Самодельный электромобиль — всё не так, как думаешь / Хабр
Всем привет. Учась в университете я собрал маленький электромобильчик, ну или карт. Его фишкой было то, что всё управление электроприводом, включая тормоза было отдано самодельному контроллеру. И именно о том, как я делал этот маленький автомобильчик, и с какими подводными камнями столкнулся при постройке — хотелось бы рассказать в данном материале. Материал не претендует на уникальность, но для меня это был большой и интересный опыт.
Тема рассказа стоит на стыке аппаратного и программного аспектов. И в прошивке для контроллера я имел дело не с какими-то абстрактными понятиями или данными, а со вполне реальными «физическими» устройствами: реле, электродвигателем, транзисторами итп. Так что приведу кратенькую характеристику технической части, тот состав который был на момент всех танцев с бубном.
Основные узлы
Тяговый двигатель — коллекторный универсальный.
Аккумуляторная батарея — 25 свинцово-кислотных ячеек по 6 вольт фирмы Casil, соединённых последовательно, по итогу получаем батарею 150-160 вольт. Она установлена сзади и перемотана синей изолентой, всё как положено 🙂
Двигатель приводил колёса в движение через червячный редуктор с передаточным числом i=10. На фото видно, что двигатель сочленен с редуктором с помощью небольшого валика, он был выточен специально.
Системы торможения, то есть тормозного диска с суппортом не было в принципе. Поставить физический тормоз на тот момент не получалось. Поэтому торможение двигателем оставалось единственным реальным вариантом, так что управление торможением машины тоже пришлось брать на себя контроллеру.
Контроллер для блока управления
В принципе простой контроллер для электромобиля можно собрать и на «рассыпухе». Но хотелось бы, чтоб была возможность всё красиво настраивать с помощью программы, 21 век всё-таки.
На тот момент я не очень шарил в электронике, и изначально хотел делать схему до безобразия тупой — двигатель включён или двигатель отключен, но вместо реле поставить транзисторный ключ, дабы ничего не щёлкало и не горело. Но решил, что риск оправдан, я ничего не терял да и просто хотелось сделать что-то стоящее. Так что остановился на связке микроконтроллер + силовой полевой транзистор в качестве ключа. Ручку газа и кнопку реверса вывел на руль.
Особенности схемы
При выборе транзистора я не скупился и выбрал IRFP4227PBF — N-канальный полевой транзистор (открывается положительным импульсом) на напряжение 200 вольт и максимальный ток 130 ампер. Корпус TO-247AC. Но, забегая вперед скажу — я смог сжечь и его.
PWM — что это такое и с чем её едят
Раз я использовал микроконтроллер в связке с полевым транзистором, то грех было не попробовать использование pwm/шим в схеме.
Что такое шим? Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью методом пульсирующего включения и выключения прибора. — спасибо Википедии.
Достоинство такого способа управления транзистором: он во время работы находится в двух состояниях — либо полностью закрыт, тока нет и ничего не греется, либо он полностью открыт и сопротивление его составляет несколько милиом, соответственно в тепло на самом транзисторе рассеиваются какие-то доли ватта тепла, ну или единицы ватт, схема едва тёплая при таком режиме работы. И такой процесс — отрыть/закрыть происходит тысячи раз в секунду. Это называется частотой шим. Так же есть такая вещь, которая называется «скважность». Переводя на человеческий язык — эта цифра показывает какую долю времени открыт транзистор. Если чуть углубиться — допустим у нас частота ШИМ-синала 1000 герц. Значит транзистор открывается и закрывается 1000 раз за секунду, и процесс переключения между включено и выключено 1/1000 доля секунды.
Для генерации такой частоты применялся встроенный в чип «физический» контроллер, хотя есть возможность программной реализации, но в этом случае контроллер только и будет делать, что генерировать на выводе частоту с заданным периодом и скважностью. А с использованием контрллера из переферии МК можно было и генерировать сигнал, и чтоб программа делала что-то ещё.
Чем дальше в лес, тем злее волки — от частоты ШИМ зависит и то, насколько будет эффективно работать электропривод. Я пробовал разные частоты, от 2 до 15 килогерц, каждый раз это менялось программно. Честно говоря особой разницы не успел заметить, но уверен что она есть. К сожалению данных по этому вопросу не удалось получить в достаточном количестве. Единственное, что заметил — с разной частотой пищала машина во время работы.
Кстати, если кто-то замечал в метро, электробусах и поездах, что во время старта слышно гул, писк, завывание — это как-раз таки пищат обмотки двигателя из-за работы на частотах контроллера. Очень это заметно на поезде «Ласточка», который по МЦК ходит, во время старта.
Подводные камни в алгоритме работы
Следующая проблема была с реверсом двигателя. Двигатель коллекторный, у него две обмотки — неподвижная — статор, на корпусе, и вращающаяся — ротор. Для изменения направления вращения необходимо развернуть направление тока в одной из обмоток, не меня направления в другой. Для этого использовались два реле, срабатывали они одновременно, «перекидывая» схему на реверс при подаче на них питания. Но в первом варианте прошивки была ошибка — реле переключились под нагрузкой. Как итог теста под нагрузкой — два сгоревших реле, так как двигатель — индуктивная нагрузка и на контактах реле была нехилая такая дуга, контакты просто расплавились и сгорели во время переключения.
Выход из ситуации — вводим в программу условие, что перед переключением снимаем нагрузку выкручивая скважность PWM-сигнала на 0, перекидываем реле, и опять включаем мощность на заданный уровень. Именно так и работали тормоза на машине — реверсом. Только хардкор — никаких датчиков и энкодеров, ничего. А вот и фото релюшки, это вроде как реле стартера от жигулей. Если переключать их не под нагрузкой, то вполне работают и с высокими напряжениями, 160 вольт при 15 амперах держали, но допускаю, что контакты грелись ввиду малого сечения.
После я допилил прошивку и мощность поднималась плавно до заданного уровня. А это уже исключает удары в трансмиссии и нагрузку на узлы. Вот так одна строчка в программе может увеличить срок службы агрегата.
Соединяем контроллер с транзистором правильно
Оставалось только правильно сочленить транзистор с контроллером. Сделал я это несколько не правильно, через оптическую пару, напрямую.
Но эта схема прокатывает при работе с низкими напряжениями, при высоких рабочих напряжениях постоянно сгорал затвор транзистора, да и для управления нужен двухтактный драйвер. Нормальная схема приведена ниже. Но тем не менее на один раз схемы с оптической парой хватило, каким-то чудом на тест драйве она работала, а выгорать начала сразу после него. Вот схема «правильного» драйвера, только в моём варианте ещё была развязка оптикой от контроллера. Картинка взята с Drive2:
Несколько интересных моментов
- При старте электродвигатель потребляет в разы больше электричества даже без нагрузки. А при заторможенном во время старта роторе графитовые щётки начинали дымиться.
- В тот момент, когда на машине сгорает транзистор — она начинает ехать сама, ибо батарею от двигателя отделяет только транзистор. Так что введение схем защиты оправдано, если не хочешь бежать за машиной и молиться, чтоб она никого не сбила.
- Двигатель, который я использовал, взят из стиральной машинки.
- Напряжение на батарее проседает, без нагрузки у меня оно было около 150 вольт, под нагрузкой спокойно может быть 140. А если батарея подсевшая то и 130, из-за этого на свежих батареях первые несколько минут машина могла ехать очень хорошо, потом когда батареи тратили где-то 20-30% энергии, то начинался более менее рабочий режим, машина ехала медленнее, медленнее разгонялась, но это было не так заметно. Когда батареи съедали примерно 70% заряда, то езда превращалась в черепаший ход.
- У меня получилось сжечь даже довольно мощный транзистор из-за перенапряжения на его затворе. Для защиты от этого нужно зашунтировать затвор транзистора диодом на + источника питания драйвера транзистора.
- Реле подключались к МК с помощью маломощных транзисторных ключей на небольших полевичках.
В конце концов получилось то, что на видео
Вообще мои опыты с электроприводом начались ещё в школе и я испробовал много разных конструкций, но это самая удачная схема на тот момент.
Если материал понравится, то напишу отдельный пост про всю эпопею.
UPD: Изменил ошибки в статье, спасибо всем, кто откликнулся
Как сделать электромобиль своими руками
Апологеты электротранспорта получили новый стимул к творчеству: в интернете появились комплекты привода для самостоятельной постройки электромобиля или переоборудования в него классических транспортных средств. Итак, как сделать своими руками электромобиль?
Как известно, принципиальных отличий электромобиля от машины с ДВС два: наличие тяговой батареи и иной силовой агрегат. Для самодеятельного конструктора вопрос батареи обычно более-менее ясен: сколько денег есть – такую и батарею покупаешь. Маленькую или большую, свинцово-кислотную или литий-железную, а то и, не дай Бог, хватит денег на литий-ионную. А вот с приводом вопросов больше: где взять двигатель и какого типа, где размещать его, как сопрягать с ведущими колесами, оставлять ли коробку передач.
В комплекте для постройки электромобиля кроме трансмиссии и двигателя – контроллер, акселератор, рычаг двухступенчатой МКП, проводка и заготовки для крепления моста к раме.
Отдельная наука – система управления электромотором, для которой нужен и специальный контроллер, и некий аналог акселератора. А еще почти всегда нужен преобразователь тока – модуль, который преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный ток, на котором работают большинство доступных ныне тяговых электродвигателей.
