Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.
Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.
Тяговый двигатель
Если вы решите поставить обыкновенный электромотор под капот своего автомобиля, то, скорее всего, из этого ничего не выйдет. А все потому, что вам необходим тяговый электрический двигатель (ТЭД). От обычных электромоторов он отличается большей мощностью, способностью выдавать больший крутящий момент, небольшими габаритами и малой массой.
Для питания тягового электродвигателя используются батареи. Они могут подзаряжаться от внешних источников («от розетки»), от солнечных батарей, от генератора, установленного в авто, или в режиме рекуперации (самостоятельное восполнение заряда).
Двигатели для электромобилей чаще всего работают от литий-ионных батарей. ТЭД обычно функционирует в двух режимах - двигательном и генераторном. В последнем случае он восполняет потраченный запас электроэнергии при переходе на нейтральную скорость.
Принцип работы
Стандартный электродвигатель состоит из двух элементов - статора и ротора. Первый компонент является неподвижным, имеет несколько катушек, а второй совершает вращательные движения и передает усилие на вал. На катушки статора с определенной периодичностью подается переменный электрический ток, что вызывает появление магнитного поля, которое начинает вращать ротор.
Чем чаще катушки «включаются-выключаются», тем быстрее вращается вал. В двигатели для электромобилей могут устанавливать два вида ротора:
- короткозамкнутый, на котором возникает магнитное поле, противоположное полю статора, за счет чего и происходит вращение;
- фазный - используется для уменьшения тока запуска и контроля скорости вращения вала, является наиболее распространенным.
Кроме того, в зависимости от скорости вращения магнитного поля и ротора двигатели могут быть асинхронными и синхронными. Тот или иной тип необходимо выбирать из имеющихся средств и поставленных задач.
Синхронный двигатель
Синхронный двигатель - это ТЭД, у которого скорость вращения ротора совпадает со скоростью вращения магнитного поля. Такие двигатели для электромобилей целесообразно использовать только в тех случаях, когда имеется источник повышенной мощности - от 100 кВт.
Одной из разновидностей является Обмотка статора такой установки разбита на несколько секций. В определенный момент ток подается на определенную секцию, возникает магнитное поле, которое вращает ротор на определенный угол. Затем ток подается на следующую секцию, и процесс повторяется, вал начинает вращаться.
Асинхронный электромотор
В асинхронном двигателе скорость вращения магнитного поля не совпадает со скоростью вращения ротора. Плюсом таких устройств является ремонтопригодность - запчасти для электромобилей, оснащенных этими установками, найти очень просто. К другим преимуществам относятся:
- Простая конструкция.
- Простота обслуживания и эксплуатации.
- Низкая стоимость.
- Высокая надежность.
В зависимости от наличия двигатели могут быть коллекторными и безколлекторными. Коллектор - устройство, служащее для преобразования переменного тока в постоянный. Щетки служат для передачи электроэнергии на ротор.
Безколлекторные двигатели для электромобилей отличаются меньшей массой, компактными габаритами и более высоким КПД. Они реже перегреваются и потребляют меньше электричества. Единственный минус такого двигателя - высокая цена на электронный блок, который выполняет функции коллектора. Кроме того, найти запчасти для электромобилей, оснащенных безколлекторным двигателем, сложнее.
Производители электродвигателей
Большинство самодельных электромобилей сконструировано с применением коллекторного двигателя. Это объясняется доступностью, низкой ценой и простым обслуживанием.
Видным производителем линейки данных моторов является немецкая компания Perm-Motor. Ее продукция способна к рекуперативному торможению в генераторном режиме. Она активно используется для оснащения скутеров, моторных лодок, легковых автомобилей, электроподъёмных устройств. Если устанавливали в каждый электромобиль, цена их была бы значительно ниже. Сейчас они стоят в пределах 5-7 тыс. евро.
Популярным производителем является компания Etek, которая занимается производством безщеточных и щеточных коллекторных двигателей. Как правило, это трехфазные моторы, работающие на постоянных магнитах. Основные преимущества установок:
- точность управления;
- легкость организации рекуперации;
- высокая надежность за счет простой конструкции.
Завершает список производителей завод из США Advanced DC Motors, выпускающий коллекторные электромоторы. Некоторые модели обладают исключительной особенностью - они имеют второй шпиндель, что можно использовать для подключения на автомобиль-электромобиль дополнительного электрооборудования.
Какой двигатель выбрать
Чтобы покупка вас не разочаровала, надо сравнить характеристики приобретаемой модели с предъявляемыми требованиями к автомобилю. При выборе электродвигателя в первую очередь ориентируются на его тип:
- Синхронные установки имеют сложное устройство и дорогостоящи, но обладают перегрузочной способностью, ими легче управлять, им не страшны перепады напряжения, используются при высоких нагрузках. Они устанавливаются на электромобиль Mercedes.
- Асинхронные модели отличаются низкой стоимостью, простым устройством. Они просты в обслуживании и эксплуатации, однако выделяемая ими мощность намного меньше, чем тот же показатель синхронной установки.
На электромобиль цена будет значительно ниже, если электромотор будет работать в паре с двигателем внутреннего сгорания. На рынке такие комбинированные установки обладают большей популярностью, так как их стоимость составляет около 4-4,5 тыс. евро.
