Комплект для электрификации автомобиля
Бюджетная Тесла? или переведи свою машину на электричество!
Не думаю, что на сайте будет много посетителей, все на парадах и празднуют, но все же попробую…
Приехав на работу, не особо солнечным калифорнийским утром, на стоянке возле нашего здания я увидел машину, которую пока только видел мелькавшую на дорогах. А именно — Tesla Model S — пятидверный электромобиль класса «Gran Turismo» производства американской компании Tesla Motors, которая как ни странно звучит, расположена в Силиконовой Долине 😉
А что же делать простым смертным, которые очень желают обладать подобными игрушками, но цена как-то отпугивает? А решение уже и вытекает из вопроса…
Пара моих знакомых русских парней решила попробовать себя на стыке автомеханики и электротехники: сначала из интереса, так как оба живут и работают в сфере высоких технологий в той же самой Силиконовой Долине. Вечерами и выходными они разрабатывали проект переделки простого автомобиля в электрический, сделали сначала по машине для себя, а потом решили понести это в массы. Можно только заплатить им дань уважения за умелые руки и светлые умы, ибо все разрабатывалось с нуля / курочилось / точилось / тестировалось / программировалось ими же. Ну и вот к чему они пришли…
Для этого понадобится: самостоятельно разработанное зарядное устройство, всяческие компоненты системы, запрограмированный «андроидный» планшетник и естественно донор. Бальзам на сердце «бумероводов» — они таки выбрали «трешку» (один четырехдверный седан и одну купешку) в качестве донора. Обе машины были взяты со сдохшими движками, которые мирно утилизировались за ненадобностью.
░▒▓ ЭЛЕКТРОМОБИЛИ ▓▒░ #0030. TABBY — набор для создания электромобиля. Часть 2 (двигатели и комплектующие для сборки)
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ДЛЯ СБОРКИ
ШАССИ НА 4 МЕСТА — 500 евро
Колесная база: 1700 — 1820 — 1940 мм
Колея: 1160 мм
Вес, без батарей: 
Колесная база: 1700 — 1820 — 1940 мм
Колея: 1160 мм
Вес, без батарей: 
Состоит из аккумуляторов со следующими параметрами:
Модель: SP60-12
Тип: свинцово-кислотный
Номинальное напряжение: 12V
Номинальная емкость: 60Ah
Размеры: 259 * 168 * 210
Вес: 24кг
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ — 1520 евро
1. Двигатель
Модель DL-1442: эффективность 85%
Мощность: 4 кВт (пиковая 9.5 кВт)
Напряжение постоянного тока: 48В
Максимальный крутящий момент: 60 Н*м
Напряжение переменного тока: 29В
Класс изоляции: Н
Номинальный ток: 115А
Метод охлаждения: самоохлаждающийся
Номинальный крутящий момент: 21 Н*м
Номинальное число оборотов: 2400 (83Гц)
Материал: алюминиевый сплав
Передние колеса: 195/65 R15
Задние колеса: 195/65 R15
Запасное колесо: не поставляется
Характиристики
• Компактная конструкция
• Очень простая конструкция
• Настоящий «зеленый» с высокой производительностью
• Модульная конструкция
• Очень низкий расход топлива
• Высокая производительность (до 25 кВт)
• Мощность, только когда это необходимо: энергосбережение
• Полное восстановление энергии при торможении торможения
• Функция запуска и остановки
• Полностью электронная система управления
• Зарядка аккумулятора частично от ДВС
• Несколько режимов работы в зависимости от потребностей клиента
• Три варианта мощности 10, 12 и 15 кВт
Характиристики
• 100% «зеленый»
• Очень компактный дизайн
• Полностью электронная система управления
• Три варианта мощности: 4, 8 и 15 кВт
• Соответственно максимальные скорости 45, 80 и более 80 км/ч
Характиристики
• Модульная система
• Низкий расход топлива
• Простота обслуживания
• Объем двигателя: 50, 125 и 250 куб. см.
• Три варианта мощности: 3, 6 и 15 кВт
• Соответственно максимальные скорости 45, 80 и более 80 км/ч
Набор для превращения любого автомобиля в гибридный
Студенты из Middle Tennessee State University под руководством доктора Чарльза Перри с 2008 года работают над комплектом, который позволит превратить практически любой автомобиль в гибридный.
Проблем с современными электрическими или гибридными автомобилями немало. Конструкция привода требует переработки, это требует затрат, которые сказываются на конечной стоимости авто.
