele różnic między samochodami benzynowymi a elektrycznymi:

  • Silnik benzynowy został zastąpiony przez silnik elektryczny.
  • Silnik elektryczny czerpie moc z kontroler.
  • Kontroler pobiera swoją moc z tablicy akumulatory.

Silnik benzynowy z jego przewodami paliwowymi, rurami wydechowymi, wężami płynu chłodzącego i kolektorem dolotowym wygląda jak projekt hydrauliczny. Samochód elektryczny to zdecydowanie okablowanie projekt.

Aby dowiedzieć się, jak ogólnie działają samochody elektryczne, zacznijmy od przyjrzenia się typowemu samochodowi elektrycznemu, aby zobaczyć, jak działa..

Typowy samochód elektryczny, ten ma szczególnie efektowne naklejki. Ten pojazd jest własnością Jona Mauneya.

Tutaj pokazano samochód elektryczny, którego użyjemy do tej dyskusji.

Ten elektryczny pojazd rozpoczął swoje życie jako zwykły benzynowy Geo Prism z 1994 roku. Oto modyfikacje, które zmieniły go w samochód elektryczny:

  • Silnik benzynowy wraz z tłumikiem, katalizatorem, rurą wydechową i zbiornikiem paliwa zostały usunięte.
  • Zespół sprzęgła został usunięty. Dotychczasową manualną skrzynię biegów pozostawiono na swoim miejscu i przypięto ją na drugim biegu.
  • Nowy silnik elektryczny prądu przemiennego został przykręcony do skrzyni biegów za pomocą płytki adaptera.
  • Dodano kontroler elektryczny do sterowania silnikiem prądu przemiennego.
Sterownik o mocy 50 kW pobiera 300 V prądu stałego i wytwarza 240 V AC, trójfazowe. Pudełko z napisem „U.S. Electricar” to kontroler.
  • W podłodze samochodu zamontowano tackę na akumulator.
  • Pięćdziesiąt 12-woltowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych umieszczono na tacy akumulatorów (dwa zestawy po 25, aby wytworzyć 300 V DC).
  • Silniki elektryczne zostały dodane do zasilania rzeczy, które czerpały moc z silnika: pompa wodna, pompa wspomagania kierownicy, klimatyzator.
  • Dodano pompę próżniową do hamulców ze wspomaganiem (która wykorzystywała podciśnienie silnika, gdy samochód miał silnik).
Pompa próżniowa jest na lewo od środka.
  • Dźwignia zmiany biegów w ręcznej skrzyni biegów została zastąpiona przełącznikiem, zamaskowanym jako dźwignia zmiany biegów automatycznej skrzyni biegów, do sterowania do przodu i do tyłu.
Automatyczna dźwignia zmiany biegów służy do wyboru jazdy do przodu i odwrotnie. Zawiera mały przełącznik, który przesyła sygnał do kontrolera.
  • Dodano mały elektryczny podgrzewacz wody, aby zapewnić ciepło.
Podgrzewacz wody
  • Dodano ładowarkę, aby można było ładować akumulatory. Ten konkretny samochód ma w rzeczywistości dwa systemy ładowania - jeden z normalnego gniazdka ściennego 120 V lub 240 V, a drugi z indukcyjnego łopatki ładującej magna.
Układ ładowania 120/240 V. Indukcyjny system ładowania łopatek Magna-Charge
  • Wskaźnik gazu został zastąpiony woltomierzem.
„Wskaźnik poziomu gazu” w samochodzie elektrycznym to albo zwykły woltomierz, albo bardziej zaawansowany komputer, który śledzi przepływ amperów do iz akumulatora.

Wszystko inne w samochodzie jest w magazynie. Kiedy wsiadasz do samochodu, wkładasz kluczyk do stacyjki i przekręcasz go do pozycji „włączony”, aby włączyć samochód. Za pomocą manetki włączasz tryb „Drive”, wciskasz pedał przyspieszenia i jedziesz. Działa jak normalny samochód benzynowy. Oto kilka interesujących statystyk:

  • Zasięg tego samochodu wynosi około 50 mil (80 km).
  • Czas od 0 do 60 mph wynosi około 15 sekund.
  • Ładowanie samochodu po przejechaniu 50 mil zajmuje około 12 kilowatogodzin energii elektrycznej.
  • Baterie ważą około 1100 funtów (500 kg).
  • Baterie działają od trzech do czterech lat.