Имея электромобиль, Вы в первую очередь, сэкономите деньги на топливе, что просто великолепно для окружающей среды. Спешим Вас порадовать,что построить электромобиль своими руками можно даже используя самую обычную машину.
Предлагаем Вам ряд инструкций,которым необходимо придерживаться для того, чтобы создать электромобиль своими руками.
Шаг 1: Выбрать автомобиль, из которого будете делать электромобиль своими руками
Лучше всего выбрать распространенную марку, этим Вы облегчите себе доступ к многочисленным запчастям (а они обязательно понадобятся). Простота конструкции претендентов при выборе, в таком случае, приветствуется (чем проще – тем лучше). Еще одна немаловажная деталь – это вес будущего электромобиля, который вы будете создавать своими руками. Нужно помнить, что наше будущее авто солидно прибавит в весе благодаря аккумулятору. Самым оптимальным вариантом для построения электромобиля своими руками считаются — кабриолеты или автомобили до 2 тонн.
Если Вы хотите, чтобы будущий электромобиль хорошо набирал скорость, ищите хорошо обтекаемый, имеющий правильные аэродинамические формы автомобиль для минимального сопротивления (как вариант, дополнительную оптикаемость можно создать позже своими руками отдельно). Излишнее сопротивление ветру, как правило, забирет у Вашего электромобиля от 10 до 20 км пробега или от 8,0 до 16.1 км/ч скорости.
Для электромобилей в целом, не нужна коробка переключения передач, так как способность ехать вперед и назад осуществляется при помощи контроллера.
Электромобиль, который Вы собираетесь сделать своими руками, должен также иметь достаточно места для электрических батарей, обеспечивающих достаточным напряжением питанием двигатель. Так же стоит помнить, что при его создании нужно учесть возможность иметь постоянный доступ к батареям для легкого их обслуживания своими руками. Не забудьте также, что равномерное размещение батарей по автомобильному пространству на прямую отвечает за устойчивость Вашего электромобиля.
Видео: Как сделать электромобиль своими руками
Шаг 2: Выберите двигатель для Вашего электромобиля, который вы можете компоновать по своему усмотрению устанавливая его своими руками
Найти необходимое, не требует профессионального уровня знаний. Двигатель постоянного тока является стандартным мотором для создания почти всех электромобилей. Достаточно даже будет найти такой мотор в подержанном состоянии и восстановить его. Задача эта вполне проста (что необходимо сделать своими руками, так это разобрать корпус, очистить и обезжирить электродвигатель, а затем восстановить все его разъемы).
Шаг 3: Покупка аккумулятора для электромобиля
Перед началом сборки электромобиля, Вам понадобится основная и резервная батареи. Искать нужно гелиево-элементный аккумулятор, который представляет собой тип регулируемых свинцово-кислотных батарей, содержащий загущенный электролит. Такие герметичные (без ревизионные) аккумуляторы не требуют дополнительного подливания своими руками дистилированной воды в ячейки аккумулятора будущего электромобиля. Это представляет собой герметичный аккумулятор с предохранительным клапаном сброса давления. Покупая, Вы можете объяснить продавцу для каких целей имеено Вам понадобится батарея.
Более дорогой вариант — приобрести литий-ионные аккумуляторы. Нужно сказать, что они достаточно дорогие, имеют разнообразное напряжение, но такой вариант позволяет приобрести практически одну батарею вместо комплектации ряда более мелких. Ведь чтобы такой батарее потянуть большой автомобиль с пассажирами и проехать приличное расстояние — потребуется в общем 72 вольт и от 40 до 60 ампер часов. Если вы хотите чтобы автомобиль развивал до 64 км/ч, то лучше брать 144 вольт и около 80 ампер часов. Хотя, многие автостроители желающие создать электромобиль своими руками, приобретают именно литий-ионные батареи.
Шаг 4: Снимаем старый двигатель своими руками
Вам будет необходима кран балка и набор ключей, чтобы помочь вам удалить ДВС и старые запчасти от автомобиля. Если старые и заржавевшие болты плохо откручиваются – используйте жидкий ключ (он есть во всех автомагазинах).
Вынимаем двигатель и все остальное, что нам не понадобится для работы в связке с электромотором: бак, выхлопная система, радиатор и т. д.
Был или не было гидроусилителя руля в Вашем будущем электромобиле который Вы создаете своими руками
не столь важно, так как всегда можно установить электро усилитель руля как дополнительную опцию.
Шаг 5: Устанавливаем электродвигатель и батарею на место старого блока
Здесь можно повторно использовать опоры коробки передач. Электродвигатель соединяем с коробкой передач и подпираем домкратом, измеряем разницу между старыми крепежными болтами двигателя и электрического двигателя и устанавливаем его.
Вы можете сделать и смонтировать совершенно новое крепление, но гораздо проще использовать оригинальное крепление двигателя так как оно имеет демпферы, встроенные в него, чтобы избежать динамических нагрузок двигателя. Это уменьшает вибрацию и дребезжание, когда двигатель ускоряется или замедляется.
Еще вам потребуется переходная пластина для соединения трансмиссии нашего электрического двигателя и муфты (специально созданных для сопряжения маховика двигателя и карданного вала к трансмиссии).
Лучше всего привезти двигатель и коробку передач в мастерскую и использовать простой кусок картона чтобы измерить расстояние между отверстиями болтов на одной стороне и болтов электрического двигателя на другой.
