Wie Elektroautos funktionieren

Bildergalerie: Elektroautos Das Elektroauto Subaru R1e kann über Nacht mit Haushaltsstrom aufgeladen werden. Es hat eine Reichweite von 50 Meilen und eine Höchstgeschwindigkeit von 62 Meilen pro Stunde. Weitere Bilder von Elektroautos. STAN HONDA / AFP / Getty Images

Elektroautos tauchen ständig in den Nachrichten auf. Es gibt mehrere Gründe für das anhaltende Interesse an diesen Fahrzeugen:

• Elektroautos verursachen weniger Umweltverschmutzung als benzinbetriebene Autos und sind daher eine umweltfreundliche Alternative zu benzinbetriebenen Fahrzeugen (insbesondere in Städten)..
• Jede Nachricht über Hybridautos spricht normalerweise auch über Elektroautos.
• Fahrzeuge, die mit Brennstoffzellen betrieben werden, sind Elektroautos, und Brennstoffzellen erhalten derzeit in den Nachrichten große Aufmerksamkeit.

Ein Elektroauto ist ein Auto, das von einem Elektromotor und nicht von einem Benzinmotor angetrieben wird.

Von außen hätten Sie wahrscheinlich keine Ahnung, dass ein Auto elektrisch ist. In den meisten Fällen werden Elektroautos durch Umbau eines benzinbetriebenen Autos hergestellt, und in diesem Fall ist es unmöglich zu sagen. Wenn Sie ein Elektroauto fahren, ist oft das einzige, was Sie auf seine wahre Natur hinweist, die Tatsache, dass es fast so ist Leise.

Unter der Haube gibt es viele Unterschiede zwischen Benzin- und Elektroautos:

• Der Benzinmotor wird durch einen ersetzt Elektromotor.
• Der Elektromotor bezieht seine Leistung von a Regler.
• Der Controller bezieht seine Leistung aus einem Array von wiederaufladbare Batterien.

Ein Benzinmotor mit Kraftstoffleitungen, Auspuffrohren, Kühlmittelschläuchen und Ansaugkrümmer sieht in der Regel wie ein Sanitärprojekt aus. Ein Elektroauto ist definitiv ein Verdrahtung Projekt.

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie Elektroautos im Allgemeinen funktionieren, schauen wir uns zunächst ein typisches Elektroauto an, um zu sehen, wie es zusammenkommt.

Dieses typische Elektroauto hat einige besonders schicke Abziehbilder. Dieses Fahrzeug gehört Jon Mauney.

Das Elektroauto, das wir für diese Diskussion verwenden werden, wird hier gezeigt.

Dieses Elektrofahrzeug begann sein Leben als normales, benzinbetriebenes Geo-Prisma von 1994. Hier sind die Modifikationen, die es zu einem Elektroauto gemacht haben:

• Der Benzinmotor sowie der Schalldämpfer, der Katalysator, das Auspuffrohr und der Gastank wurden alle entfernt.
• Die Kupplungsbaugruppe wurde entfernt. Das vorhandene Schaltgetriebe wurde an Ort und Stelle belassen und im zweiten Gang fixiert.
• Ein neuer Wechselstrommotor wurde mit einer Adapterplatte mit dem Getriebe verschraubt.
• Eine elektrische Steuerung wurde hinzugefügt, um den Wechselstrommotor zu steuern.

Der 50-kW-Regler nimmt 300 Volt Gleichstrom auf und produziert 240 Volt Wechselstrom, dreiphasig. Die Box mit der Aufschrift "U.S. Electricar" ist der Controller.

• Ein Batteriefach wurde im Boden des Autos installiert.
• 50 12-Volt-Blei-Säure-Batterien wurden in das Batteriefach eingelegt (zwei 25er-Sätze zur Erzeugung von 300 Volt Gleichstrom).
• Elektromotoren wurden hinzugefügt, um Dinge anzutreiben, die früher vom Motor angetrieben wurden: die Wasserpumpe, die Servolenkungspumpe und die Klimaanlage.
• Eine Vakuumpumpe wurde für die Leistungsbremsen hinzugefügt (die Motorvakuum verwendeten, wenn das Auto einen Motor hatte).

Die Vakuumpumpe befindet sich links von der Mitte.

• Der Schalthebel für das Schaltgetriebe wurde durch einen Schalter ersetzt, der als Schalthebel für Automatikgetriebe getarnt war, um vorwärts und rückwärts zu steuern.

Ein automatischer Schalthebel wird verwendet, um vorwärts zu wählen und umgekehrt. Es enthält einen kleinen Schalter, der ein Signal an die Steuerung sendet.

