车辆电动转换

在汽车工程中,电动汽车转换是用汽车的内燃机和连接的部件替换电动机和电池,以制造全电动汽车。 另一种选择是用电动机(用于动力)和小型内燃机(用于速度)替换大型内燃机,从而形成混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆。

总体趋势似乎是地面车辆将“变电”,汽车制造商通过生产5.2-2.6升/ 100公里的混合动力电动车缓慢但稳定地响应公众需求; 45-90英里/加仑 – 美国汽油和电动汽车,以mpg等效效率等级获得相似或更好的里程数。

一般而言,商业制造的电动车辆受到每次充电电池的有限范围(高达560公里,350英里)的限制,电池充电时间比汽油充电时间慢,显着高于内燃机的初始成本,并且可能高旧电池或旧电池的维修费用。 电子转换往往受到自己动手(DIY)转换所涉及的困难劳动力和专业知识的抑制,或者通过转换组件购买转换服务的费用,通常花费8-12万美元。 电子转换有一个小而稳定增长的DIY社区。

简单的步骤
假设直流或交流电机的简单设计。

获得符合汽车尺寸和所需性能特征(范围,速度,功率)的电动机,电动汽车(EV)电动机控制器和电池。 较小的车辆可以使用较小的(“8英寸”)电动机,而较大的车辆则需要较大的电动机。
拆下内燃机,油箱,消声器和排气装置以及其他与ICE相关的部件。
保持传动装置,并用铝板材料或钢管设计一个适配器,它将接受电动机并以精确的距离将其安装到变速箱上。 可以将适配器板加工(和其他加工作业)外包给机械师。
设计一个用于将电机轴连接到变速箱的耦合器。
将电机安装到变速箱上,并牢固地安装了联轴器和适配器。
建造隔间以容纳电池。 可以切除汽车车身的一部分,并应使用钢管框架车厢。
安装电池和电机控制器,将它们连接到电机。

转换的元素
几乎任何车辆都可以转换为电动车。 许多人更喜欢选择轻型和空气动力学的车辆,以便最大化每次电池充电的行驶距离。 电池也必须有足够的空间和负载能力。
如果获得转换车辆,请选择具有未损坏车身的车辆(除非也进行车身工作)。
电池组,提供电源。 最常见且价格合理的电池是铅酸淹没型。 接下来是AGM(吸收式玻璃垫)密封免维护电池,功能更强大且价格昂贵。 然后是更奇特的电池,如镍氢和锂离子; 更难以找到但更轻,更持久,免维护,而且更昂贵。 新的锂电池在不久的将来对电动汽车有一些希望。
充电器恢复电池的能量(可安装在车辆内或某个固定位置的特殊充电站)
功率控制器,通过电子节气门控制电池和电动机之间的能量流动。
一个或多个电动机及其与传动系的机械连接
连接电池,控制器和电机的电源导线
用于为动力制动器和加热系统等辅助设备供电的辅助设备
控制电路和设备,以允许控制和互锁各种组件
仪表特定于转换的操作和维护

爱好者和转换
业余爱好者经常通过将现有的生产汽车转换为仅靠电力运行来建造自己的电动汽车。 有一个小屋行业支持业余爱好者转换和建造BEV。 加州大学欧文分校等大学甚至从零开始建造自己的定制电动或混合动力电动汽车。

短程电池电动车可以提供业余爱好者的舒适性,实用性和快速性,仅牺牲范围。 短程电动汽车可以使用高性能铅酸电池制造,使用的电量大约是100-130公里(60-80英里)范围内所需质量的一半。 结果是一辆行驶里程约为50公里(30英里)的车辆,在设计时具有适当的重量分布(从前到后40/60),不需要动力转向,在其工作范围的下端提供出色的加速度,并且是高速公路能力和合法的。 但由于这些高性能电池的成本较高,它们的电动汽车价格昂贵。 通过包括手动变速器,短距离电动汽车可以获得比主要制造商开发的单速电动车更好的性能和更高的效率。 与用于邻近电动车辆的转换高尔夫球车不同,短程电动车可以在典型的郊区通道上运行(典型的60-80公里/小时,35-50英里/小时的速度限制)并且可以跟上这些道路上的典型交通以及郊区常见的短途“慢车道”高速公路段。