Плюс к тому никто не предлагает переделать ваш автомобиль в гибридный — если уж вы решили его опробовать, придётся продавать старую лошадку и покупать новую.
Такими темпами совершенно непонятно, когда хотя бы половина автомобилей будет ездить при помощи электричества — очень уж вяло новинка проникает в жизнь.
А Чарльз Перри со товарищи предлагают совершенно другой вариант.
Из обычных комплектующих, без всяких дорогих инноваций, они собирают комплект, который можно установить почти на любой автомобиль.
В багажник ставятся аккумуляторы и контроллер этого устройства с охлаждением.
Инновация состоит только в размещении тяги. Сами трёхфазные безщёточные электромоторы постоянного тока размещаются в задних колёсах на свободном месте, которое там уже есть — вокруг тормозов.
Электромагниты статоров размещены по кругу, а вращающийся диск, к которому крепится колесо, оснащён постоянными магнитами. Электромагниты управляются контроллером, и когда система включается, колесо превращается в электромотор.
Таким образом, никакие агрегаты автомобиля не модифицируются и не затрагиваются — тормоза, подвеска, подшипники остаются без изменений.
Система создаётся как вспомогательная для мотора внутреннего сгорания, и рассчитана на движение по городу — скорости до 40-45 mph (до 60-70 км/ч). Контроллер работает совершенно прозрачно — если водитель не знает об этой установке, он её может и не почувствовать. Как только при разгоне водитель давит на газ, система автоматически включается и помогает разгоняться и ехать.
При достижении большой скорости система также автоматически отключается.
Др. Перри утверждает, что по их тестам выходит 50% экономия топлива, то есть при движении в городских условиях на том же количестве бензина можно проехать в два раза большее расстояние.
На видео аккумуляторы с контроллером выглядят довольно объёмно, но др. Перри утверждает, что это установка для тестов, поэтому она немного больше той, на которую они рассчитывают выйти в результате.
Возможно, скоро наступит время, когда любой желающий сможет купить для себя такой набор и сделать апгрейд своей ласточке — так же, как сейчас можно купить электрический набор для велосипеда.
Шаг первый: автомобиль
Первое, что вам нужно сделать, это правильно выбрать автомобиль. Они не все одинаково подходят для переделки в электромобиль. Нужно что-то легкое и энергоэкономичное.
Более тяжелые автомобили нуждаются в большем количестве энергии при движении, и таким образом, батареи быстрее разряжаются. Не нужны так же гидро или электроусилитель руля и тормозов, электростеклоподъемники и электрозамки. В общем нужно как можно меньше электропотребляющих приборов.
В итоге мастер приобрел Geo Metro за 500 долларов. Двигатель работал нормально, и кузов был в нормальном состоянии. Не работало сцепление, но в электромобиле оно и не нужно, впрочем, как и штатный двигатель.
Шаг второй: демонтаж
Нужно удалит все, что связано с системой внутреннего сгорания бензина. Демонтировать: бензобак, выхлопную систему, глушитель, катушку, стартер, радиатор, топливопроводы и т.д. Удаление всех лишних деталей уменьшит вес и упростит последующий монтаж оборудования. Подушки безопасности и другие элементы пассивной и активной защиты мастер не трогал.
Если все аккуратно демонтировать, то можно продать запчасти покрыть расходы. Мастер купил машину за 500 долларов, но затем продал двигатель, бензобак и радиатор за 550 долларов.
Шаг третий: переходная пластина
Двигатель демонтирован, но штатная коробка будет использована в дальнейшем. Вопрос в том, как прикрепить мотор к коробке передач? Мастер нашел выход и изготовил переходную пластину из куска алюминиевого листа. Мастер извлек коробку передач из машины и затем обрисовал ее карандашом и отметил все отверстия. Затем разрезал алюминиевую пластину до нужного размера и формы. Центр приводного вала двигателя и центр приводного вала трансмиссии должны идеально совмещаться.
Перед тем, как прикрутить двигатель и трансмиссию вместе с переходной пластиной, необходимо сделать муфту, которая будет соединять оба вала.
Шаг шестой: батареи
Этот автомобиль использует 6 батарей по 12В. Это настоящие гелиевые батареи Deka Dominator. Они не требуют обслуживания. Мастер смог купить использованные батареи по 12 долларов за штуку.
Недостатком этих батарей является то, что они требовательны к зарядке. Мастер приобрел зарядное устройство на 72 В, предназначенное для этих батарей, за 200 долларов.