• Ein kleiner elektrischer Warmwasserbereiter wurde hinzugefügt, um Wärme bereitzustellen.

Der Boiler

• Ein Ladegerät wurde hinzugefügt, damit die Batterien aufgeladen werden können. Dieses spezielle Auto verfügt tatsächlich über zwei Ladesysteme - eines von einer normalen 120-Volt- oder 240-Volt-Steckdose und das andere von einem induktiven Ladepaddel mit Magna-Ladung.

Das 120/240-Volt-Ladesystem Das induktive Paddel-Ladesystem Magna-Charge

• Die Gasanzeige wurde durch ein Voltmeter ersetzt.

Die "Gasanzeige" in einem Elektroauto ist entweder ein einfaches Voltmeter oder ein ausgefeilterer Computer, der den Strom von Ampere zum und vom Akkupack verfolgt.

Alles andere am Auto ist auf Lager. Wenn Sie einsteigen, um das Auto zu fahren, stecken Sie den Schlüssel in die Zündung und drehen ihn in die Position "Ein", um das Auto einzuschalten. Sie schalten mit dem Schalthebel auf "Fahren", treten auf das Gaspedal und fahren los. Es funktioniert wie ein normales Benzinauto. Hier einige interessante Statistiken:

• Die Reichweite dieses Autos beträgt ca. 80 km..
• Die Zeit von 0 bis 60 Meilen pro Stunde beträgt ungefähr 15 Sekunden.
• Nach einer 50-Meilen-Fahrt werden etwa 12 Kilowattstunden Strom benötigt, um das Auto aufzuladen.
• Die Batterien wiegen ungefähr 500 kg..
• Die Batterien halten drei bis vier Jahre.

-Um die Kosten pro Meile von Benzinautos mit diesem Elektroauto zu vergleichen, hier ein Beispiel. Der Strom in North Carolina beträgt derzeit etwa 8 Cent pro Kilowattstunde (4 Cent, wenn Sie die Abrechnungszeit verwenden und nachts aufladen). Das bedeutet, dass eine vollständige Aufladung 1 US-Dollar kostet (oder 50 Cent bei Abrechnung mit Nutzungsdauer). Die Kosten pro Meile betragen daher 2 Cent pro Meile oder 1 Cent bei Nutzungsdauer. Wenn Benzin 1,20 USD pro Gallone kostet und ein Auto 30 Meilen pro Gallone erreicht, betragen die Kosten pro Meile 4 Cent pro Meile für Benzin.

Offensichtlich kostet der "Kraftstoff" für Elektrofahrzeuge viel weniger pro Meile als für Benzinfahrzeuge. Und für viele ist die Reichweite von 50 Meilen keine Einschränkung - die durchschnittliche Person, die in einer Stadt oder einem Vorort lebt, fährt selten mehr als 30 oder 40 Meilen pro Tag.

Um ganz fair zu sein, sollten wir jedoch auch die Kosten für den Batteriewechsel berücksichtigen. Batterien sind derzeit das schwache Glied in Elektroautos. Der Batteriewechsel für dieses Auto kostet etwa 2.000 US-Dollar. Die Batterien halten ungefähr 20.000 Meilen für ungefähr 10 Cent pro Meile. Sie können sehen, warum Brennstoffzellen derzeit so aufregend sind - Brennstoffzellen lösen das Batterieproblem (weitere Details zu Brennstoffzellen später in diesem Artikel).

Ein einfacher DC-Controller, der an die Batterien und den DC-Motor angeschlossen ist. Wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt, liefert der Controller die vollen 96 Volt von den Batterien an den Motor. Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, liefert die Steuerung null Volt an den Motor. Für jede Einstellung dazwischen "zerhackt" der Controller die 96 Volt tausende Male pro Sekunde, um eine durchschnittliche Spannung irgendwo zwischen 0 und 96 Volt zu erzeugen.

Das Herz eines Elektroautos ist die Kombination von:

• Das Elektromotor
• Der Motor ist Regler
• Das Batterien

Die Steuerung bezieht Strom aus den Batterien und liefert ihn an den Motor. Das Gaspedal hakt an einem Paar Potentiometer (variable Widerstände), und diese Potentiometer liefern das Signal, das dem Controller mitteilt, wie viel Leistung er liefern soll. Der Controller kann keine Leistung (wenn das Auto angehalten ist), volle Leistung (wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt) oder eine beliebige Leistungsstufe dazwischen liefern.

Der Controller dominiert normalerweise die Szene, wenn Sie die Haube öffnen, wie Sie hier sehen können:

Der 300-Volt-50-Kilowatt-Regler für dieses Elektroauto ist die Box mit der Aufschrift "U.S. Electricar".