-Aby porównać koszt na milę samochodów benzynowych z tym samochodem elektrycznym, oto przykład. Energia elektryczna w Karolinie Północnej kosztuje obecnie około 8 centów za kilowatogodzinę (4 centy, jeśli korzystasz z rozliczeń według czasu użytkowania i ładujesz w nocy). Oznacza to, że pełne doładowanie kosztuje 1 dolara (lub 50 centów z rozliczeniem za czas użytkowania). Koszt za milę wynosi zatem 2 centy za milę lub 1 cent z czasem użytkowania. Jeśli benzyna kosztuje 1,20 dolara za galon, a samochód pokonuje 30 mil na galon, wówczas koszt za milę wynosi 4 centy za milę dla benzyny.

Oczywiście „paliwo” do pojazdów elektrycznych kosztuje o wiele mniej za milę niż do pojazdów benzynowych. Dla wielu zasięg 50 mil nie jest ograniczeniem - przeciętny człowiek mieszkający w mieście lub na przedmieściach rzadko pokonuje więcej niż 30 lub 40 mil dziennie.

Jednak aby być całkowicie uczciwym, powinniśmy również uwzględnić koszt wymiany baterii. Baterie są obecnie słabym ogniwem w samochodach elektrycznych. Wymiana baterii w tym samochodzie kosztuje około 2000 USD. Baterie wystarczą na około 20 000 mil, czyli około 10 centów za milę. Możesz zobaczyć, dlaczego wokół ogniw paliwowych jest teraz tyle emocji - ogniwa paliwowe rozwiązują problem z akumulatorem (więcej szczegółów na temat ogniw paliwowych w dalszej części artykułu).

Prosty kontroler DC podłączony do akumulatorów i silnika DC. Jeśli kierowca wciska pedał przyspieszenia, kontroler dostarcza pełne 96 woltów z akumulatorów do silnika. Jeśli kierowca zdejmie nogę z pedału przyspieszenia, kontroler dostarcza zero woltów do silnika. Dla dowolnego ustawienia pomiędzy, kontroler „tnie” 96 woltów tysiące razy na sekundę, aby wytworzyć średnie napięcie w przedziale od 0 do 96 woltów.

Sercem samochodu elektrycznego jest połączenie:

  • Plik silnik elektryczny
  • Silnik kontroler
  • Plik baterie

Sterownik pobiera energię z akumulatorów i dostarcza ją do silnika. Pedał przyspieszenia zaczepia się o parę potencjometry (rezystory zmienne), a te potencjometry dostarczają sygnał, który mówi sterownikowi, ile mocy ma dostarczyć. Sterownik może zapewnić zerową moc (gdy samochód jest zatrzymany), pełną moc (gdy kierowca wciska pedał przyspieszenia) lub dowolny poziom mocy pomiędzy.

Kontroler zwykle dominuje w scenie po otwarciu maski, jak widać tutaj:

Sterownik 300-woltowy i 50-kilowatowy dla tego samochodu elektrycznego to pudełko z napisem „U.S. Electricar”.

W tym samochodzie kontroler pobiera 300 V prądu stałego z akumulatora. Przetwarza go na maksymalnie 240 woltów prądu przemiennego trójfazowego, aby przesłać go do silnika. Czyni to za pomocą bardzo dużych tranzystorów, które szybko włączają i wyłączają napięcie baterii, aby wytworzyć falę sinusoidalną.

Po wciśnięciu pedału gazu kabel z pedału łączy się z tymi dwoma potencjometrami:

Potencjometry zaczepiają się o pedał gazu i wysyłają sygnał do sterownika.

Sygnał z potencjometrów informuje sterownik, ile mocy ma dostarczyć do silnika samochodu elektrycznego. Ze względów bezpieczeństwa istnieją dwa potencjometry. Sterownik czyta oba potencjometry i dba o to, aby ich sygnały były równe. Jeśli tak nie jest, sterownik nie działa. Takie ustawienie chroni przed sytuacją, w której potencjometr ulegnie awarii w pozycji pełnego włączenia.