Разместите электродвигатель внутри передней части автомобиля и подключите контроллер. Контроллер, как правило, может быть на 72 вольт (как контроллер на любых авто для гольфа, к примеру). Однако если вы хотите 144 вольтный контроллер, вам нужно будет найти сайты, которые их продают специально для электромобилей.
Установите аккумулятор (используя крепежи для батареи). Подключите мотор и батарею к контроллеру.
Шаг 6: Установка солнечных панелей электромобиля своими руками
Установка солнечных панелей будет использоваться в качестве пассивной энергии для резервного накопления батареи. Места им выбирают очень разнообразные. Естественно, стоит размещать их в местах на электромобиле с хорошим доступом солнечных лучей (встречается, когда мастера создавая электромобиль своими руками размещают их даже на зеркалах поворотников). А почему бы и нет?
Шаг 7: Подключаем зажигание к стартеру
Стартер активирует мотор при повороте ключа. Это будет действовать таким же образом, как действует приведенный в действие замок зажигания. Вам нужно будет перепаять зажигание так, чтобы он включал стартер электромобиля. Чтобы сделать это, подключите провода к электро системе автомобиля и блоку предохранителей. Также вам понадобится шагомер, который подключается к дроссельной заслонке и тросу педали газа. Этот провод подключенный к контроллеру и дает ему сигнал, когда пора начинать движение электромобиля. Это достаточно важная деталь, которая может понадобиться при создании электромобиля своими руками.
Шаг 8: Просто купить набор для преобразования простого автомобиля в электромобиль
А не покупать все части по отдельности. Вы можете приобрести набор для преобразования обычного авто в электромобиль своими руками. Он будет иметь все необходимые компоненты, и они на 100% будут предназначены для совместной работы. Однако такие наборы, как правило, не являются универсальными для всех автомобилей. Вам все еще нужно будет изготовить много элементов, в случае, если комплект не подошел для вашего авто.
В заключение не лишне сообщить, что дешевый электромобиль удовлетворяющий большинству требований к автомобилю возможен. Мы пришел к такому выводу из следующих соображений: 1. Электромобиль в бюджетном варианте может проехать до 100 км за день. 2. Основной путь большинства людей живущих и работающих в городе из дома до работы и обратно не превышает 50-60 километров, а это основной ежедневный маршрут. И действительно если подумать, то становится ясно, что этот основной маршрут съедает много денег на бензин, при том, что половину времени в пути люди стоят в пробке. При этом бензин продолжает потребляться, а электромобиль в этот момент стоит не потребляя ни одного ватта энергии. Помимо этого свойство аккумуляторов таково, что при простое они немного самоподзаряжаются. Так, что для электромобиля это выгодно в двойне. 3. Электромобиль может радовать владельца дешевизной эксплуатации, динамичностью, способностью передвигаться в тех местах, где нахождение коптилкам запрещено. Езда происходит в полной тишине. 4. В мире идет процесс электрофикации транспорта. Автопроизводители разрабатывают серийные электромобили. В ближайшие годы электромобили начнут сходить с конвейеров массовым потоком.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕВ данной статье мы рассмотрим устройство и принцип работы коробки переключении передач тракторов «Кировец» К-700 и К-701, т.к. их строение полностью идентично. Также приведем основные моменты в регулировке, обслуживании и ремонта данного механизма.... Всякий раз, когда автомобиль попадает в аварию, действуют сильные кинетические силы. В любой аварии присутствует определенное количество энергии. Фактические цифры варьируются в зависимости от скорости и массы автомобиля, а также от скорости и массы... Приводные ремни агрегатов двигателя являются предметом регулярного технического обслуживания автомобилей. Громкий свист, плохая зарядка аккумулятора и даже перегрев - это симптомы, которые должны побудить вас проверить приводные ремни вашего двигател... |
Много картинок и подробности читайте под катом:
Номер 10. Вольтметр на автомобиль своими руками.
Наверно, это самая популярная электро самоделка для автомобиля. Жаль, китайцы отняли у нас возможность сделать её своими руками! Теперь остается только купить готовый китайский вольтметр и установить его в понравившееся место. Вещь очень важная, особенно для старых иномарок — такой вольтметр покажет неисправность генератора на ранней стадии:
Номер 9. Тюнинг приборной панели на ВАЗ своими руками
Еще одна популярная электросамоделка — конечно же, это тюненг панели приборов! Ну, там, шкалы белые установить, светодиодиков поставить, под карбон отдельные элементы раскрасить.
Опять же, в наше время нужно просто купить в магазине готовую панель и поставить её в авто:
Не пытайтесь это повторить))
Номер 8. Красивая сигнализация своими руками на трансформаторе Теслы
Трансформаторы Теслы или катушки Тесла, запатентованы ещё в 1896 году, их под силу изготовить любому электролюбителю, даже с гуманитарным образованием.
Такой генератор представляет собой два настроенных на одинаковую частоту колебательных контура с магнитной связью между индуктивностями. Благодаря резонансу генерирует очень высокое напряжение, проявляющееся в виде красивых искр. Схем полно в интернете, при установке на машину смотрится очень красиво:
Номер 7. Энергия из выхлопных газов с помощью элементов Пельтье
Выхлопные газы обладают значительной тепловой энергией. Вместе с выхлопными газами из мотора уносится около 50% общей тепловой энергии, выделяемой топливом при сгорании в цилиндрах мотора.