In diesem Auto nimmt der Controller 300 Volt Gleichstrom vom Akkupack auf. Es wandelt es in maximal 240 Volt Wechselstrom, dreiphasig, um es an den Motor zu senden. Dazu werden sehr große Transistoren verwendet, die die Batteriespannung schnell ein- und ausschalten, um eine Sinuswelle zu erzeugen.

Wenn Sie das Gaspedal betätigen, wird ein Kabel vom Pedal an diese beiden Potentiometer angeschlossen:

Die Potentiometer haken am Gaspedal ein und senden ein Signal an die Steuerung.

Das Signal von den Potentiometern teilt der Steuerung mit, wie viel Leistung an den Motor des Elektroautos abgegeben werden soll. Aus Sicherheitsgründen gibt es zwei Potentiometer. Die Steuerung liest beide Potentiometer und stellt sicher, dass ihre Signale gleich sind. Ist dies nicht der Fall, funktioniert die Steuerung nicht. Diese Anordnung schützt vor einer Situation, in der ein Potentiometer in der Voll-Ein-Position ausfällt.

Schwere Kabel (links) verbinden den Akku mit dem Controller. In der Mitte befindet sich ein sehr großer Ein / Aus-Schalter. Das Bündel kleiner Drähte auf der rechten Seite überträgt Signale von Thermometern zwischen den Batterien sowie Strom für Lüfter, die die Batterien kühl und belüftet halten. Die schweren Drähte treten in den Controller ein und verlassen ihn

Die Arbeit des Controllers in einem Gleichstrom-Elektroauto ist leicht zu verstehen. Nehmen wir an, der Akku enthält 12 12-Volt-Batterien, die in Reihe geschaltet sind, um 144 Volt zu erzeugen. Die Steuerung nimmt 144 Volt Gleichstrom auf und liefert diese kontrolliert an den Motor.

Der einfachste Gleichstromregler wäre ein großer Ein / Aus-Schalter, der mit dem Gaspedal verbunden ist. Wenn Sie das Pedal betätigen, wird der Schalter eingeschaltet, und wenn Sie den Fuß vom Pedal nehmen, wird es ausgeschaltet. Als Fahrer müssten Sie das Gaspedal drücken und loslassen, um den Motor ein- und auszuschalten und eine bestimmte Geschwindigkeit beizubehalten.

Natürlich würde diese Art von Ein / Aus-Ansatz funktionieren, aber es wäre schmerzhaft zu fahren, also macht der Controller das pulsierend für dich. Die Steuerung liest die Einstellung des Gaspedals von den Potentiometern und regelt die Leistung entsprechend. Nehmen wir an, Sie haben das Gaspedal halb heruntergedrückt. Die Steuerung liest diese Einstellung vom Potentiometer und schaltet den Motor schnell ein und aus, so dass er zur Hälfte eingeschaltet und zur Hälfte ausgeschaltet ist. Wenn Sie das Gaspedal 25 Prozent nach unten gedrückt haben, pulsiert der Controller die Leistung so, dass sie in 25 Prozent der Fälle eingeschaltet und in 75 Prozent der Fälle ausgeschaltet ist.

Die meisten Controller pulsieren die Leistung mehr als 15.000 Mal pro Sekunde, um die Pulsation außerhalb des Bereichs des menschlichen Gehörs zu halten. Der gepulste Strom bewirkt, dass das Motorgehäuse bei dieser Frequenz vibriert. Wenn Sie also mit mehr als 15.000 Zyklen pro Sekunde pulsieren, sind die Steuerung und der Motor für die menschlichen Ohren stumm.

Ein AC-Controller wird an einen AC-Motor angeschlossen. Unter Verwendung von sechs Sätzen von Leistungstransistoren nimmt die Steuerung 300 Volt Gleichstrom auf und erzeugt dreiphasig 240 Volt Wechselstrom. Sehen Wie das Stromnetz funktioniert für eine Diskussion der 3-Phasen-Leistung. Die Steuerung bietet zusätzlich ein Ladesystem für die Batterien und einen DC / DC-Wandler zum Aufladen der 12-Volt-Zubehörbatterie.

In einem AC-Controller ist die Arbeit etwas komplizierter, aber es ist die gleiche Idee. Der Controller erzeugt drei Pseudosinuswellen. Dazu wird die Gleichspannung aus den Batterien entnommen und ein- und ausgeschaltet. In einem AC-Controller besteht die zusätzliche Notwendigkeit Verpolung umkehren der Spannung 60 mal pro Sekunde. Daher benötigen Sie tatsächlich sechs Sätze von Transistoren in einem AC-Controller, während Sie nur einen Satz in einem DC-Controller benötigen. Im AC-Controller benötigen Sie für jede Phase einen Satz Transistoren, um die Spannung zu pulsieren, und einen weiteren Satz, um die Polarität umzukehren. Sie replizieren dies dreimal für die drei Phasen - insgesamt sechs Transistorsätze.