Для установки передних батарей был демонтирован бампер. Затем сварен каркас и закреплен на месте радиатора. Теперь нужно установить батареи и поставить бампер на место.
В магазине мастер купил «вход питания зарядного устройства». Это электрический разъем с резиновой крышкой. Так как бензобак уже был снят, он разъем на место горловины бензобака.
Заряжаются батареи в течении ночи.
В дальнейшем мастер менял конфигурацию батарей. Максимальное количество аккумуляторов 12 штук что дало мастеру 144 В. На этих батареях он смог разогнаться до 117 км/ч.
Так же он работает над подогревателем для батарей в зимнее время.
Шаг седьмой: контроллер
Контроллер является важной частью электромобиля. Контроллер представляет собой электронный блок, который регулирует работу электродвигателя.
Мастер использует пиковый ШИМ-контроллер Curtis на 400 А, разработанный для использования с последовательно включенными двигателями. Он может работать в диапазоне от 48 до 72В.
Чем больше сила тока, тем лучше будет ускорение (тяга). Чем выше напряжение, тем лучше максимальная скорость и экономичность автомобиля.
Контроллер на 72 В, оказался, хорошим компромиссом стоимости и эффективности. Мастер купил его на E-Bay за 300 долларов.
Для подключения следуйте схемам, имеющимся у производителя контроллера, для подключения батарей к контроллеру и двигателю используйте толстые кабели, такие, как сварочный кабель.
В качестве дросселя мастер использует потенциометр 5 кОм. Потенциометр устанавливается в связке со штатной педалью газа.
Шаг восьмой: итоги
Этот автомобиль может проехать 32 км на зарядке, и имеет максимальную скорость 75 км/ч. Этого вполне достаточно для поездки на работу и обратно. При необходимости можно добавить батареи.
Этот проект обошелся мастеру примерно в 1200 долларов, включая покупку машины. Если бы мастер все делал сам, то потратил бы всего 800 долларов на все. Этот автомобиль заряжается в частном доме мастера через программу возобновляемой энергии. Все электричество поступает из ветра, биогаза и других возобновляемых источников энергии.
Обогреватель.
Так как у этого автомобиля больше нет оригинального двигателя, у него также не работает отопитель. При необходимости можно установить керамический нагреватель.
Тормоза.
Одна из причин, по которой мастер выбрал этот автомобиль, заключалась в том, что в нем есть ручные стеклоподъемники, ручные замки, механическая коробка передач, рулевое управление без механического привода. Единственной проблемой были тормоза. Штатные тормоза имеют вакуумный усилитель. С демонтажем двигателя, тормоза не работают как нужно. Для начала мастер поиграл с аквариумным воздушным насосом, просто чтобы узнать, как работает вакуумная тормозная система. После этого я начал искать 12-вольтовый воздушный насос, чтобы его можно было использовать в качестве вакуумного насоса. В итоге был установлен 12 В насос и ресивер из алюминиевого баллона. Как только давление в баллоне падает, начинает работать насос.
Теперь у автомобиля есть силовые тормоза, как это было изначально, только он приводится в движение крошечным электродвигателем в маленьком насосе, а не бензиновым двигателем.
Электромобиль за 1500 долларов можно построить самому
Мы все настолько привыкли к автомобилям с двигателем внутреннего сгорания, что идея обладания электрокаром кажется не менее абсурдной, чем полет на Луну на ближайшие выходные. А ведь когда все только начиналось, у человечества была возможность перескочить в эволюции транспортных средств целый век, век двигателей внутреннего сгорания. Или автомобили с электрическим мотором остались в прошлом? Выясним, так ли хороши электромобили.
На самом деле любой электрокар устроен не сложнее моторчика электрических стеклоподъемников. Главная проблема – обеспечение подачи электричества. Провод от ближайшей электростанции ведь к машине не протянешь. Для начала разберемся в общем устройстве автомобиля с электромотором. Как известно, все познается в сравнении, поэтому проще всего уловить суть при непосредственном перестроении простой машины в электрическую.
Однажды самый обычный житель США Джон Мауни решил полностью отказаться от сжигаемого топлива. Он взял свой седан Geo Prism 1994 года, это Toyota Corolla, выпускавшаяся в сотрудничестве с концерном General Motors под собственной маркой, и выкинул ДВС на свалку. Честно говоря, в утилизацию направилось много компонентов: система охлаждения двигателя, отводящие отработавшие газы трубы, каталитический нейтрализатор, топливный бак, корзина сцепления. Под капотом стало очень свободно. Но ненадолго. Значительную часть пространства занял новый электромотор. Он подключен к стандартной механической трансмиссии, которая была зафиксирована в положении второй передачи. Все днище устлано большой батареей. Точнее, их 50: две секции по 25 штук 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов.