Ciężkie kable (po lewej) łączą pakiet akumulatorów ze sterownikiem. W środku bardzo duży włącznik / wyłącznik. Wiązka małych przewodów po prawej stronie przenosi sygnały z termometrów umieszczonych między akumulatorami, a także zasilanie wentylatorów, które utrzymują akumulatory w chłodzie i wentylacji. Ciężkie przewody wchodzące i wychodzące ze sterownika

Praca kontrolera w samochodzie elektrycznym prądu stałego jest łatwa do zrozumienia. Załóżmy, że zestaw akumulatorów zawiera 12 12-woltowych akumulatorów połączonych szeregowo w celu uzyskania 144 woltów. Sterownik pobiera 144 V prądu stałego i dostarcza je do silnika w kontrolowany sposób.

Najprostszym kontrolerem DC byłby duży włącznik / wyłącznik podłączony do pedału przyspieszenia. Kiedy naciskasz pedał, włącza on przełącznik, a kiedy zdejmujesz nogę z pedału, wyłącza go. Jako kierowca musiałbyś wcisnąć i zwolnić pedał przyspieszenia, aby włączyć i wyłączyć silnik w celu utrzymania określonej prędkości.

Oczywiście tego rodzaju podejście do włączania / wyłączania działałoby, ale jazda byłaby trudna, więc kontroler wykonuje pulsuje dla Ciebie. Sterownik odczytuje ustawienie pedału przyspieszenia z potencjometrów i odpowiednio reguluje moc. Powiedzmy, że akcelerator jest wciśnięty do połowy. Sterownik odczytuje to ustawienie z potencjometru i szybko włącza i wyłącza zasilanie silnika tak, aby był on włączony przez połowę, a wyłączony przez połowę. Jeśli pedał przyspieszenia jest w 25 procentach w dół, kontroler pulsuje mocą, więc jest włączony przez 25 procent czasu i wyłączony w 75 procentach czasu.

Większość kontrolerów pulsuje moc ponad 15 000 razy na sekundę, aby utrzymać pulsację poza zasięgiem ludzkiego słuchu. Prąd pulsacyjny powoduje wibracje obudowy silnika z tą częstotliwością, więc pulsując z prędkością ponad 15 000 cykli na sekundę, sterownik i silnik są ciche dla ludzkiego ucha.

Kontroler AC podłącza się do silnika AC. Używając sześciu zestawów tranzystorów mocy, kontroler pobiera 300 V DC i wytwarza 240 V AC, 3-fazowy. Widzieć Jak działa sieć energetyczna do omówienia zasilania 3-fazowego. Sterownik dodatkowo zapewnia układ ładowania akumulatorów oraz konwerter DC-DC do ładowania dodatkowego 12-woltowego akumulatora.

W przypadku sterownika AC praca jest trochę bardziej skomplikowana, ale to ten sam pomysł. Sterownik tworzy trzy fale pseudosinusoidalne. Czyni to poprzez pobieranie napięcia stałego z akumulatorów i włączanie i wyłączanie go pulsacyjnie. W przypadku kontrolera AC istnieje dodatkowa potrzeba odwrócić polaryzację napięcia 60 razy na sekundę. Dlatego faktycznie potrzebujesz sześciu zestawów tranzystorów w kontrolerze AC, podczas gdy potrzebujesz tylko jednego zestawu w kontrolerze DC. W kontrolerze AC dla każdej fazy potrzebny jest jeden zestaw tranzystorów do impulsowania napięcia, a drugi do odwrócenia polaryzacji. Powielasz to trzy razy dla trzech faz - łącznie sześć zestawów tranzystorów.

Większość sterowników prądu stałego stosowanych w samochodach elektrycznych pochodzi z branży elektrycznych wózków widłowych. Kontroler Hughes AC widoczny na powyższym zdjęciu to ten sam rodzaj kontrolera AC, który jest używany w pojeździe elektrycznym GM / Saturn EV-1. Może dostarczyć do silnika maksymalnie 50 000 watów.

Samochody elektryczne mogą korzystać z silników AC lub DC:

  • Jeśli silnik jest Silnik prądu stałego, wtedy może działać przy napięciu od 96 do 192 woltów. Wiele silników prądu stałego stosowanych w samochodach elektrycznych pochodzi z branży elektrycznych wózków widłowych.
  • Jeśli jest to plik Silnik prądu przemiennego, to prawdopodobnie jest to trójfazowy silnik prądu przemiennego pracujący przy napięciu 240 V prądu przemiennego z zestawem akumulatorów 300 V..