Die meisten in Elektroautos verwendeten Gleichstromregler stammen aus der Elektrostaplerindustrie. Der auf dem Foto oben gezeigte Hughes-AC-Controller ist der gleiche AC-Controller, der auch im GM / Saturn EV-1-Elektrofahrzeug verwendet wird. Es kann maximal 50.000 Watt an den Motor liefern.

Elektroautos können AC- oder DC-Motoren verwenden:

• Wenn der Motor a Gleichspannungs Motor, dann kann es mit 96 bis 192 Volt betrieben werden. Viele der in Elektroautos verwendeten Gleichstrommotoren stammen aus der Elektrostaplerindustrie.
• Wenn es ein ist AC Motor, dann ist es wahrscheinlich ein dreiphasiger Wechselstrommotor, der mit 240 Volt Wechselstrom und einem 300 Volt Batteriepack betrieben wird.

Gleichstrominstallationen sind in der Regel einfacher und kostengünstiger. Ein typischer Motor liegt im Bereich von 20.000 bis 30.000 Watt. Ein typischer Regler liegt im Bereich von 40.000 bis 60.000 Watt (ein 96-Volt-Regler liefert beispielsweise maximal 400 oder 600 Ampere). Gleichstrommotoren haben die nette Funktion, die Sie können Overdrive sie (bis zu einem Faktor von 10 zu 1) für kurze Zeiträume. Das heißt, ein 20.000-Watt-Motor nimmt für kurze Zeit 100.000 Watt auf und liefert das Fünffache seiner Nennleistung. Dies ist ideal für kurze Beschleunigungsstöße. Die einzige Einschränkung ist der Wärmestau im Motor. Zu viel Overdriving und der Motor heizt sich bis zu dem Punkt auf, an dem er sich selbst zerstört.

Wechselstrominstallationen ermöglichen die Verwendung fast aller industriellen Dreiphasen-Wechselstrommotoren. Dies erleichtert das Auffinden eines Motors mit einer bestimmten Größe, Form oder Nennleistung. Wechselstrommotoren und Steuerungen haben oft eine Regen Feature. Während des Bremsens verwandelt sich der Motor in einen Generator und versorgt die Batterien mit Strom.

Im Moment sind die Batterien das schwache Glied in jedem Elektroauto. Es gibt mindestens sechs signifikante Probleme mit der aktuellen Blei-Säure-Batterietechnologie:

• Sie sind schwer (ein typischer Blei-Säure-Akku wiegt 1.000 Pfund oder mehr).
• Sie sind sperrig (das Auto, das wir hier untersuchen, hat 50 Blei-Säure-Batterien, die jeweils ungefähr 6 "x 8" mal 6 "groß sind)..
• Sie haben eine begrenzte Kapazität (ein typischer Blei-Säure-Akku kann 12 bis 15 Kilowattstunden Strom fassen und einem Auto eine Reichweite von nur 50 Meilen geben)..
• Sie lassen sich nur langsam aufladen (typische Ladezeiten für ein Blei-Säure-Pack liegen je nach Batterietechnologie und Ladegerät zwischen vier und 10 Stunden für eine vollständige Aufladung)..
• Sie haben eine kurze Lebensdauer (drei bis vier Jahre, vielleicht 200 volle Lade- / Entladezyklen).
• Sie sind teuer (vielleicht 2.000 US-Dollar für den im Musterauto gezeigten Akku).

Im nächsten Abschnitt werden wir uns mit weiteren Problemen mit der Batterietechnologie befassen.

Die EV-Herausforderung

Das EV Herausforderung (www.ev-challenge.org) ist ein innovatives Bildungsprogramm für Schüler der Mittel- und Oberstufe, das sich auf den Bau von Elektroautos konzentriert:

• Mittelschüler bauen und konkurrieren mit solarbetriebenen Modellautos.
• Schüler verwandeln benzinbetriebene Fahrzeuge in voller Größe in Elektrofahrzeuge. Es handelt sich um ein vollständiges Konvertierungsprojekt, wie im vorherigen Abschnitt dieses Artikels beschrieben.