Далее по мелочи: к электромотору подключены гидроусилитель рулевого управления, главный тормозной цилиндр, система кондиционирования. Это стандартные элементы. А вот небольшой водный резервуар с подогревом – новый. Разумеется, нет ДВС – нет “бесплатного” отопления. Для удобства переключения между передним и задним ходом был заменен рычаг КПП. Вместо горловины топливного бака установлена розетка. Зарядка может производиться от сетей с напряжением 120 или 240 В. И конечно, датчик топлива проапгрейдили до вольтметра. Все остальные системы Джон Мауни оставил без изменений.
Теперь немного о том, как движется автомобиль. Педаль акселератора подключена к двум потенциометрам (два – для подстраховки). Когда они регистрируют нажатие, специальный контроллер преобразует заряд аккумуляторных батарей в трехфазный ток, который и заставляет электромотор работать. Но имеются всего два состояния: когда заряд передается и когда нет. Как в таком случае осуществить плавное движение без рывков? Все дело в частоте опроса потенциометров: их показания считываются около 15 тысяч раз в секунду. Столько же раз может срабатывать контроллер, передающий напряжение электромотору. Чем сильнее нажата педаль акселератора, тем большее количество времени электромотор будет запущен. Коробка передач не нужна из-за очень широкого диапазона рабочих оборотов электродвигателя. Джон оставил трансмиссии единственную функцию – задний ход. Но современные электромобили могут задействовать его без КПП, просто ротор электромотора начинает крутиться в обратную сторону. В общем, использованная Джоном Мауни схема довольно проста. Зато изучить общий принцип по ней тоже просто.
Вот некоторые данные по самодельному электромобилю: на полном заряде батарей Geo Prism может проехать до 80 км, до 100 км/ч седан разгоняется за 15 секунд. Весят аккумуляторы 500 кг. Для их полной зарядки требуется около 12 кВт. Существенным недостатком является неоптимальный тип батарей. Их хватит примерно на 32 тысячи километров, потом – на замену. Но уже сегодня доступны гораздо более совершенные аккумуляторы: литиево-ионные, литиево-полимерные, никелево-металлгидридные. К тому же прогресс в этой области позволяет надеяться на еще более продвинутые системы в ближайшем будущем.
А теперь немного математики. Допустим, что стандартный седан Geo Prism расходует не более 10 литров на 100 км. Получается, что на 80 км ДВС сожжет 8 литров. При средней стоимости бензина в Москве 22 рубля/литр, получается, что поездка на 80 км стоит 176 рублей. По свидетельству Джона Мауни, аккумуляторам его электромобиля достаточно 12 кВт для полной зарядки. Тариф по Москве – 2,42 рубля за кВт днем и 0,61 ночью. Даже если заряжать автомобиль только днем, то такая процедура стоит 29 рублей, а в темное время суток и вовсе 7,32! В последнем случае каждый пройденный на машине километр дешевле в 24 раза по сравнению со стандартной машиной. О такой экономии можно только мечтать.
Однако не все так просто. Ведь сначала транспортное средство необходимо купить, а потом еще регулярно обслуживать. По обоим параметрам электромобили проигрывают: высокотехнологичное производство сказывается на конечной цене, а стоимость регулярного ТО может неприятно удивить. Одно хорошо: в электродвигателе гораздо меньше движущихся деталей, значит, и надежность выше, чем у ДВС. Стоит также принять во внимание, что двигатели на сгораемом топливе имели в своем запасе 100 лет планомерного совершенствования, и только потом они стали такими, какими привыкли видеть их мы. А вот путь электромобилей только начинается.
Еще один минус эксплуатации электрических автомобилей довольно очевиден: необходимость постоянной подзарядки. И максимальный пробег тут неважен: 50 км или 300 вы уедете от своего дома, свободную розетку найти очень сложно. Мало того, процедура зарядки требует в среднем около 8 часов! О путешествиях на таком транспорте можно напрочь забыть. Получается, что удел электромобилей – сугубо городская эксплуатация. Тут можно добавить, что автомобили на водородном топливе – точно такие же электрокары. Отличие лишь в способе питания электродвигателя. В первом случае это заряд батарей, а во втором – энергия химической реакции распада водорода. Зато заправить полный бак жидкого водорода не дольше, чем привычный бак бензина. Вопрос только в инфраструктуре.