Instalacje prądu stałego są zwykle prostsze i tańsze. Typowy silnik będzie miał moc od 20 000 do 30 000 watów. Typowy kontroler będzie miał zakres od 40 000 do 60 000 watów (na przykład kontroler 96-woltowy dostarczy maksymalnie 400 lub 600 amperów). Silniki prądu stałego mają tę fajną funkcję, jaką możesz zajeździć je (do współczynnika 10 do 1) przez krótkie okresy czasu. Oznacza to, że silnik o mocy 20000 watów przyjmie 100000 watów przez krótki czas i zapewni pięciokrotnie większą moc znamionową. Jest to świetne rozwiązanie w przypadku krótkich zrywów przyspieszenia. Jedynym ograniczeniem jest gromadzenie się ciepła w silniku. Za dużo przesterowania i silnik nagrzewa się do momentu, w którym ulega samozniszczeniu.

Instalacje prądu przemiennego pozwalają na użycie prawie każdego przemysłowego trójfazowego silnika prądu przemiennego, co może ułatwić znalezienie silnika o określonej wielkości, kształcie lub mocy. Silniki prądu przemiennego i sterowniki często mają rozszerzenie regen funkcja. Podczas hamowania silnik zamienia się w generator i dostarcza energię z powrotem do akumulatorów.

W tej chwili słabym ogniwem w każdym samochodzie elektrycznym są akumulatory. Istnieje co najmniej sześć istotnych problemów z obecną technologią akumulatorów kwasowo-ołowiowych:

  • Są ciężkie (typowy akumulator kwasowo-ołowiowy waży 1000 funtów lub więcej).
  • Są nieporęczne (badany tutaj samochód ma 50 akumulatorów kwasowo-ołowiowych, każdy o wymiarach około 6 "x 8" na 6 ").
  • Mają ograniczoną pojemność (typowy akumulator kwasowo-ołowiowy może pomieścić od 12 do 15 kilowatogodzin energii elektrycznej, dając samochodowi zasięg tylko 50 mil).
  • Ładują się wolno (typowe czasy ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych wynoszą od czterech do 10 godzin dla pełnego naładowania, w zależności od technologii baterii i ładowarki).
  • Mają krótką żywotność (od trzech do czterech lat, być może 200 pełnych cykli ładowania / rozładowania).
  • Są drogie (prawdopodobnie 2000 $ za akumulator pokazany w przykładowym samochodzie).

W następnej sekcji przyjrzymy się więcej problemom z technologią baterii.

Wyzwanie EV

Plik Wyzwanie EV (www.ev-challenge.org) to innowacyjny program edukacyjny dla uczniów gimnazjów i szkół ponadgimnazjalnych, który koncentruje się wokół budowy samochodów z napędem elektrycznym:

  • Gimnazjaliści budują i rywalizują z modelami samochodów na baterie słoneczne.
  • Uczniowie szkół średnich przekształcają pełnowymiarowe pojazdy benzynowe w pojazdy elektryczne. To kompletny projekt konwersji, jak opisano w poprzedniej sekcji tego artykułu.

Studenci uczą się o technologii elektrycznej przez cały rok, a następnie spotykają się na dwudniowym finale. Oprócz budowy pojazdu elektrycznego, uczniowie szkół średnich rywalizują w autocrossie (prędkość i zwinność) i wyścigach, projektowaniu pojazdów, prezentacjach ustnych, rozwiązywaniu problemów, projektowaniu witryn internetowych i zaangażowaniu społeczności.

EV Challenge otrzymuje większość finansowania od sponsorów korporacyjnych i organizacji rządowych, w tym Advanced Energy Corporation, CP & L / Progress Energy, Duke Power, Dominion Virginia Power, NC Energy Office, NC Department of Environment and Natural Resources oraz EPA.

Jon Mauney (którego samochód jest przedstawiony na początku tego artykułu) jest członkiem komitetu sterującego EV Challenge. Według Jona, CP&L rozpoczęło program EV Challenge w Północnej Karolinie. Następnie program rozprzestrzenił się na Karolinę Południową, Florydę, Wirginię, Wirginię Zachodnią i Gruzję, a teraz rozprzestrzenia się w całym kraju. W EV Challenge wzięło udział tysiące studentów.

Jeśli Ty lub Twoja szkoła chcielibyście uzyskać więcej informacji na temat programu EV Challenge, odwiedź www.ev-challenge.org.