Die Schüler lernen das ganze Jahr über Elektrotechnik und treffen sich dann zu einem zweitägigen Finale. Neben dem Bau des Elektrofahrzeugs nehmen Schüler an Autocross- (Geschwindigkeit und Beweglichkeit) und Reichweitenveranstaltungen, Fahrzeugdesign, mündlichen Präsentationen, Fehlerbehebung, Website-Design und Beteiligung der Community teil.

Die EV Challenge wird größtenteils von Unternehmenssponsoren und Regierungsorganisationen finanziert, darunter Advanced Energy Corporation, CP & L / Progress Energy, Duke Power, Dominion Virginia Power, das NC Energy Office, das NC Department of Environment and Natural Resources und die EPA.

Jon Mauney (dessen Auto am Anfang dieses Artikels vorgestellt wird) ist im Lenkungsausschuss für EV Challenge. Laut Jon hat CP & L das EV Challenge-Programm in North Carolina gestartet. Das Programm verbreitete sich dann in South Carolina, Florida, Virginia, West Virginia und Georgia und verbreitet sich nun landesweit. Tausende von Studenten haben an der EV Challenge teilgenommen.

Wenn Sie oder Ihre Schule weitere Informationen zum EV Challenge-Programm wünschen, besuchen Sie bitte www.ev-challenge.org.

- Sie können Blei-Säure-Batterien durch NiMH-Batterien ersetzen. Die Reichweite des Autos wird sich verdoppeln und die Batterien werden 10 Jahre halten (Tausende von Lade- / Entladezyklen), aber die Kosten der Batterien sind heute 10- bis 15-mal höher als die von Blei-Säure. Mit anderen Worten, ein NiMH-Akku kostet (heute) 20.000 bis 30.000 US-Dollar statt 2.000 US-Dollar. Die Preise für fortschrittliche Batterien fallen, da sie zum Mainstream werden. Daher ist es wahrscheinlich, dass NiMH- und Lithium-Ionen-Akkus in den nächsten Jahren mit den Preisen für Blei-Säure-Akkus konkurrenzfähig werden. Elektroautos haben zu diesem Zeitpunkt eine deutlich bessere Reichweite.

Wenn Sie sich die Probleme ansehen, die mit Batterien verbunden sind, erhalten Sie eine andere Perspektive auf Benzin. Zwei Gallonen Benzin, das 15 Pfund wiegt, 3,00 US-Dollar kostet und 30 Sekunden zum Einfüllen in den Tank benötigt, entsprechen 1.000 Pfund Blei-Säure-Batterien, die 2.000 US-Dollar kosten und vier Stunden zum Aufladen benötigen.

Die Probleme mit der Batterietechnologie erklären, warum Brennstoffzellen heutzutage so aufregend sind. Im Vergleich zu Batterien sind Brennstoffzellen kleiner, viel leichter und sofort wiederaufladbar. Wenn Brennstoffzellen mit reinem Wasserstoff betrieben werden, treten keine der mit Benzin verbundenen Umweltprobleme auf. Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Auto der Zukunft ein Elektroauto sein wird, das seinen Strom aus einer Brennstoffzelle bezieht. Es muss noch viel Forschung und Entwicklung betrieben werden, bevor kostengünstige, zuverlässige Brennstoffzellen Autos antreiben können.

Fast jedes Elektroauto hat eine weitere Batterie an Bord. Dies ist die normale 12-Volt-Blei-Säure-Batterie, die jedes Auto hat. Die 12-Volt-Batterie versorgt Zubehör mit Strom - beispielsweise Scheinwerfer, Radios, Lüfter, Computer, Airbags, Scheibenwischer, elektrische Fensterheber und Instrumente im Auto. Da alle diese Geräte bei 12 Volt leicht verfügbar und standardisiert sind, ist es aus wirtschaftlicher Sicht für ein Elektroauto sinnvoll, sie zu verwenden.

Daher verfügt ein Elektroauto über eine normale 12-Volt-Blei-Säure-Batterie, um das gesamte Zubehör mit Strom zu versorgen. Um die Batterie aufgeladen zu halten, benötigt ein Elektroauto a DC / DC-Wandler. Dieser Wandler nimmt die Gleichstromversorgung vom Hauptbatteriearray (z. B. 300 Volt Gleichstrom) auf und wandelt sie auf 12 Volt um, um die Zubehörbatterie aufzuladen. Wenn das Auto eingeschaltet ist, wird das Zubehör vom DC-DC-Wandler mit Strom versorgt. Wenn das Auto ausgeschaltet ist, beziehen sie ihre Energie aus der 12-Volt-Batterie wie in jedem benzinbetriebenen Fahrzeug.

Der DC / DC-Wandler ist normalerweise eine separate Box unter der Haube, aber manchmal ist diese Box in die Steuerung eingebaut.