面对加沙地带的长期燃料短缺,巴勒斯坦电气工程师Waseem Othman al-Khozendar在2008年发明了一种将他的汽车改装成32节电池的方法。 根据al-Khozendar的说法,这些电池可以在180-240公里(110-150英里)的范围内以2美元的电量充电。 在充电7小时后,汽车也应该能够以100公里/小时(60英里/小时)的速度行驶。

2008年,几家中国制造商开始销售磷酸铁锂(LiFePO
4)电池直接给业余爱好者和车辆改装店。 这些电池提供了更好的功率重量比,允许车辆转换通常每次充电达到120-240公里(75-150英里)。 到2009年中期,价格逐渐下降至每千瓦时约350美元。 作为LiFePO
与典型的300次循环的铅酸电池额定值相比,4个电池的寿命等级为3,000次循环,是LiFePO的预期寿命
4个细胞大约10年。 磷酸铁锂
与铅酸电池相比,4个电池需要更昂贵的电池管理和充电系统。

太阳能
车载太阳能电池可用于为电动车辆提供动力。 安装在车辆上的太阳能电池产生的小功率意味着系统中的其他部件必须是特殊的以补偿这一点。 例如,即使是转换成电动的小型传统汽车的车身仍然太重而不能被车载太阳能电池驱动。 实用的太阳能车辆从头开始设计有特制零件。

转换过程
北美的大多数转换都是由业余爱好者进行的,他们通常会将使用良好的车辆转换为无功能的发动机,因为这种有缺陷的车辆购买起来相当便宜。 具有较大预算的其他业余爱好者可能更喜欢转换后来的模型车辆或特定类型的车辆。 在某些情况下,车辆本身可以由转换器构建,或者由套件车组装。

两级车辆是由两个独立制造商建造的车辆。 结果是标准的完整车辆。 在这个过程中,车辆可以由制造商转换(如福特汽车公司所做,以创建福特Ranger EV)。 或者,在称为“第三方(动力)训练”的过程中,独立转换器将购买新的车辆滑翔机(没有电动机或相关设备的车辆)然后执行转换,以提供两级车辆。

在一些国家,用户可以选择购买汽车经销商中任何型号的改装车辆,仅支付电池和电机的成本,而无需安装成本(称为转换前或之前的转换)。

行业
电动汽车转换行业已发展到包括转换车库,售后市场套件和车辆部件。

车型

电动自行车
电动自行车是配备有电动机的传统自行车。 通过使用“转换套件”对其进行改装来转换现有自行车是最简单且最便宜的电动车辆转换选项。 大多数情况下,电动自行车或“电动自行车”由可充电电池供电,但是一些实验性电动自行车通过太阳能电池板,燃料电池,气体发生器或其他替代能源直接运行或重新充电。 一些实验者甚至使用超级电容器来储存能量。 使用车载发电机可能会影响电动自行车的合法管辖权定义。 一些类型的电动自行车能够从制动中重新捕获少量能量,并且可以在制动或下坡行驶时对电池进行再充电(再生制动)。

一些电动自行车具有如下特征:如果骑​​车者选择不使用按钮或油门控制器踩踏板,则电动机可以自行移动自行车(立即启动),而其他电动自行车则需要骑车者始终踩踏板(踏板辅助)。 后一种类型可能在某些管辖区域允许车辆用于自行车道上,否则禁止任何类型的机动车辆(参见机动自行车)。

许多电池技术可用于为电动自行车供电。 最常见和最便宜的电池技术是密封铅酸,但LiFePO4正迅速成为电动自行车的首选电池。

使用转换套件将一辆自行车转换为电动车是一种简单且经济实惠的解决方案,适合大多数有兴趣了解电动车转换的人士。

如果添加电动自行车转换套件,原装自行车转换时可能会出现一些保修问题。 低速踏板车通常不适合在路上使用。 这些可以配置为站立或坐着使用。 一些当地法律将自行车法应用于滑板车,例如头盔和行人通行权考虑因素。

经济轿跑车
由于重量轻,效率高,轻型车辆可以作为一个很好的选择,特别是在选择和放置部件时要特别小心。 可以为一些流行的轻型车辆获得转换套件,最明显的是后部电机,后驱动大众甲壳虫,它的3型发展,以及它的继承者,前电机/驱动器大众高尔夫。

