电动汽车设计与制造基础

电动汽车快速解决了诸多问题。它们避开了高昂的能源价格，充电费用低廉，并且没有尾气污染，还促进了经济的发展。它们不仅能够从发电站充电，还能利用太阳能、风能以及其他可再生能源。而且，如果将发电站的排放与尾气排放相对比，你会发现电动汽车要清洁得多。本书通过给读者展示如何将自己的汽车改装成电动汽车，还告诉了人们为什么他们应该打造自己的电动汽车。你会看到所有汽车公司都在参与电动化的游戏，以及他们正在改装的电动汽车。此外，本书为读者提供了一份有用的指南，让你熟知电动汽车零部件的相关知识，能够经历实际建造或改装自己电动汽车的过程。本书不想下一个结论，但是希望能够挑起读者对电动汽车的兴趣，能够打造自己的电动汽车。

我叫赛斯·莱特曼，一直以“绿色出行”为名。我就是那个回答“人们很怕问到绿色出行问题”的家伙。我猜这就是别人叫我“绿色生活者”的原因。我曾撰写或编辑的有关绿色生活的书籍包括：《打造属于你自己的电动汽车》（第2版）（赛斯·莱特曼，鲍勃·布兰特著）《插电式混合动力电动汽车开发基础》（赛斯·莱特曼著）《打造属于你的电动摩托车》（卡尔·福格尔著）《绿色照明》（布莱恩·克拉克·霍华德，威廉·布廉斯基，赛斯·莱特曼著）《你家的太阳能》（大卫·芬德里著）《你家的可再生能源》（罗素·戈尔克著）《家庭能源审计DIY》（大卫·芬德里著）《打造你自己的小型风电系统》（凯文·谢伊，布莱恩·克拉克·霍华德著）。还有更多倡导绿色生活理念的书籍即将问世。这些绿色生活书籍聚焦改进环境友好型科技发展，并且让它们为你服务。我目前正在制作这些书籍的视频系列。我现在是生态绿化可持续咨询服务部门的管理成员，该部门是我ETS能量存储有限责任公司的一部分，旨在帮助人们、公司、政府来实现绿化建设，并提供更多的绿化机会。我也有一个公司帮助客户进行LEED认证，以及太阳能、风能、地热能、能量效率、照明、室内空气质量研究等。我们做得很不错。不管是让第三方做审计、照明转换，还是自己干工作，都要求绿化、节能、热爱绿色生活。我还在ETS能量存储有限责任公司开办了一个分公司，名为“绿色生活者产品”。其目的就是为前来咨询可持续发展的公司，提供社会媒体、读物、视频以及电影。总之，你来咨询，我就为你做推广。

译者序
前言
我是谁
致谢
第1章今天为什么要发展电动汽车？1
1.1打造自己的电动汽车3
1.2什么是电动汽车？7
电动机8
电池8
控制器8
1.3你开过电动汽车吗？8
电动汽车提供“全体验”9
电动汽车的驾驶乐趣9
电动汽车帮你省钱11
电动汽车可以定制11
电动汽车安全第一12
电动汽车保护环境14
1.4关于电动汽车的一些传言14
传言一：电动汽车跑不快14
传言二：电动汽车续驶里程有限15
传言三：电动汽车不方便16
传言四：电动汽车很昂贵17
1.5电动汽车的缺点已经减少或消除19
1.6是时候打造你自己的电动汽车了19
1.7打造属于你的电动汽车23
第2章电动汽车既节能又环保24
2.1为什么说电动汽车环保？24
2.2保护环境的同时也收获经济效益25
2.3石油不会永远存在27
2.4清洁能源主导未来27
2.5时间紧迫29
2.6美国交通依赖石油29
石油涨价30
哪种选择对环境更好：增加燃油税还是提高燃油经济性？30
燃油经济性和燃油税对比（前14年）32
电动汽车如何显身手32
有毒固体废弃物33
有毒液体污染34
废热全因效率低35
电网钟爱电动汽车36
2.7小结37
内燃机遗留的环境问题37
积极的解决方案37
减少石油在船舶运输中的使用39
不再使用石油发电39
用电替代石油给居民和商业供暖39
实现交通车队电动化39
第3章电动汽车发展史48
3.1回顾20世纪48
3.2汽车发展史大事记49
3.3电动汽车大事记49
直到1915年49
蒸汽机-电动机-内燃机-电动机的转变50
3.4内燃机汽车的黄金时代51
3.5第二次世界大战后的石油热51
3.6石油霸主的曙光52
3.7电动汽车54
忘掉石油！电动汽车需要速度！54
美国电动赛车协会55
续驶里程需求56
CaseyMynott专为速度打造电动汽车56