Natürlich muss jedes Auto, das Batterien verwendet, diese aufladen.

Durch Öffnen der Gaseinfüllklappe wird der Ladestecker sichtbar. 2008

Jedes Elektroauto, das Batterien verwendet, benötigt a Ladestation um die Batterien aufzuladen. Das Ladesystem hat zwei Ziele:

• Um so schnell wie möglich Strom in die Batterien zu pumpen
• Überwachung der Batterien und Vermeidung von Beschädigungen während des Ladevorgangs

Die modernsten Ladesysteme überwachen die Batteriespannung, den Stromfluss und die Batterietemperatur, um die Ladezeit zu minimieren. Das Ladegerät sendet so viel Strom wie möglich, ohne die Batterietemperatur zu stark zu erhöhen. Weniger ausgefeilte Ladegeräte überwachen möglicherweise nur die Spannung oder Stromstärke und treffen bestimmte Annahmen über die durchschnittlichen Batterieeigenschaften. Ein solches Ladegerät kann bis zu 80 Prozent seiner Kapazität mit maximalem Strom versorgen und dann den Strom für die letzten 20 Prozent auf einen voreingestellten Wert zurückschalten, um eine Überhitzung der Batterien zu vermeiden.

Jon Mauneys Elektroauto verfügt tatsächlich über zwei verschiedene Ladesysteme. Ein System akzeptiert 120-Volt- oder 240-Volt-Strom aus einer normalen Steckdose. Das andere ist das induktive Ladesystem Magna-Charge, das vom GM / Saturn EV-1-Fahrzeug populär gemacht wird. Schauen wir uns jedes dieser Systeme separat an.

Das normale Haushaltsladesystem bietet den Vorteil der Bequemlichkeit - überall dort, wo Sie eine Steckdose finden, können Sie aufladen. Der Nachteil ist die Ladezeit.

Eine normale 120-Volt-Haushaltssteckdose verfügt normalerweise über einen 15-Ampere-Leistungsschalter. Dies bedeutet, dass das Auto maximal etwa 1.500 Watt oder 1,5 Kilowattstunden pro Stunde verbrauchen kann. Da der Akku in Jons Auto normalerweise 12 bis 15 Kilowattstunden für eine vollständige Aufladung benötigt, kann es 10 bis 12 Stunden dauern, bis das Fahrzeug mit dieser Technik vollständig aufgeladen ist.

Bei Verwendung eines 240-Volt-Stromkreises (z. B. der Steckdose für einen elektrischen Trockner) kann das Auto möglicherweise 240 Volt bei 30 Ampere oder 6,6 Kilowattstunden pro Stunde empfangen. Diese Anordnung ermöglicht ein wesentlich schnelleres Laden und kann den Akku in vier bis fünf Stunden vollständig aufladen.

In Jons Auto wurde der Gaseinfüllstutzen entfernt und durch einen Ladestecker ersetzt. Durch einfaches Anschließen an die Wand mit einem Hochleistungs-Verlängerungskabel wird der Ladevorgang gestartet.

Nahaufnahme des Steckers 2008 Schließen Sie das Auto an einer beliebigen Stelle an, um es aufzuladen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Jon Mauney

In diesem Auto ist das Ladegerät in die Steuerung eingebaut. In den meisten selbst gebrauten Autos ist das Ladegerät eine separate Box unter der Motorhaube oder kann sogar eine freistehende Einheit sein, die vom Auto getrennt ist.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns das Magna-Charge-System ansehen.

Ladestrom Foto mit freundlicher Genehmigung von Jon Mauney

Das Magna-Charge-System besteht aus zwei Teilen:

• Eine Ladestation an der Wand des Hauses montiert

• Ein Ladesystem im Kofferraum des Autos

Die Ladestation ist über die Schalttafel des Hauses fest mit einem 240-Volt-40-Ampere-Stromkreis verbunden.

Das Ladesystem sendet damit Strom an das Auto induktives Paddel::

Foto mit freundlicher Genehmigung von Jon Mauney

Das Paddel passt in einen Schlitz, der hinter dem Nummernschild des Autos versteckt ist.

Foto mit freundlicher Genehmigung von Jon Mauney

Das Paddel wirkt als eine Hälfte eines Transformators. Die andere Hälfte befindet sich im Auto und befindet sich um den Schlitz hinter dem Nummernschild. Wenn Sie das Paddel einsetzen, bildet es mit dem Schlitz einen vollständigen Transformator und überträgt die Kraft auf das Auto.