- Możesz wymienić akumulatory kwasowo-ołowiowe na akumulatory NiMH. Zasięg samochodu podwoi się, a akumulatory wytrzymają 10 lat (tysiące cykli ładowania / rozładowania), ale koszt akumulatorów jest obecnie 10 do 15 razy wyższy niż kwasowo-ołowiowy. Innymi słowy, pakiet akumulatorów NiMH będzie kosztował od 20 000 do 30 000 USD (obecnie) zamiast 2000 USD. Ceny zaawansowanych akumulatorów spadają, gdy stają się one głównym nurtem, więc w ciągu najbliższych kilku lat prawdopodobne jest, że akumulatory NiMH i litowo-jonowe staną się konkurencyjne w stosunku do cen akumulatorów kwasowo-ołowiowych. W tym momencie samochody elektryczne będą miały znacznie większy zasięg.

Patrząc na problemy związane z akumulatorami, zyskujesz inne spojrzenie na benzynę. Dwa galony benzyny, która waży 15 funtów, kosztuje 3 dolary, a wlanie do zbiornika zajmuje 30 sekund, to równowartość 1000 funtów akumulatorów kwasowo-ołowiowych, które kosztują 2000 dolarów, a ich ładowanie trwa cztery godziny.

Problemy z technologią akumulatorów wyjaśniają, dlaczego obecnie wokół ogniw paliwowych panuje tak duże zainteresowanie. W porównaniu z bateriami ogniwa paliwowe będą mniejsze, dużo lżejsze i można je błyskawicznie ładować. Zasilane czystym wodorem ogniwa paliwowe nie stwarzają żadnych problemów środowiskowych związanych z benzyną. Jest bardzo prawdopodobne, że samochód przyszłości będzie samochodem elektrycznym, który będzie pobierał energię elektryczną z ogniwa paliwowego. Jest jeszcze wiele prac badawczo-rozwojowych, które trzeba będzie przeprowadzić, zanim niedrogie, niezawodne ogniwa paliwowe będą mogły zasilać samochody..

Prawie każdy samochód elektryczny ma na pokładzie jeszcze jedną baterię. Jest to zwykły 12-woltowy akumulator kwasowo-ołowiowy, który ma każdy samochód. Akumulator 12 V zapewnia zasilanie akcesoriów - takich jak reflektory, radia, wentylatory, komputery, poduszki powietrzne, wycieraczki, elektryczne szyby i przyrządy wewnątrz samochodu. Ponieważ wszystkie te urządzenia są łatwo dostępne i znormalizowane pod napięciem 12 woltów, z ekonomicznego punktu widzenia sensowne jest ich używanie przez samochód elektryczny..

Dlatego samochód elektryczny ma zwykły 12-woltowy akumulator kwasowo-ołowiowy do zasilania wszystkich akcesoriów. Aby akumulator był naładowany, samochód elektryczny potrzebuje Konwerter DC-DC. Ten konwerter pobiera prąd stały z głównego zestawu akumulatorów (na przykład przy 300 V DC) i przekształca go w 12 V, aby naładować akumulator dodatkowy. Gdy samochód jest włączony, akcesoria są zasilane z przetwornika DC-DC. Gdy samochód jest wyłączony, czerpią energię z akumulatora 12 V, jak w każdym pojeździe benzynowym.

Konwerter DC-DC jest zwykle oddzielnym pudełkiem pod maską, ale czasami to pudełko jest wbudowane w kontroler.

Oczywiście każdy samochód korzystający z akumulatorów potrzebuje sposobu na ich naładowanie.

Otwarcie drzwiczek wlewu gazu odsłania wtyczkę ładowania. 2008

Każdy samochód elektryczny na baterie potrzebuje system ładowania naładować baterie. System ładowania ma dwa cele:

  • Do pompowania energii elektrycznej do akumulatorów tak szybko, jak na to pozwalają
  • Monitorowanie akumulatorów i unikanie ich uszkodzenia podczas ładowania

Najbardziej wyrafinowane systemy ładowania monitorują napięcie akumulatora, przepływ prądu i temperaturę akumulatora, aby zminimalizować czas ładowania. Ładowarka wysyła tyle prądu, ile może, nie podnosząc zbytnio temperatury akumulatora. Mniej wyrafinowane ładowarki mogą monitorować tylko napięcie lub natężenie i przyjmować pewne założenia dotyczące przeciętnej charakterystyki baterii. Taka ładowarka może przykładać maksymalny prąd do akumulatorów do 80 procent ich pojemności, a następnie obniżyć prąd z powrotem do pewnego wstępnie ustawionego poziomu na ostatnie 20 procent, aby uniknąć przegrzania akumulatorów.