3.8协会成立的必要性57
全世界范围57
北美地区58
欧洲地区58
3.9锂离子电池启动电动汽车市场58
3.10活动、汽车、书籍和电影的需要58
从20世纪90年代至今58
加利福尼亚州法规59
9·11事件之后63
通用汽车公司的觉醒63
21世纪的电动汽车65
3.11交通电动化仍然是一项学术和国际化行动75
TurnE75
意大利EVE76
特斯拉ModelX76
3.12小结77
第4章给你最好的电动汽车79
4.1电动汽车购买决策79
改装车能节省金钱和时间79
购买或租赁电动汽车能节省很多时间80
电动汽车的知名品牌86
其他电动汽车86
荷兰正在制造自己的电动汽车89
三菱i-MiEV90
英国和印度消费者钟爱的REVA91
4.2电动汽车改装商店91
从独立制造商购买现成的电动汽车91
美国电动汽车有限公司（EVA）与FluxPower公司签约91
4.3改装电动汽车92
改装现成汽车92
电动汽车改装决定99
4.4改装步骤104
4.5电动汽车电动机：关于交流电动机与直流电动机的讨论104
交流电动机不适用的地方106
费用问题106
分析107
4.6小结108
第5章底盘与设计111
5.1正在和即将开展的综合试验112
5.2为你的电动汽车挑选最佳底盘112
知道自己的选择114
5.3优化你的电动汽车115
5.4我的电动汽车不太重117
去掉所有不必要的重量117
买车之前117
改装过程中117
改装后118
重量和加速性118
重量与爬坡119
重量影响速度120
重量影响续驶里程120
减轻重量的同时要保持平衡121
记住30%法则122
5.5电动汽车流线型思考122
空气阻力的定义123
选择最低空气阻力系数123
相对风速对空气阻力的影响126
你可以利用的空气阻力数据126
改善尾部气流127
改善轮罩和车身底部气流127
阻止和/或改善前部气流128
5.6开始上路128
滚动阻力定义128
注意你的轮胎128
使用子午线轮胎129
使用高轮胎压力129
制动阻力与转向磨损造成的滚动阻力130
你可以用到的滚动阻力数据130
5.7对传动系统来说，少即多131
传动系统131
5.8电动机与内燃机技术参数的不同132
5.9齿轮比136
自动档与手动档137
使用二手传动系统137
轻重传动系统对比和润滑液137
5.10设计你的电动汽车138
功率、转矩与电流139
计算概述139
所需转矩表格140
可用转矩表格141
所需转矩和可用转矩表142
5.11购买电动汽车底盘145
电动汽车改装145
改装的另一面146
怎样达成最佳交易146
5.12空气动力美学150
第6章电动机152
6.1为什么使用电动机？153
6.2功率153
6.3直流电动机154
磁与电155
导体和磁场155
安培定则或电动机法则156
6.4电磁铁和电动机156
6.5直流电动机的基本构造157
现实生活中的电动机157
电枢157
换向器158
磁极158
串励电动机158
电刷158
电动机壳体、支架或磁轭159
6.6直流电动机的类型160
串励直流电动机160
并励电动机162
复励直流电动机164
永磁直流电动机165
无刷电动机166
通用直流电动机166
6.7交流电动机167
变压器168
交流感应电动机169
单相交流感应电动机169
多相或分相交流感应电动机169
绕线式感应电动机173
6.8未来最好的电动汽车电动机解决方案174
交流电动机：ElectroAutomotive公司的HiPerDrive175
电动机的额定值176
6.9小结177
第7章控制器182
7.1控制器概述182
固态控制器184
电子控制器184
交流控制器185
7.2控制器的选择185
现货供应的柯蒂斯PWM直流电动机控制器186
交流控制器187
7.3当今最佳的控制器解决方案188
Zilla控制器（适用于改装的最佳直流控制器之一）189
Zilla型号189
WarP-Drive控制器191
7.4电动汽车控制器使电动汽车不再是神话193
7.5ACPropulsion公司施以援手194
AC-150Gen2系统：满足现有轿车需求194
AC-150Gen3系统：用于下一代电动汽车195
电池管理系统199
需要多少均衡电流？201
7.6特斯拉控制器使用了ACPropulsion公司的技术204
7.7小结205
第8章电池207
8.1金属、盐以及离子：大自然的悲伤恋歌209
8.2制作电池210
8.3电路211
安培和伏特212
8.4电池结构212
8.5锂离子电池的外形及尺寸213
8.6安时和电压215
8.7串联或并联216
8.8充电率216
8.9平缓放电曲线217
8.10废物堆中的钻石：LiFePO4217
LiFePO4阴极的优点217
LiFePO4分子218
8.11改变LiFePO4配方219
8.12好东西的偶然发现219
8.13沿纹理移动220
8.14阻抗和快速充电221
8.15能量密度和功率密度221
8.16“大自然母亲”（MotherNature’s）的电池管理系统222
8.17热失控的解释224
8.18LiFePO4电动汽车电池的最佳实践225
均衡225
电池管理226
冷却226
足够温暖227
充电227
电池箱安装228
电池接线228
第一次启动的安全提示229
8.19小结229
第9章充电机和电气系统231
9.1充电机概述231
9.2电池的放电和充电循环232
从电池循环寿命测试中你可以了解到什么232
电池的放电循环233
电池的充电循环233
9.3理想的电池充电机234
0→20%的充电236
9.4实际应用的充电机236
美国充电点（ChargePointAmerica）计划237
ManzitaMicroPFC-20238
ZivanNG3239
9.5其他电池充电方案240
ECOtality与RegencyCenters在美国19个地区开展合作241
电动汽车项目（EVProject）244
9.6快速充电245
9.7感应充电246
日产和Nichicon在日本联合发布了“Leaf到家”电力供应系统246
电动汽车电站（EVPowerStation）：技术参数247
9.8电池组更换248
9.9超越明天250
9.10混合动力和纯电动汽车产品251
9.11电动汽车电气系统256
高压、大电流动力系统256
DC/DC变换器264
9.12连接到一起265
电线和插接器265
连接265
布线265
接地266
检查266
9.13配件总结266
第10章电动汽车的制造和改装270
10.1改装概述270
10.2制造或者改装之前273
找好帮助你的人273
准备好地方273
准备好工具274
准备好购买和交付275
10.3制造或者改装275
底盘278
准备底盘280
机械部分282
安装电动机282
电动机后部支撑287
飞轮与电动机轴连接287
安装和测试你的电动机287
制造电池底座290
其他的机械零件291
清理完成后从机械进入电气阶段292
10.4电气部分292
大电流系统293
低压系统296
分线盒300
充电系统302
10.5电池308
电池安装308
电池接线310
12伏辅助电池316
10.6改装之后316
系统检查316
进一步改善冷却系统318
同样改善加热系统318
在社区内试车319
喷漆、抛光和标记320
10.7不断改进320
10.8和你的车合影322
10.9小结326
第11章获得最完美的电动汽车体验328
11.1牌照和保险概述328
车辆注册329
购买保险329
安全补充说明329
11.2驾驶和维修概述330
驾驶电动汽车330
电池用尽332
定期开车332
11.3保养电动汽车332
电池保养332
轮胎保养334
润滑油335
检查连接335
11.4安全信息337
在维护电动汽车之前337
电动机337
应急工具338
11.5关于电动汽车推广普及的建议339
11.6电动汽车最新进展341
11.7小结344
附录本书常用计量单位换算表350