Ein Vorteil des induktiven Systems besteht darin, dass keine freiliegenden elektrischen Kontakte vorhanden sind. Sie können das Paddel berühren oder das Paddel in eine Wasserpfütze fallen lassen, und es besteht keine Gefahr. Der andere Vorteil ist die Möglichkeit, sehr schnell eine erhebliche Menge Strom in das Auto zu pumpen, da die Ladestation fest mit einem speziellen 240-Volt-Stromkreis verbunden ist.

Der konkurrierende Hochleistungs-Ladeanschluss wird allgemein als "Avcon Stecker"und es wird von Ford und anderen verwendet. Es verfügt über Kupfer-Kupfer-Kontakte anstelle des induktiven Paddels und verfügt über eine ausgeklügelte mechanische Verbindung, die die Kontakte bedeckt hält, bis der Stecker mit der Buchse am Fahrzeug verbunden ist. Pairing dieses Steckers Mit GFCI-Schutz ist es bei jedem Wetter sicher. Jon Mauney weist auf Folgendes hin:

-Ein wichtiges Merkmal des Ladevorgangs ist der "Ausgleich". Ein Elektrofahrzeug verfügt über eine Reihe von Batterien (zwischen 10 und 25 Modulen mit jeweils drei bis sechs Zellen). Die Batterien sind eng aufeinander abgestimmt, aber nicht identisch. Daher weisen sie geringfügige Unterschiede in Kapazität und Innenwiderstand auf. Alle Batterien in einer Reihe geben notwendigerweise den gleichen Strom aus (Gesetze der Elektrizität), aber die schwächeren Batterien müssen "härter arbeiten", um den Strom zu erzeugen, so dass sie am Ende der Fahrt einen etwas niedrigeren Ladezustand haben. Daher müssen die schwächeren Batterien stärker aufgeladen werden, um wieder voll aufgeladen zu werden. Da die Batterien in Reihe geschaltet sind, werden sie auch genau gleich stark aufgeladen, sodass die schwache Batterie (relativ) noch schwächer ist als zuvor. Dies führt im Laufe der Zeit dazu, dass eine Batterie lange vor dem Rest der Packung leer wird. Der Effekt des schwächsten Glieds bedeutet, dass diese Batterie die Reichweite des Fahrzeugs bestimmt und die Benutzerfreundlichkeit des Fahrzeugs abnimmt. Die übliche Lösung für das Problem ist "Ausgleichsgebühr". Sie überladen die Batterien vorsichtig, um sicherzustellen, dass die schwächsten Zellen voll aufgeladen sind. Der Trick besteht darin, die Batterien auszugleichen, ohne die stärksten Batterien durch Überladung zu beschädigen. Es gibt komplexere Lösungen, die die Batterien scannen, einzelne Spannungen messen und zusätzlichen Ladestrom durch das schwächste Modul senden.

Im nächsten Abschnitt werden wir Schritt für Schritt durch eine Konvertierung gehen.

- -Ein Großteil der Elektroautos, die heute auf der Straße unterwegs sind, sind Umbaufahrzeuge. Menschen mit Interesse an Elektroautos wandeln vorhandene benzinbetriebene Autos in ihren Hinterhöfen und Garagen in Elektroautos um. Es gibt viele Websites, die über das Phänomen sprechen und Ihnen zeigen, wie es geht, wo Sie Teile bekommen usw..

Eine typische Konvertierung verwendet a DC-Controller und ein Gleichspannungs Motor. Die Person, die die Konvertierung durchführt, entscheidet, mit welcher Spannung das System betrieben wird - normalerweise zwischen 96 und 192 Volt. Die Spannungsentscheidung steuert, wie viele Batterien das Auto benötigt und welche Art von Motor und Steuerung das Auto verwenden wird. Die gebräuchlichsten Motoren und Steuerungen, die bei Umbauten zu Hause verwendet werden, stammen aus der Elektrostaplerindustrie.

Normalerweise verfügt die Person, die die Konvertierung durchführt, über ein "Spenderfahrzeug", das als Plattform für die Konvertierung dient. Fast immer ist das Spenderfahrzeug ein normales benzinbetriebenes Auto, das auf Elektro umgestellt wird. Die meisten Spenderfahrzeuge haben ein Schaltgetriebe.

Die Person, die den Umbau durchführt, hat viele Möglichkeiten, wenn es um Batterietechnologie geht. Die überwiegende Mehrheit der Hausumbauten verwendet Blei-Säure-Batterien, und es gibt verschiedene Möglichkeiten:

• Marine-Tiefzyklus-Blei-Säure-Batterien (Diese sind überall erhältlich, einschließlich Wal-Mart.)
• Golfwagenbatterien
• Hochleistungsversiegelte Batterien

Die Batterien können einen überfluteten, gelierten oder AGM-Elektrolyten (absorbierte Glasmatte) enthalten. Überflutete Batterien haben tendenziell die niedrigsten Kosten, aber auch die niedrigste Spitzenleistung.