Samochód elektryczny Jona Mauneya ma w rzeczywistości dwa różne systemy ładowania. Jeden system przyjmuje napięcie 120 V lub 240 V z normalnego gniazdka elektrycznego. Drugi to indukcyjny system ładowania Magna-Charge spopularyzowany przez pojazd GM / Saturn EV-1. Przyjrzyjmy się każdemu z tych systemów osobno.

Zaletą zwykłego domowego systemu ładowania jest wygoda - wszędzie tam, gdzie znajdziesz gniazdko, możesz naładować. Wadą jest czas ładowania.

Zwykłe domowe gniazdko 120 V ma zwykle 15-amperowy wyłącznik automatyczny, co oznacza, że ​​maksymalna ilość energii, jaką może zużyć samochód, wynosi około 1500 watów lub 1,5 kilowatogodziny na godzinę. Ponieważ akumulator w samochodzie Jona zwykle wymaga od 12 do 15 kilowatogodzin do pełnego naładowania, pełne naładowanie pojazdu przy użyciu tej techniki może zająć od 10 do 12 godzin.

Używając obwodu 240 V (takiego jak gniazdo dla suszarki elektrycznej), samochód może być w stanie otrzymać 240 woltów przy 30 amperach lub 6,6 kilowatogodzin na godzinę. Taki układ pozwala na znacznie szybsze ładowanie i pozwala na pełne naładowanie akumulatora w ciągu czterech do pięciu godzin.

W samochodzie Jona korek wlewu gazu został usunięty i zastąpiony wtyczką do ładowania. Po prostu podłączenie do ściany za pomocą wytrzymałego przedłużacza rozpoczyna proces ładowania.

Zbliżenie na wtyczkę 2008 Podłącz samochód w dowolnym miejscu, aby naładować. Zdjęcie dzięki uprzejmości Jona Mauneya

W tym samochodzie ładowarka jest wbudowana w kontroler. W większości samochodów domowych ładowarka jest oddzielnym pudełkiem umieszczonym pod maską lub może nawet być jednostką wolnostojącą oddzieloną od samochodu.

W następnej sekcji przyjrzymy się systemowi Magna-Charge.

Prąd ładowania Zdjęcie dzięki uprzejmości Jona Mauneya

System Magna-Charge składa się z dwóch części:

  • Stacja ładująca zamontowana na ścianie domu
  • System ładowania w bagażniku samochodu

Stacja ładująca jest podłączona na stałe do obwodu 240 V 40 A przez panel obwodów domu.

Za jego pomocą system ładowania przesyła energię elektryczną do samochodu wiosło indukcyjne:

Zdjęcie dzięki uprzejmości Jona Mauneya

Wiosło mieści się w szczelinie ukrytej za tablicą rejestracyjną samochodu.

Zdjęcie dzięki uprzejmości Jona Mauneya

Łopatka działa jak połowa transformatora. Druga połowa znajduje się wewnątrz samochodu, umieszczona wokół szczeliny za tablicą rejestracyjną. Po włożeniu wiosła tworzy kompletny transformator z gniazdem i przenosi moc do samochodu.

Jedną z zalet systemu indukcyjnego jest brak odsłoniętych styków elektrycznych. Możesz dotknąć wiosła lub wrzucić wiosło do kałuży wody i nie ma żadnego zagrożenia. Inną zaletą jest możliwość bardzo szybkiego pompowania znacznej ilości prądu do samochodu, ponieważ stacja ładująca jest podłączona na stałe do dedykowanego obwodu 240 V.