Эти огромные запасы энергии улетают в атмосферу земли, а вместо её использования на машине установлен электрогенератор с низким КПД, который отъедает у двигателя около 3л.с или 500 грамм горючего на каждые 100 км.
Тepмoэлeктpичecкий гeнepaтop не инновация, принцип работы этого устройства основан на применении эффекта Пельтье, который был открыт еще в 1821 году. Суть эффекта заключается в возникновении электродвижущей силы в замкнутой электрической цепи, состоящей из двух последовательно соединенных разнородных материалов при условии, что на местах контактов будет поддерживаться разность температур. Тepмoэлeктpичecкий гeнepaтop, благодаря этому явлению, способен превращать тепловую энергию в электрическую.
Элементы Пельтье доступны и в интернете и много их сохранилось ещё с советских времен!
Если одну поверхность тepмoэлeктpичecкого гeнepaтopа направить к кaтaлитичecкoму дoжигaтeлю, чья температура может достигать 700 градусов по Цельсию, а другую сторону оставить холодной с помощью специального материала с низкой теплопроводностью, то удастся добиться достаточной разности температур, которая благодаря эффекту Пельтье обеспечит эффективную выработку электроэнергии.
Номер 8. Плавное включение и выключение ламп ближнего света фар.
Многие думают, что плавное включение света фар это понты и игрушки! Типа, красиво, конечно, когда фары плавно разгораются или плавно гаснут, но пользы от этого нет! Это совершенно не так! Все дело в том, что сопротивление холодной вольфрамовой проволоки очень не велико, раз в 5 меньше, чем у раскаленной…. Это приводит к печальному результату, взгляните на график:
На графике нет чисел, так как важно понимание процесса — вы видите десятикратный всплеск тока в начале желтого графика? Пусть он и длится доли секунды, но «ударная» нагрузка в эти мгновения приводит к ускоренной деградации спирали (нити накаливания) — если убрать этот момент, лампы смогут работать почти вечно!
В интернете полно схем решения этой проблемы, от простых, до самых сложных. Я считаю, что оптимальным вариантом являются схемы с использованием ШИМ — они наиболее экономичны, эффективны и надежны! Вот одна из таких схем:
В двух словах о логике работы этой конструкции:
1. В дежурном режиме ток потребления не превышает нескольких миллиампер, он тратиться стабилизатор в холостом режиме. Реле обесточено, лампа не горит. На входах 2 и 3(Pb3, Pb4) контроллера +5 В, на выходах 5 и 6 (Pb0, Pb1) «0» .
2. При включении штатным выключателем ближнего света, на вход оптопары поступает питание, транзистор отпирается, на входе Pb3 появляется «0» и запускается ШИМ, который начинает подавать сигнал на выход Pb0. Напряжение изменяется плавно от «0» до 5 вольт. 3. Через транзистор VT1, сигнал поступает на затвор силового Pcan MOSFET транзистора. Тут пожалуй стоит сказать о необходимости VT1. Ёмкость затвора мощных MOSFET-ов достаточно велика, и вполне может выжечь выход контроллера, и по сему использован такой своеобразный драйвер на маломощном транзисторе. Конечно схему вполне моно несколько упростить, исключив VT1, и нагрузку просто включить через Ncan MOSFET. Затвор тогда надо включить через резистор. Но такая схема имеет ряд недостатков. Во-первых, получается не стандартная схема включения ламп (обычно в машинах один из выводов ламп брошен на массу), и во-вторых, при работе ШИМ будут «тянуться» фронты импульсов, что будет приводить к разогреву силового транзистора.
4. После того, как напряжение на нагрузке достигнет напряжения питания, и ШИМ прекратит работу, т.е. на выходе Pb0устанвится +5 В, через 200 мС, +5В появится и на выходе Pb1. Сработает реле Rel1, и своими контактами «закоротит» переход сток-исток силового транзистора. С точки зрения автора, такое решение значительно повышает надёжность всей конструкции в целом. Реле работает в очень «лёгком» режиме, и транзистор тоже разгружается.
5. Это был цикл включения — теперь рассмотрим то, как схема выключается: естественно, всё происходит в обратном порядке. Сначала отключается реле Rel1, и затем начинает отрабатывать ШИМ на уменьшение напряжения на нагрузке.
6. А вот теперь уже о «фишках» — режим «вежливая подсветка», задержка отключения фар ближнего света на запрограммированное время, что хозяин спокойно мог выйти из машины и дойти до дома не переломав ноги в темноте!
У контроллера есть вывод Pb4, и геркон. При каждой подаче на вход Pb4 сигнала «0» будет происходить переключение режимов «по кругу», а в подтверждение этого фары будут мигать столько раз, какой режим в данный момент инициализируется. То есть одно мигание- задержка равна =0, два мигания= 10 секунд горения фар, 3 мигания =25 секунд, 4 мигания 35 секунд, и так, по кругу….
Конструктивно для реализации схемы взят чуть ли не самый дешёвый и распространённый контроллер Tiny13, в корпусе SOIC8, и, кстати, лучше брать именно SOIC, по характеристикам микросхемы в этих корпусах имеют лучшие параметры по сравнению с DIP-ами. Собственно принципиальная схема по сравнению с предыдущей версией практически не изменилась. Смыслом новой разработки было как раз несколько упростить монтаж, сделать его более логичным и стандартным, отказаться от «экзотики», в частности от «рассыпухи» контактов программирования и довольно редкого, хоть и отличного по характеристикам реле. Диоды, и оптопару я тоже выбрал самые что ни на есть распространённые, и дешёвые. Так же в процессе монтажа и пробной эксплуатации оказалось что есть некоторые проблемы с кнопкой задачи интервалов «вежливой подсветки». Сделать её герметичной, целая задачка, по сему решено было просто поставить для управления этой функцией маленький геркон. Что бы переключить режимы (что делать думаю придётся далеко не часто..) маленький магнитик найдётся всегда. Всё остальное вполне стандартное, и самое распространённое. Без особого ущерба для работоспособности конструкции и размеров транзисторы вполне можно заменить на обычные, в корпусах ТО92, и ТО220, так же и стабилизатор 7805, тоже на ТО92. Схему печати конечно при этом изменении лучше несколько изменить. Единственное, что видимо следует при такой переделке всю «навеску» зафиксировать термоклеем. Плата разработалась под абсолютно стандартный корпус для поделок. Все выводы выполнены авто-проводами, и использован герметичный авто-разъём.
Для программирования контроллера на плате удалось разместить стандартный разъём ISP, что оказалось очень удобным.
На схеме тонкими линиями обозначены ещё несколько элементов, необходимость в которых каждый решает для себя. Хотя на печатной плате возможность их установки предусмотрена. Светодиоды HL1, HL2, и их резисторы- индикация наличия питания на схеме, и питание контроллера. Сказать тут особо нечего- просто очень удобно. И блокирующие ёмкости по входам. Помешать не помешают, а вот от импульсных помех вас избавят.
Фотографии готового устройства:
Номер 5. Самодельный автономный подогреватель для автомобиля.
На пятом месте находится очень полезное и экономичное устройство — автономный подогреватель для автомобиля. Наверно, каждому приятно садиться в теплую машину и не изнашивать двигатель работой в мороз!
Схем и готовых устройств существует огромное количество — но мне больше всего нравится та, где в поддон с маслом погружают электрический нагреватель от стиральной машины. За 20-30 минут работы он достаточно прогревает масло, что двигатель легко заводится и прогревается буквально за минуту!
Номер 4. Электрический эжектор воды в цилиндры.
«Авто на воде» такими инструкциями забит интернет! Все дело в том, что 50% тепловой энергии вылетающей в трубу — лакомый кусочек для изобретателя.
Книг на эту тему написано много, если вы найдете способ подавать в мотор 10% воды (по отношению к количеству топлива), то вы улучшите тепловой режим, снимите зоны локального перегрева, лучше перемешаете топливо, и добьетесь его экономии!
Особенно важно это реализовать, если вы будете строить турбину Теслы у себя в глушителе — наличие пара сделает работу турбины особенно эффективной!
Номер 3. Электрическое мотор-колесо для движения в пробках и использовании энергии торможения.
Автомобиль массой одну тону при скорости 60км\ч обладает кинетической энергией 140кДж (или 40вт*ч), но, энергию вы теряете при каждом торможении, ещё и колодки изнашиваются. И генератор постоянно работает, 3л.с. отъедает от мотора.
А ведь велосипедные и скутерные мотор-колеса существуют очень давно. Любое из них может выполнять роль генератора, возвращая тормозную энергию в сеть. А если поставить хорошую литиевую батарею, то накопленной энергии хватит, что бы ползти в пробке с черепашьей скоростью…. опять же используя это мотор-колесо.
Номер 2. Стартер-генератор, схема «старт-стоп»
Ещё один способ отказа от генератора, который отъедает невероятное количество энергии в силу своего низкого КПД — это переход к схеме «старт-стоп», когда на двигатель ставят специальный маховик, который выполняет роль и стартера и генератора.
Такие машины распространены в Евросоюзе и на авторазборке вполне можно купить части такого авто и установить на свою ласточку.
Эффект от использования такой системы очень большой! Дело не только в том, что в пробке или на светофоре двигатель будет выключен, но и в том, что современный стартер генератор гораздо более эффективен, чем старинный стартер и генератор на вашем авто!
Кроме того, вам понадобится довольно серьезное вмешательство в схему автомобиля, в процессе которого вы можете отказаться и от ключей зажигания, сделав модную кнопку, которую так же называют «старт-стоп» — это поможет и от угонщиков, они не угоняют машины с нестандартной электрикой, где в схему произвели серьезное вмешательство.
Кстати, возвращаясь к теме стартеров — сейчас доступны легкие бесколлекторные моторы для электро-квадроциклов или электро-веломобилей. При весе в 6 кг, они имеют мощность 750 вт и напряжение 48 вольт — прекрасно работают и в режиме генератора и в режиме двигателя. Выглядят они примерно так:
Если вы мечтали о 48 вольтовой бортовой электросистеме и хотите иметь легкий Li-Poly аккумулятор, который легко забирать зимой в кармане домой — то это отличная возможность перейти на 48 вольт.
Тут мы видим как одно улучшение тянет за собой другое — стоит сделать первую электросамоделку, как захочется переделать почти весь автомобиль!
Номер 1. Ламинарная турбина для утилизации энергии выхлопных газов.
Не трудно себе представить какая невероятная энергия вылетает «в трубу» в виде выхлопных газов — около 50% только по тепловой энергии, а есть же ещё кинетическая энергия выхлопных газов, которые продолжаю расширяться в выхлопной трубе.
Эту энергию прекрасно используют турбонагнетатели, которые с её помощью повышают давление воздуха на входе в мотор. Естественно, ею можно вращать и генератор — турбогенератор. Хотя, «автомобильная мафия» автоконцернов-производителей машин, не спешит ставить такие генераторы, они же имеют большую себестоимость, чем традиционные!
Кроме того, лопатки турбины создают противодавление на выходе газов из двигателя, что не есть хорошо! Однако, более 100 лет назад, гениальный Никола Тесла запатентовал ламинарную (или безлопастную) турбину — она не создает препятствия, так как вся состоит из щелей:
Если вы ничего не слышали о ней раньше, то наберите в поиске «турбина Теслы
» и вы увидите кучу ссылок, начиная от Википедии и заканчивая сайтами энтузиастов.Турбинная эффективность (КПД) газовой турбины Тесла составляет выше 70% и достигает более 95%. Но не стоит путать турбинную эффективность с эффективностью двигателя, который использует эту турбину. Осевые турбины, которые сейчас используются в паровых установках и реактивных двигателях, имеют эффективность около 60-70%…
Принцип действия безлопастной турбины основан на том, что если направить поток жидкости, или газа по плоской поверхности, то этот поток начнет увлекать за собой эту поверхность. Такое поведение обусловлено тем, что самый первый слой молекул, прилегающих к плоскости – неподвижен. Следующий слой движется очень медленно, следующий чуть быстрее и так далее.
Это может показаться странным, но от выхлопных газов турбина разгоняется до нескольких тысяч оборотов в минуту и отлично забирает энергию выхлопных газов!
Теперь, только осталось решить, какие из самоделок для автомобиля вам по зубам — как видим, есть на любой уровень безумия, смелости и энтузиазма.
Электромобиль своими руками
Конец XIX и начало XX веков - первые самодвижущиеся экипажи с паровыми двигателями внутреннего сгорания и (ну, ну же) электрическими! Кстати, первыми рубеж скорости в 100км/ч преодолел именно электромобиль. Однако, тогда автомоили развивались быстрее и к началу 30-х годов электромобили были забыты.
Посмотрим в день сегодняшний. С 1988 года фирма Тойота выпускает авто-электромобиль (модель Приус). Суть такова: Вы садитесь машину, поворачиваете ключ, переводите рычаг управления в положение "Drive" и сразу (!) начинаете движение. На чем вы едете - вы не знаете. Обычно небольшие поездки происходят на электротяге. Когда машина "понимает", что аккумуляторы сели, она сама заводит бензиновый двигатель и заряжает АКБ. Предусмотрен и аварийный случай - если аккумуляторы сели, бензина нет - вы дергаете красную ручку в багажнике и (о, чудо!) аккумуляторы заряжены, можно ехать.
Эко, аккумулятор,гибридный двигатель,пусковой ток,самодельный электромобиль,электродвигатель для автомобиля,Электромобиль своими руками
Подобную ситуацию мне описали в НАМИ, где уже 4 года такой гибридный мобиль изучают. Попадалась данная модель и на вторичном рынке авто (ориентировочно 8,5 тыс $ за 98 ? 99г.в.). Подобные разработки есть у GM , да и Европа имеет массу мелких (1-2-х местных) электро- гибридо- мобилей, используемых в зеленых зонах или, просто, на полях для гольфа.
Вернемся все же к доминирующей черте личности автора сайта - желание сэкономить.
Платить 8,5 тыс $за праворукое японское чудо - рука не поднимается, да и кошелек не позволяет, а сколько времени, сил и денег обойдется собрать самостоятельно ТС на электротяге в самом простом варианте:
Смета:
1.Кузов (на мостах, пластиковый, самодельный, с документами) - 1000 $. - обратите внимание на вес конструкции. Моя без двигателя и АКБ весит 350кг. Это важно. - Самодельный пластиковый автомобиль не такая большая редкость, как может показаться в начале. Совсем недавно - в начале августа в газете "Из рук в руки" в разделе "другие", продавался. Кто ищет, тот всегда найдет! (В конце концов - склеит).
2.Салон. Два передних сидения от автомобиля Порше-924, подушка заднего сидения от Тойоты Супра, 4м2 ковролина из магазина и все это пропущено через мастерскую по пошиву чехлов (все сидения б.у.) - 400 $. - Ваша фантазия может быть безгранична: в стране масса ценных пород дерева, прекрасных кож и очень дорогих акустических тканей.
3.Силовой агрегат (б.у.). Двигатель от списанного и почти полностью разоренного болгарского погрузчика (3,6 кВт, 84 В, 1400 об/мин, 24 Н·м) - 200 $. - Предпочел бы использовать двигатель 10 кВт, 120 В - 650 $ - новый, на гарантии. (любая контора, поставляющая запчасти для погрузчиков).
4.АКБ. Семь штук (12 В? 200 Ач), стартерные, итальянские. В оптовой фирме - 2600 руб/шт, в магазине - 4000 руб/шт. - Не пытайтесь использовать отечественные АКБ - номинальную емкость вы получите только несколько первых раз (свинец для АКБ должен быть из свежей руды, а не иэ переплавленных старых АКБ, а в нашей стране свинцовых руд нет, во всяком случае для производителей АКБ). - В идеале нужно использовать тяговые АКБ для погрузчиков, но цена выше в 3 раза! Почему для автомобиля АКБ стоит 80 $, а для погрузчика (равной емкости) - 250$, догадайтесь сами (не сложно).
5.Разное. Колеса шириной поменьше (трение качения надо сводить к min) впрочем, на колесе указана его стандартная нагрузочная спосбность, посчитайте, выберете с небольшим запасом. Блок управления двигателем. Варианты: 1)От погрузчика новый, релейный, на 6 скоростей - 400$. 2)Тиристорный с плавным регулированием - 1100$. 3)Огромный реостат - у дедушек на Митинском радиорнке (вы будете единственный, кому он понадобится) - несколько бутылок универсальной валюты.
5)Лично я, при 110% содействии друзей электронщиков, пытаюсь построить электронный блок управления. Получится - расскажу.
Фланец, соедняющий двигатель и трансмиссию (в моем случае - КПП ВАЗ 2101). Изготовил в правильном месте - фирма "Кардан-Баланс" - 70$. Эту штуку лучше делать у профессионалов, знающих автомобильную специфику - подскажут, можно ли обойтись резиновой муфтой или вставить крестовину или еще как…
План-шайба - соединение двигателя и КПП. Мне удалось изготовить ее самостоятельно, но соостность должна быть не хуже 0,2 мм, или устанете менять подшипник первичного вала КПП и подшипники двигателя.
Итого: Приблизительно потрачено 3000$.
300 часов рабочего времени одного средней квалификации инженера. Он же сварщик, он же слесарь, он же электрик. За эти деньги и время я имею: Машина 850 кг весом (4х местная), АКБ 84 В x 200 А·ч, Пробег 200 км. Скорость: 60 - 75 км/ч по прямой, до 90 км/ч кратковременно (для обгона) или под горку. 35 км/ч трогается и разгоняется до этой скорости в гору 12%.
Технико - Экономическое обоснование. Количество циклов перезаряда до полной емкости при правильном использовании - 800 раз (у передовых итальянских, за разумные деньги). 800 раз x 200 км = 160 000 км. Стоимость одной зарядки, приведенная к 1 км пути.
(200 А x 84 В)/(1000 n) x С = 25 рублей n - КПД заряда = 60% (0,6) С - стоимость 1 кВт · ч (90 коп)
Итак: 12,5 коп/км. Стоимость АКБ, приведенная к 1 км пути. (2600 руб · 7 шт)/ 160 000 км = 11,4 коп/км. Всего 24 коп/км.
Прообраз ВАЗ 2101 с расходом 8 л/ 100 км, АИ 92 (10 руб/л) 80 руб/100 км = 80 коп/км.
Добавьте сюда регулярную замену масла, фильтров, регулировку карбюратора, зажигания клапанов, кап. ремонт двигателя, наконец … Сколько получилось? 1,2 руб/км и 24 коп/км.
В 5 (пять) раз дешевле, господа! В 5 раз!!!Вопросы есть?
Один вопрос предвижу: "Куда девать съэкономленные деньги?"
Еще один прогмотический вопрос: что скажет ГАИ?
Ответ: Пока не знаю. Но в НАМИ электромобили есть, они ездили по дорогам. На АЗЛК электромобили также имеются (2 модели). ВАЗы как-то, лет 20 назад, катались по Москве аккумуляторные. УАЗы для военных госпиталей существовали с электромоторами. И даже был авто- (pardon) электропробег. Сейчас есть грузовик ЗИЛ электрический с очень неплохими параметрами. Были они, есть, ездят … Чем, собственно говоря, моя машина хуже?
Ты говоришь, что этот самодельный кузов был куплен готовым. А известно ли вообще, кто его сделал, какая у него история?
Нет, родословную мне так и не удалось раздобыть. В прошлом (2003) году мы общались с Алгебраистовым (братья Ю. и С. Алгебраистовы - известные в СССР самодельщики, создавшие автомобиль "Юна"), он с друзьями пытался вспомнить, кто же сделал этот автомобиль, но это им так и не удалось.
Мне этот автомобиль достался через "десятые" руки. А я на тот момент как раз собирался делать электромобиль в каком-нибудь небольшом, легком кузове, например, на базе "Оки". А тут, как раз после первой "Автоэкзотики", в которой мы участвовали с нашим переделанным запорожцем (с БМВ-шной ходовой), к нам зашел наш знакомый Юрий, который клеит сейчас себе пластиковый джип, и предложил забрать у него этот кузов. Я приехал посмотреть на эту самоделку, оценил ее весовые качества и понял, что это то, что я искал. Самая подходящая платформа для электромобиля. Этот стеклопластиковый кузов по оценке килограмм на 200 легче базового "Жигулевского".
Кстати, вопрос про "базу". Что представляет собой этот кузов? Стеклопластик на раме?
Это "Жигулевское" днище с колесными арками, проклеенное стеклотканью с двух сторон, чтобы не гнило (держится вот уже 20 лет…), дальше на все это приварена рама из квадратной и, местами, круглой трубы. Снаружи это все обклеено стеклопластиковыми панелями.
А днище как-то усилено дополнительно?
Нет, абсолютно стандартное, каркас из труб на него поставлен только сверху.
Итак, ты получил "базу". Что дальше?
Дальше стал я делать электромобиль. Дело молодое, терпения нет, поэтому я ничего изобретать не стал и постарался максимально использовать стандартные компоненты. Тяговый мотор - от болгарского погрузчика, паспортной мощностью 3,6 кВт. При этом в разгоне с хорошей динамикой он безболезненно для себя развивает до 15-ти кВт. Из этого совет всем, кто будет делать что-то подобное: при подборе мотора нужно учитывать его перегрузочные способности.
Да, я когда пытался с этим разобраться, нашел отечественные моторы - ДПТ-6. Они 6-ти киловаттные и тоже предназначены для погрузчика...
В моем случае, 3,6 кВт по оборотам и передаточным числам 4-й передачи КПП и заднего моста должны достигаться на 1400 об/мин двигателя, что соответствует скорости 44 км/ч. Так и получается: когда я еду примерно с такой скоростью, я по амперметру вижу 50 ампер при рабочем напряжении 80 вольт. Таким образом, я имею 4 кВт и КПД = 90%.
Я на досуге сделал некоторый расчет. Если взять ВАЗ-2108 с весом 920 кг и мощностью 57,2 кВт, то получаем отношение массы к мощности = 16,1. При весе твоего авто в 850 кг и мощности 3,6 кВт получаем аналогичный показатель = 236,1.
Да. Я, когда начинал строить электромобиль, сделал аналогичный расчет и пришел в ужас. И поэтому оставил коробку передач - уж на первой и второй я тронусь по-любому. Плюс меня спасает, что реальная стартовая мощность двигателя выше, чем паспортная.
Кстати, сцепления нет. А как удается включать передачи?
А тут же нет холостого хода. При переключении передачи, синхронизатор КПП "утягивает" якорь двигателя до нужной частоты вращения. Единственное неудобство - время переключения передач чуть больше, чем со сцеплением.
Я надеялся, что с новым импульсным блоком, который я поставил на свой электромобиль, можно будет сразу включать четвертую и на ней трогаться - но, увы, мощности немного не хватает. Поэтому я сейчас по городу трогаюсь на второй, а при движении использую четвертую.
Как со временем зарядки?
Аккумуляторы заряжаются штатным зарядным устройством током, равным 10% от номинальной емкости, где-то за ночь. Сейчас мне под заказ разрабатывается новый блок управления, который сам будет заряжать, затем переходить в режим кипения - "добивки", а затем выключать зарядку и оставаться в "ждущем" режиме. Аккумуляторы у меня кислотные, обычные, - они стоят разумных денег. Специальные тяговые аккумуляторы на треть тяжелее и стоят немыслимо дорого, поэтому от них я отказался.
При этом для штатных 200-амперных аккумуляторов разрядный ток получается не очень большой - 50 ампер. При этом если взять, что реальная емкость не нового аккумулятора составляет 170 ампер/часов, мы получаем как минимум 2,5 часа уверенного хода.
Понятно. Значит, у тебя стоит два аккумулятора спереди и…
…и пять сзади. Как раз 200-амперных. Двигатель рассчитан на 80 вольт штатно, я ему приложил 84. Проверял еще, как он будет себя вести на 96-ти вольтах - получалось намного веселее. Вообще, двигателем я доволен - "перегрузы" он держит хорошо. Достаточно "дубовый", проводка из толстого провода, все "остекловано" и т.д. Точно могу сказать, что нужно выходить на вольт 120 - чтобы коммутировать не такие большие токи. Используемый сейчас блок управления мотором разрабатывался полтора года, пока он начал достойно работать и не сгорать.
Тиристорный?
Нее-ееет. На 8-ми полевых транзисторах, стоящих параллельно. С тиристорами есть проблема с управлением постоянным током. Переменный - не проблема, а вот на постоянном токе тиристор сложно закрыть после "пробоя". Еще большой плюс полевика: на тиристоре падает несколько вольт, а на полевике - только 0,15 В. Плюс в перспективе - использование рекуперации.
А как зимой?
Да, емкость аккумуляторов падает, но при движении они немного нагреваются и проблема должна решаться сама собой. Тут другой вопрос - с печкой. Ставить бензиновую я считаю неправильным. Есть мысль использовать для обогрева или охлаждения салона принцип вихревой трубы, которой для работы нужен только вентилятор. Сейчас думаю об адаптации этого устройства для своего авто.
На этой машине мне даже удалось прокатиться, сидя за рулем. Кстати, разгоняется вполне приемлемо. Правда, когда я нажал "газ в пол", Владислав все-таки попросил меня смотреть на амперметр, чтобы не был большим пусковой ток. Для меня еще было проблемой отсутствие сцепления. Ну не привык я к автоматическим КПП. А тут еще педаль тормоза сделана путем объединения "классических" педалей тормоза и сцепления… После остановки нужно ставить машину на ручник - электродвигатель, в отличие от ДВС, компрессией не держит.
В общем, от электрического автомобиля остались достаточно приятные ощущения. Конечно, по динамике и пробегу на одной "заправке" он значительно уступает бензиновым. Но, зато, какая экономия!