通过转换轻型车辆,可以使用更小的电动机,其重量和成本都比较大的电动机小。 较轻的整体车辆重量将减少启动和停止交通中的功率消耗并且在许多实际驾驶条件下增加范围。 与汽油动力经济型轿车更便宜,运行效率更高的方式相同,电动经济型轿车也是如此。

紧凑型轿车或轿跑车
由于更好的负载能力和更多的电池放置空间,紧凑型轿车可能是比小型汽车更好的选择。 一些商用EV转换使用这种尺寸范围的车辆。 一个例子是1992年的本田思域。 在这次转换中,后座保留了下来,并且仍然有足够的空间在备用轮胎所在的行李箱中放下九个充满水的铅酸蓄电池,以及引擎盖下的另外九个电池。 另一个例子是1987年的Mitsubishi Tredia,其中后部电池已经升高到行李箱地板空间上方,密封并且外部通风。 通过悬架改装,增加减震长度和弹簧额定值,即使是驾驶员和乘客,汽车仍必须低于GVWR。 在某些州,超过车辆的总设计重量将是非法的,并且可能导致保险公司取消。

加利福尼亚的几位工程师努力使丰田普锐斯成为“插电式混合动力电动汽车”或PHEV,前40英里由全电力驱动,然后汽油发动机再次充电电池,只有通勤距离超过40英里。 如果它更少,可以将其插入公用电网以重新给电池充电。 该过程通过移除镍氢电池,安装不同的电池和不同的电池管理系统来完成。

自2009年4月30日起,电动汽车公司一直在销售CitroënC1ev’ie,这是雪铁龙C1的全电动转换系统。

全尺寸轿车
全尺寸轿车和小型货车通常被认为是EV转换的不良候选者。 由于悬架和轮胎已经接近最大允许值[需要澄清],因此可能需要对这些区域进行实质性修改。 对于一些较小的车辆来说,获得升级的悬架部件可能更容易,如果这些也通常用于运动赛车(特别是越野车)。 从重型车辆开始并添加电池将导致加速,操纵,制动和操作经济性能差。

其中一个可能性是使用奥迪D2平台A8(1994-2003)奥迪A8车身或运动型轿车S8(1998-2003或欧洲市场车型,其中德国车型重1730千克)奥迪S8都是铝制单壳体车身“奥迪空间框架”车辆,有助于显着减轻重量,而不会降低刚性。

跑车
对于对跑车性能和外观感兴趣的人来说,产生令人满意的转换可能会导致诸如电池配置之类的细节上的许多困难,因为这种车辆通常具有在车辆周围以小体积分布的可用空间。 这导致固定和布线电池的复杂性。 由于重量轻和后轮驱动,这些车辆可以在较低的速度范围内提供惊人的性能,并且由于其优越的空气动力学性能,还可以提供良好的范围。

1969-1976保时捷914是最成功的跑车转换之一,也是最受欢迎的之一。 一旦转换,它在范围,加速度和最高速度方面具有比大多数其他车辆更好的性能。 此外,其低购置成本有助于其作为转换候选者的普及。 一些转换套件制造商已经制作了一套特定于914的套件。

另一种用于转换的流行跑车是1984-1989丰田MR2。 其受欢迎的原因是转换前的重量轻,购买汽车的成本低,以及汽车内的可用位置以放置大多数人使用的大型电池(铅酸及其衍生技术)。 后来的MR2车身风格(Mark 2)似乎并不受欢迎,截至2008年3月,只有一种已知的转换。

1983年,三菱Starion由Carmel Morris和Nathan Bolton在澳大利亚改装为全电动车。 这款运动型车辆将前/后电池负载分开,以实现均衡的低重心性能。 电池组由45 x 3.2v标称锂离子电池组成。 最终结果的焦油重量并没有比原来的规格大得多,这使得跑车可以作为四座车辆进行道路认证。 建筑商希望证明电动汽车转换还可以包括其他选项,如动力转向和空调(这是新电动汽车的标准),而不会牺牲多余的能量或舒适度。 有关电子Starion转换成功的信息可以在网上找到。

布拉德利GT II以及其他基于大众的套件车是非常受欢迎的转换候选者,因为它们价格低廉,支持群体广泛以及简单的跑车设计。 这些汽车的转换套件的可用性非常普遍,专门用于EV转换的商业零售机构。