Konkurencyjne złącze ładowania dużej mocy jest ogólnie określane jako „Wtyczka Avcon"i jest używany przez firmę Ford i inne firmy. Zamiast łopatki indukcyjnej ma styki miedziane i miedziane, a także skomplikowany mechaniczny łącznik, który utrzymuje styki zakryte, dopóki złącze nie zostanie dopasowane do gniazda w pojeździe. Parowanie tego złącza z ochroną GFCI zapewnia bezpieczeństwo w każdych warunkach pogodowych. Jon Mauney zwraca uwagę na następujące kwestie:

-Ważną cechą procesu ładowania jest „wyrównanie”. EV ma ciąg baterii (od 10 do 25 modułów, z których każdy zawiera od trzech do sześciu ogniw). Baterie są ściśle dopasowane, ale nie są identyczne. Dlatego mają niewielkie różnice w pojemności i oporze wewnętrznym. Wszystkie akumulatory w szeregu siłą rzeczy wytwarzają ten sam prąd (prawa elektryczności), ale słabsze akumulatory muszą „ciężej pracować”, aby wytworzyć prąd, więc pod koniec napędu mają nieco niższy stan naładowania. Dlatego słabsze akumulatory wymagają dłuższego ładowania, aby powrócić do pełnego naładowania. Ponieważ akumulatory są połączone szeregowo, ładują się dokładnie w takiej samej ilości, przez co słaby akumulator jest jeszcze słabszy (względnie) niż wcześniej. Z biegiem czasu powoduje to, że jedna bateria zepsuje się na długo przed resztą zestawu. Efekt najsłabszego ogniwa oznacza, że ​​ta bateria określa zasięg pojazdu, a użyteczność samochodu spada. Powszechnym rozwiązaniem tego problemu jest „ładunek wyrównawczy”. Delikatnie przeładowujesz akumulatory, aby zapewnić pełne naładowanie najsłabszych ogniw. Sztuczka polega na tym, aby akumulatory były wyrównane bez uszkodzenia najsilniejszych akumulatorów poprzez przeładowanie. Istnieją bardziej złożone rozwiązania, które skanują akumulatory, mierzą poszczególne napięcia i przesyłają dodatkowy prąd ładowania przez najsłabszy moduł.

W następnej sekcji omówimy krok po kroku konwersję.

- -Większość samochodów elektrycznych poruszających się obecnie po drogach to samochody przystosowane do użytku domowego. Osoby zainteresowane samochodami elektrycznymi na podwórkach i w garażach zamieniają istniejące samochody benzynowe na elektryczne. Istnieje wiele witryn internetowych, które mówią o tym zjawisku i pokazują, jak to zrobić, skąd wziąć części itp.

Typowa konwersja wykorzystuje plik Kontroler DC i a Silnik prądu stałego. Osoba dokonująca konwersji decyduje, przy jakim napięciu system będzie działał - zwykle od 96 woltów do 192 woltów. Decyzja o napięciu decyduje o tym, ile akumulatorów będzie potrzebnych samochód oraz jakiego rodzaju silnika i kontrolera będzie używać w samochodzie. Najpopularniejsze silniki i sterowniki używane w przebudowach domów pochodzą z branży elektrycznych wózków widłowych.

Zwykle osoba dokonująca konwersji ma „pojazd dawcy”, który będzie pełnił rolę platformy do konwersji. Prawie zawsze pojazdem dawcą jest normalny samochód napędzany benzyną, który zostaje przekształcony w elektryczny. Większość pojazdów dawców ma ręczną skrzynię biegów.

Osoba dokonująca konwersji ma wiele możliwości wyboru technologii baterii. Zdecydowana większość konwersji w domu wykorzystuje akumulatory kwasowo-ołowiowe i istnieje kilka różnych opcji:

  • Morskie akumulatory kwasowo-ołowiowe o głębokim cyklu (są dostępne wszędzie, w tym w Wal-mart.)
  • Akumulatory do wózków golfowych
  • Szczelne akumulatory o wysokiej wydajności

Akumulatory mogą mieć elektrolit zalany, zżelowany lub AGM (absorbowana mata szklana). Akumulatory zalane mają zwykle najniższy koszt, ale także najniższą moc szczytową.

