简单地说,进行汽车电动化改装的核心就是电动机、电源控制器和再充电电池的选配。为了更好地理解电动车的工作原理和改装技术,下文以一辆电动化改装车为例进行说明。
一、电动汽车的分类及工作原理
根据电源的不同,电动汽车系统可分为直流和交流两种类型。
1.直流型
直流型电动汽车系统,简单来说就是直流控制器与电池和直流电机相连,如图1所示。当驾驶人全部踩下加速踏板时,控制器输出96V直流电源给电机;如果松开加速踏板,控制器不输出电源。为了保证0~96V电压的线性输出,控制器输出电压脉冲,提供平均为0~96V间任一数值的电压输出。其中,加速踏板连接一组电位计(可变电阻),根据不同的油门位置,向控制器输出不同的电压信号,类似于传统的节气门位置传感器。
而直流控制器就好像一个大的开关,与加速踏板相连。当踩下加速踏板时“开关”打开,当收回加速踏板时,“开关”关闭。但显而易见的是,由驾驶员频繁快速地加减油门而产生脉冲电压是不可能的。控制器则履行了这样的功能,根据获得的电位计的信号(油门信号)对输出电压进行控制。
比如,当驾驶员将加速踏板踩下一半时,控制器快速地开闭供给电机的电源,输出占空比为50%的脉冲电压。如果加速踏板踩下1/4,控制器输出占空比为25%(高电位)的电压脉冲。因为脉冲的输出会导致机体以同样的频率进行振动,这样会产生很大的噪音,所以大多数的控制器调制的脉冲超过15kHz,这样将超出人耳的听觉范围,大大降低了电机运转噪音。
2.交流型
交流型电动汽车系统也很简单,即交流控制器连接交流电机,如图2所示。交流控制器通过6组功率管,将300V直流转变为240V三相交流电,给电机供电。同时控制器还有辅助的充电的功能,为12V直流蓄电池(给附件供电)充电。交流控制器的工作方法比较复杂,但基本原理和直流类似,除了对直流的电池电压进行脉冲调制外,还需要进行极性的变换。其中每一相都需要一组晶体管完成脉冲调制,一组完成极性的转换,因此在一个控制器中共需要6组晶体管完成三相正弦交流电的输出。