Sobald die Entscheidungen über Motor, Steuerung und Batterien getroffen sind, kann die Konvertierung beginnen. Hier sind die Schritte:

1. Entfernen Sie den Motor, den Gastank, die Abgasanlage, die Kupplung und möglicherweise den Kühler vom Spenderfahrzeug. Einige Steuerungen haben wassergekühlte Transistoren, während andere luftgekühlt sind.
2. Bringen Sie eine Adapterplatte am Getriebe an und montieren Sie den Motor. Der Motor erfordert normalerweise kundenspezifische Montagehalterungen.
3. Normalerweise benötigt der Elektromotor ein Untersetzungsgetriebe für maximale Effizienz. Der einfachste Weg, die Untersetzung zu erreichen, besteht darin, das vorhandene Schaltgetriebe im ersten oder zweiten Gang zu stecken. Es würde Gewicht sparen, um ein individuelles Untersetzungsgetriebe zu erstellen, aber normalerweise ist es zu teuer.
4. Montieren Sie den Controller.
5. Suchen Sie Platz für alle Batterien und bauen Sie Halterungen, um sie sicher zu halten. Legen Sie die Batterien ein. Versiegelte Batterien haben den Vorteil, dass sie auf die Seite gedreht und in alle möglichen Ecken und Winkel eingesetzt werden können.
6. Verdrahten Sie die Batterien und den Motor mit einem Schweißkabel der Stärke 00 mit der Steuerung.
7. Wenn das Auto über eine Servolenkung verfügt, verdrahten Sie einen Elektromotor für die Servolenkungspumpe und montieren Sie ihn.
8. Wenn das Auto über eine Klimaanlage verfügt, verdrahten Sie einen Elektromotor für den Klimakompressor und montieren Sie ihn.
9. Installieren Sie einen kleinen elektrischen Warmwasserbereiter für Wärme und verlegen Sie ihn in den vorhandenen Heizungskern oder verwenden Sie einen kleinen elektrischen Raumheizkörper aus Keramik.
10. Wenn das Auto über Bremsen verfügt, installieren Sie eine Vakuumpumpe, um den Bremskraftverstärker zu betätigen.
11. Installieren Sie ein Ladesystem.
12. Installieren Sie einen DC / DC-Wandler, um die Zubehörbatterie mit Strom zu versorgen.
13. Installieren Sie eine Art Voltmeter, um den Ladezustand im Akkupack zu erkennen. Dieses Voltmeter ersetzt die Gasanzeige.
14. Installieren Sie Potentiometer, haken Sie sie in das Gaspedal ein und schließen Sie sie an die Steuerung an.
15. Die meisten selbstgebrauten Elektroautos mit Gleichstrommotoren verwenden den im Schaltgetriebe eingebauten Rückwärtsgang. Wechselstrommotoren mit fortschrittlichen Steuerungen lassen den Motor einfach rückwärts laufen und benötigen einen einfachen Schalter, der ein Rückwärtssignal an die Steuerung sendet. Abhängig von der Konvertierung müssen Sie möglicherweise einen Rückwärtsschalter installieren und eine Verbindung zum Controller herstellen.
16. Installieren Sie ein großes Relais (auch bekannt als Schütz), die den Akku des Fahrzeugs mit dem Controller verbinden und von diesem trennen können. Mit diesem Relais schalten Sie das Auto ein, wenn Sie es fahren möchten. Sie benötigen ein Relais, das Hunderte von Ampere führen kann und 96 bis 300 Volt Gleichstrom unterbricht, ohne einen Lichtbogen zu halten.
17. Verdrahten Sie den Zündschalter neu, damit alle neuen Geräte, einschließlich des Schützes, eingeschaltet werden können.

-Sobald alles installiert und getestet ist, ist das neue Elektroauto einsatzbereit!

Ein typischer Umbau kostet zwischen 5.000 und 10.000 US-Dollar (ohne Berücksichtigung der Kosten für das Spenderfahrzeug oder die Arbeit), wenn alle neuen Teile verwendet werden. Die Kosten verteilen sich wie folgt:

• Batterien - 1.000 bis 2.000 US-Dollar
• Motor - 1.000 bis 2.000 US-Dollar
• Controller - 1.000 bis 2.000 US-Dollar
• Adapterplatte - 500 bis 1.000 US-Dollar
• Sonstiges (Motoren, Verkabelung, Schalter usw.) - 500 bis 1.000 US-Dollar

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