Po podjęciu decyzji dotyczących silnika, sterownika i akumulatorów można rozpocząć konwersję. Oto kroki:

  1. Wymontuj silnik, zbiornik paliwa, układ wydechowy, sprzęgło i być może chłodnicę z pojazdu dawcy. Niektóre kontrolery mają tranzystory chłodzone wodą, podczas gdy inne są chłodzone powietrzem.
  2. Przymocuj płytkę adaptera do przekładni i zamontuj silnik. Silnik zwykle wymaga niestandardowych wsporników montażowych.
  3. Zwykle silnik elektryczny wymaga przekładni redukcyjnej dla maksymalnej wydajności. Najłatwiejszym sposobem wykonania redukcji biegów jest przypięcie istniejącej manualnej skrzyni biegów na pierwszym lub drugim biegu. Stworzenie niestandardowej przekładni redukcyjnej pozwoliłoby zaoszczędzić na wadze, ale zwykle jest to zbyt drogie.
  4. Zamontuj sterownik.
  5. Znajdź miejsce na wszystkie akumulatory i zbuduj wsporniki, aby bezpiecznie je trzymać. Zainstaluj baterie. Szczelne akumulatory mają tę zaletę, że można je obrócić na boki i wpasować w różnego rodzaju zakamarki.
  6. Podłączyć akumulatory i silnik do sterownika za pomocą kabla spawalniczego # 00.
  7. Jeśli samochód ma wspomaganie kierownicy, podłącz i zamontuj silnik elektryczny pompy wspomagania kierownicy.
  8. Jeśli samochód jest wyposażony w klimatyzację, podłącz i zamontuj silnik elektryczny kompresora klimatyzacji.
  9. Zainstaluj mały elektryczny podgrzewacz wody do ogrzewania i podłącz go do istniejącego rdzenia nagrzewnicy lub użyj małego ceramicznego elektrycznego grzejnika.
  10. Jeśli samochód jest wyposażony w hamulce ze wspomaganiem, zainstaluj pompę próżniową do obsługi urządzenia wspomagającego hamowanie.
  11. Zainstaluj system ładowania.
  12. Zainstaluj konwerter prądu stałego na prąd stały, aby zasilać akumulator dodatkowy.
  13. Zainstaluj jakiś woltomierz, aby móc wykryć stan naładowania zestawu baterii. Ten woltomierz zastępuje miernik gazu.
  14. Zamontuj potencjometry, podłącz je do pedału przyspieszenia i podłącz do sterownika.
  15. Większość samochodów elektrycznych do zaparzania w domu z silnikami prądu stałego korzysta z biegu wstecznego wbudowanego w ręczną skrzynię biegów. Silniki prądu przemiennego z zaawansowanymi sterownikami po prostu uruchamiają silnik w odwrotnym kierunku i potrzebują prostego przełącznika, który wysyła sygnał zwrotny do sterownika. W zależności od konwersji może być konieczne zainstalowanie pewnego rodzaju przełącznika wstecznego i przewodu do kontrolera.
  16. Zainstaluj duży przekaźnik (znany również jako stycznik), który umożliwia podłączanie i odłączanie akumulatora samochodu do i od kontrolera. Ten przekaźnik służy do „włączania” samochodu, gdy chcesz nim jechać. Potrzebujesz przekaźnika, który może przenosić setki amperów i który może przerwać od 96 do 300 V DC bez utrzymywania łuku.
  17. Ponownie wymień stacyjkę, aby mogła włączyć wszystkie nowe urządzenia, w tym stycznik.

-Po zainstalowaniu i przetestowaniu wszystkiego nowy samochód elektryczny jest gotowy do jazdy!

Typowa konwersja, jeśli wykorzystuje wszystkie nowe części, kosztuje od 5000 do 10000 USD (nie licząc kosztu pojazdu lub robocizny). Koszty rozkładają się w następujący sposób:

  • Baterie - 1000 do 2000 USD
  • Silnik - 1000 do 2000 USD
  • Kontroler - 1000 do 2000 USD
  • Płyta adaptera - od 500 USD do 1000 USD
  • Inne (silniki, okablowanie, przełączniki itp.) - od 500 do 1000 USD

Powiązane artykuły

  • Quiz na samochód elektryczny
  • Jak działają ogniwa paliwowe
  • Jak działają samochody hybrydowe
  • Jak działa gospodarka wodorowa
  • Jak działa benzyna
  • Jak działają silniki elektryczne
  • Jak działają ogniwa słoneczne
  • Czy sceptycy klimatyczni mają rację?

Więcej świetnych linków

  • Opis Citicar
  • Stowarzyszenie Electric Auto
  • Electro Automotive
  • Konwersja samochodu elektrycznego Jerry'ego
  • GM EV1 - chyba najbardziej znany samochód elektryczny
  • Planet Green
  • TreeHugger.com



Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa