深循环铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池的特性比较见表1。

表1

混合动力汽车、电动汽车一般使用镍氢电池和锂离子电池。对于自制电动车，出于入手难度、操作性、安全性、价格等因素,笔者推荐选用深循环铅酸蓄电池。

第1步：确定里程

笔者将日均里程设定为30km。

第2步：根据耗电率确定所需的额定电流

市场上的电动助力车的耗电率为125W·h/km。采用的是锂离子电池，车体质量为100kg，行驶30km所需的电池电量为125×30=3750（W·h）。考虑到铅酸蓄电池30%的损耗，行驶30km所需电池电量为3750×1.3=4875（W·h）。

由于所用的直流电机的额定电压为96V，根据P=V・I可得额定电流约为50A。然而，即使是深循环铅酸蓄电池，也不能大电流放电直到电池电量为零。假设应剩余30%电量，则额定电流50A时应选择放电电池为70A的电池。笔者所用的深循环铅酸蓄电池的额定电流为90A，质量为17kg（实测为18kg）。电池占用空间大，载客数从4人减至2人，拆下汽车后座后安装电池盒（如图1所示），载客量从4人减为2人。电池箱使用的是带盖塑料盒。

图1

在充电快结束时，氢气析出现象十分突出。如图2所示，电池箱是密闭结构。因此，需要安装乙烯基软管，将氢气排出车体，如图3所示。

图2

图3

电路图如图4所示，高压侧安装了最大电流为450A的断路器。还有图4中的副断路器，用于隔离主电池和150V电压表及电量表，进行仪表维护或长时间用车时关闭。

用市售配件制作充电器改造电动车的一大难题是电池充电器的制作。市售充电器的价格超过3314元，为降低成本，笔者自制以下2种充电器。

三端双向可控硅车载充电器：三端双向可控硅车载充电器作为便宜且简单的车载设备，可以在任何地方使用AC100V电源轻松充电。图4所示为充电器外观。

图4

三端稳压器的恒流涓流充电器，当电动车长时间不使用时，电池应保持充满电的状态，以延长寿命。图5所示为恒流充电器的外观。

图5

主电池电压：96V(12V×8)

混合动力汽车和电动汽车的主电池电压约为300V。笔者计划提高电压，以减小工作电流。

如果使用铅酸蓄电池，则安装的电池数量将增大，会压缩车辆空间、增大车辆质量。

交流电经二极管全波整流、电容滤波后，即可得到脉动直流电。

三端双向可控硅车载充电器的制作0.1c充电，对电池友好，充电电流以0.1c为宜。笔者采用的是充电电流约为90A×0.1 =9A的电路。

深循环铅酸蓄电池的理想充电方法见表1所示，本次制作的两种充电器都可有效充电。

充电器电路如图6所示，主电池电压为96V。

图6

测试1：全波整流的电流过大

最初的电路中没有三端双向可控硅，只有桥式整流器和滤波电容。空载时的输出电压为138V，理论上接近100√2V。连接负载电池后，电压大幅下降，预期充电电流为10A。虽然充电电流取决于电池剩余电量，但电流在电池剩作约50％电量已超过15A。从设计规格来看到25A都没问题，但还是适当降低为宜。

测试２：三端双向可控硅的初级电压控制

笔者曾经考虑在初级用变压器来降压，但考虑到10A的电流太大，于是决定用三端双向可控硅控制输出功率。市售的20A三端双向可控硅通用调光套件是个不错的选择。

图7

如图7（a）所示为导通角为90°时的输出电压波形，用万用表实测电压为52.4V。

如图7（b）所示为导通角为180°时的输出电压波形。在该可控硅的门极控制延时为16.7 ms（60Hz），大约占导通周期的10％，实测输出电压为90.2V。整流后的直流电压为90.2V×√2=127V，充电电流为7.5A。当电池电压超过105V时，充电电流几乎为零，相当于该充电器具备了自动停止充电功能，可以放心用于电池充电。

用一个三端稳压器LM338和一个电阻制作恒流电源，三端稳压器LM338的输出电流Iout=Vref/R1，如图8所示。仅靠一个电阻就可调节电流。

图8

普通涓流充电器的电流单位一般为A，因此设Iout为3A。查询数据手册得知，Vref为1.24V，R1约为0.4Ω。由于没有5W的水泥电阻，于是将0.3Ω电阻与0.1Ω电阻串联使用。

涓流充电是指以小电流充电，不会给电池带来负担，可防止自然放电，进而延长电池寿命。

图9所示为实际制作的电路。利用电解电容滤波后，输出端的空载电压理论值为138V，实测电流为2.2A。将0.1Ω电阻换为0.３Ω电阻后，输出电流为2.5A。实测发现，0.３Ω电阻的阻值已接近0.５Ω。要注意的是，最大输入/输出电压差为40V。为此，当电池电压低于终止放电电压时就应停止使用。

图9

LM338的散热器尺寸为100mm×100mm，表面积为540cm2。为行驶、充电电流的安全检测，钳形直流电流传感器，测量10A以上的大电流时，切断电路后接入电流表的方法不现实，采用分流器检测会更麻烦。采用钳形直流电流传感器，在不改变电路的情况下可安全检测大电流。

电流传感器输出的是与检测电流成比例的±4V电压信号。如图10所示，传感器接±15V电源，数字万用表测量传感器输出端子上的电压，再乘以25即可得到电流值。

图10

实验：测量充电电流

笔者使用USB PIC控制板测量主电池的充电电流。实验有一些麻烦。USB PIC控制板的最大电压幅值为±1.17V，无法直接输入钳形直流电流传感器的输出电流。

为此，笔者增入了一个1/10衰减器，结合了20kΩ的可变电阻和1kΩ的固定电阻。之后，将测量数据输入Excel中，将原始数据乘以250并绘制图形。

之后使用车载充电器充电，每隔5s充电一次，采样200次充电电流数据，如图11所示。明显可见，充电电流随着的时间增加而减小。

图11