轻型卡车
轻型卡车特别适合于业余爱好者转换,因为它很容易将电池放置在远离乘客舱的位置,并且对于使用重型电池(例如高尔夫球车中常用的充满液体的铅酸电池)具有良好的负载处理能力。 轻型卡车在使用中也提供了相当大的实用性,因为它们是卡车。 即使通过货台内或下方的电池的存在来移除一部分重量容量,仍然存在大部分或全部空间效用。 由于组件布局简单,强烈建议将轻型卡车作为第一次转换工作。 通过适当的电池放置,可以比ICE版本提高后期生产卡车的稳定性。 虽然2002年以前的车型中有许多合适的车型,但这种类型的现代发展变得更高,更重,更笨重,效率更低,而且它们的高度过高使得床下电池放置对于保持重心足够低是必不可少的。用于曲线的稳定性。

其他卡车 – 全尺寸和大多数SUV
由于它们的重量过重和空气动力学效率低下,它们很少被转换。 为了使情况变得更糟,许多现代卡车和SUV继续变得更笨重,并且它们的高姿态意味着重心的高度导致高速转弯时的不稳定性,如果在两者之间没有足够的空间则是明显的缺点。框架导轨可实现低电池安装。 直接结果是,有效载荷承载能力以及车辆的GVWR下降。 这种特性是不希望的,因为它限制了可以携带的电池组的重量,限制了当转换成EV时车辆可以实现的最大电池 – 车辆重量比。 (由于当前电池技术的价格,重量和性能限制,这些考虑很重要。)对于给定的电池类型,降低电池与车辆的重量比总是导致每次充电的车辆范围减小。 然而,尽管存在这些大多数不可避免的限制,但业余爱好者已成功将几辆SUV和大型卡车转换为电力。 一些例子包括由Roderick Wilde和Suckamps EV Racing改装为EV赛车的“Gone Postal”厢式货车,由Wilde Evolutions改装的Land Rover EV,以及由Nick Viera改装的1988款Jeep Cherokee EV。

经典汽车
虽然技术上可行,但为了保持汽车的真实性,经典汽车并没有广泛转换。 然而,德国公司ReeVOLT将其作为其商业分支之一,将旧的Trabants用于德国东部的旅游业,与汽车的区域历史意义相关,并允许轻松进入环境区域,如市中心,特别是部分无车的吕根岛。 该车被认为是转换的理想选择,因为其尺寸小,树脂纤维结构,使用价格低,重量轻。

电动公交车
开发自动电动公交车(这是没有手推车和电线)的主要努力涉及非常昂贵的燃料电池车辆的有限生产。

该领域经济上最有效的发展涉及混合动力电动公交车(主要是插电式混合动力车)的创建,由于频繁的停止和启动以及在该周期中有效的能量回收和释放,因此非常适合于该应用。

另一种解决方案是转换为电池电动公交车,遵循更换(放电电池)而不是充电的原则。

英国的Transdev York目前运营着世界上第一批已经转换为全电动推进的柴油发动机公共汽车。 20世纪90年代后期的Dennis Trident 2敞篷双层巴士车队,为当地城市观光合同运营,已经从柴油转换为电力。

赛车
的Hotrod
虽然这种类型的车辆通常被制成“街头合法”性能机器,但它也可以被开发用于偶尔用作飙车。 该领域的领先车型是“疯狂马自达”,这是一款由罗德里克·王尔德(Rotderick Wilde)从旋转发动机转换为电动车的马自达RX-7跑车。 这辆车可以在四分之一英里的阻力赛中超越道奇V蛇和法拉利跑车。

Autocross赛车手
EV已经证明在越野赛中取得了成功。 电动机能够以0 RPM和相对宽的扭矩带提供最大扭矩,从而提供良好的油门响应,并允许在没有任何时间损失的情况下运行自动变速器。 典型的越野车的短距离比大多数形式的赛车运动需要更少的储存能量。 这最大限度地减少了电动汽车最明显的竞争劣势,即与汽油相比电池的重量损失。

拖动赛车手
仅适用于专门的直线四分之一英里(加速)赛车,这种类型的车辆仅在专门的“拖车”中使用“越野”。

高速直线赛车
比拖曳赛车更专业,这是为了在长而直的平坦的赛道上获得高速度,例如在邦纳维尔盐滩等地方发现的干燥湖床。

闭路公路赛车
闭路公路赛,特别是任何类型的耐力赛,都是EV的最大挑战之一。 每磅英镑,汽油含有的能量远远超过目前最先进的电池。 电动汽车必须更重或更高效,以与其汽油竞争对手相同的距离运行。 耐力赛车策略包括可以快速更换的电池组和“转储充电”

定制机箱
适用于能够构建套件车的建造者,具有良好的加工和焊接能力和设备,这可以产生独特的车辆。 它特别适用于可以提供卓越性能的轻型车辆的构造。 许多基于大众的套件汽车公司都准备开始使用管底盘。

滑翔机套件包括除动力传动系外的车辆的所有部件。

新奇的车辆
新颖的车辆或电动艺术车可能不适合在路上使用。 应用包括电动车展示,游行,游行花车,浮动拖车,以及不拘一格的越野聚会,如Burning Man。 这种车辆非常适合海滩(不禁止的地方)和促进旅游景点,但通常需要在其运营地点进行拖车。

转换和新建车辆的登记
美国
注册的便利性因州而异。 一些州要求进行安全检查,通常是为了确保冬季道路除冰材料遭受严重腐蚀的区域的人体完整性。 在任何情况下,对于一般登记,所有功能安全设备都应该运行 – 转向灯,刹车灯,前大灯,喇叭等。挡风玻璃应该没有运行裂缝(如果不是在驾驶员的话,可以接受小石屑和“星星”)主要视线)。 如果车辆已经从打捞车辆(其登记已被没收的车辆)重建,则检查可能更严格,以通过呈现适当的购买收据来确保合规性和打捞部件来源的合法性。

注册程序因州而异,在排放要求严格的州(通常只有插件转换为零排放车辆)通常会更加困难(甚至奇怪)。 与DMV工作人员争论在所有司法管辖区通常都是徒劳的,但可能有上诉程序,但其可用性可能不会公开宣传。

另一方面,更改注册允许转换符合某些州(如俄勒冈州)可用于车辆,收费系统或两者的税收优惠。

加州(美国)转换登记和税收
在加利福尼亚州注册已转换的现有或新建的电动汽车已不再困难。

这分为两类; 首先,如果车辆是由新的车架部件和可能的一些打捞部件制造的(例如,它以前从未使用过先前标题的汽车,但它具有使用/重建的制动器或车轴。)在加利福尼亚,如果你“创建“一辆汽车从零开始想要注册并用DMV标题,你需要经过”特别建造的车辆排放控制计划“或简称SPCNS,这也称为加州”SB100“计划。 或者第二,先前注册的车辆转换为电力推进。

SPCNC:过去,注册SPCNS车辆的过程需要在社区学院或州移动裁判站之一与外部裁判会面以验证车辆。 当前过程发生在DMV,检查由A DMV检查员完成。 检查员需要能够看到电动机和电池并确认没有内燃机。 车辆仍然需要制动和检查由外部检查员验证其是否符合其他车辆规范。

目前已注册的车辆:如果您要转换现有车辆且比1975年旧,您可以选择不打扰将车辆转换为“E”代码,除非您正在寻找钻石车道贴纸,因为这些车辆不会需要进行烟雾检查。 对于比1975年更新的车辆,您需要使用DMV并将车辆作为转换进行检查。 必须暴露电池和电动机,以便检查员能够看到它们并确认没有内燃机。

下一步需要当地加利福尼亚州机动车辆部(DMV)办事处的职员致电萨克拉门托办事处。 只有萨克拉门托办事处才能进入计算机系统。 如果本地职员尝试,系统将默认为混合的“Q”代码。 (这些程序用于禁止将ICE车辆作为电子进行欺诈性登记,以避免烟雾检查。)混合动力车不能免于烟雾检查。 在您离开DMV之前,请确保您的打印输出具有正确的“E”代码,否则您将不得不再次执行此操作。

对于2,700千克(6,000磅)以下的车辆,重量费为87美元,对于2,700至4,500千克(6,000至10,000磅)的车辆,重量费为266美元。 这是任何常规注册费的补充。

西班牙
在西班牙,转换(称为转换)由Real Decreto 866/2010,de 2 de julio,por el que que regulalatramitacióndelas reformas devehículos监管。