Читайте также: “Киев-1103”: как погиб первый украинский электромобиль
На все готовое
И вот на нескольких китайских сайтах мы видим в продаже набор, который решает проблему привода комплексно. Некая тамошняя компания выпускает ведущий задний мост с пристроенным к нему электромотором. В трансмиссию встроен двухступенчатый редуктор для повышения крутящего момента на подъемах или тяжелых дорогах. Прилагается также контроллер – блок управления двигателем, необходимые кабели, соединители и даже педаль газа – акселератор. Мост укомплектован ступицами для крепления колес, причем с тормозными механизмами. Цена комплекта – порядка 480 долларов без доставки.
Прилагающаяся инструкция умалчивает о подробностях, но судя по всему, это асинхронный двигатель переменного тока с управлением по частоте тока.
Предлагается два варианта привода, оба мощностью 1,5 кВт, но базовый рассчитан на питание от батареи напряжением 60 вольт, а более сильный – на 72 вольта. Передаточное отношение первой передачи – 1:20, второй – 1:10. Производитель приводит данные, согласно которых оснащенное этими узлами транспортное средство будет на высшей передаче разгоняться до 30 – 41 км/ч. Правда, никаких отсылов к допустимой нагрузке на ось и нам найти не удалось.
Интересно, что предлагается на выбор семь вариантов ширины моста, колея составляет от 890 мм до 1210 мм. То есть геометрически такой привод можно установить даже на легковушку (колея «Москвича-412» – 1270 мм, «Таврии» — 1280 мм).
Читайте также: Главный враг электромобиля: двигатель, который от нас скрывают
Несколько “но”
Нужно сказать, что китайцы вопрос электрификации транспорта понимают по-своему.
Во-первых, в КНР налажено серийное производство доступных электромобилей, во-вторых существует весомая субсидия от государства каждому покупателю электромобиля. Поэтому пассажирские электромобили в гаражах там вряд ли кто-то мастерит.
Данные комплекты предназначаются в первую очередь для самостоятельного переоборудования на электропривод подобных грузовых трициклов.
А вот множество электрифицированных – явно кустарным образом – велорикш и грузовых мотороллеров журналистам Авто24 там доводилось видеть не раз. В том числе и на улицах крупных богатых городов в процветающих южных провинциях. Для них и предназначаются данные комплекты привода.
Поэтому мы и видим на них такой существенный недостаток, как отсутствие гидравлических тормозов на ведущих колесах. Поэтому, если кому-то из наших соотечественников придет в голову поставить этот ведущий мост на автомобиль, механический привод тормозов придется переделывать на гидравлический самостоятельно.
Передача крутящего момента от электродвигателя к колесам организована через небольшую двухступенчатую коробку передач.
Рычаг переключения прилагается.
То же самое и с подвеской моста к несущей системе транспортного средства – площадки для крепления амортизаторов, рессор или пружин прилагаются, но приваривать их “по месту” придется самостоятельно.
И еще одно замечание. В доступных через интернет инструкциях мы не нашли ничего о наличии или отсутствии в приводе режима рекуперации – то есть неясно, сможет ли будущий электромобиль пополнять тяговую батарею энергией при движении накатом – на спусках, приближении к перекрестку. На самом деле это важная возможность продлить пробег между подзарядками, которая есть на любом серийном электромобиле.
Читайте также: Каким был первый переднеприводный автомобиль Украини
Справедливости ради нужно сказать, что комплекты для постройки электромобиля существовали в природе и ранее. Например, некоторые украинские электросамодельщики еще десять лет назад выписывали из-за океана американские комплекты. Состоящие из специального электродвигателя, блока управления и бортового зарядного устройства, они стоили намного дороже – около 3,5 тыс.
долларов.
Электродвигатель крепится прямо на ведущий мост, и это плохо: высокой плавности хода с такими неподрессоренными массами не достигнуть.
Какие выбрать аккумуляторы для электромобиля
Отметим, что напряжение питание приведенных тут электродвигателей – 60 вольт и 72 вольта – наталкивают на мысль использовать последовательно соединенные стандартные автомобильные аккумуляторы на 12 вольт. Категорически не рекомендуется это делать, поскольку эти стартерные батареи не прослужат нормально даже один сезон – они не предназначены для работы в качестве тяговых источников тока.
Рекомендуется использовать оптимальный вариант для недорогого электромобиля – литий-железо-фосфатные (они же литий-феррум). Они относительно дешевы, обладают достаточно высокой плотностью энергии, к тому же почти не боятся морозов. Именно такие используют вполне успешные производители серийного электротранспорта, например, известная даже в развитой части Европы китайская компания BYD.
Рекомендация Авто 24
Признаться, внешний вид электроприводов, появившихся в продаже на китайских торговых площадках, отличается от тех, что журналисты Авто24 видели в цехах и исследовательских лабораториях известных мировых автопроизводителей. Скорее всего, и эксплуатационные параметры данных узлов с востока не будут идеальными. Но если вы собрались «поставить на электроход» не суперкар, а какой-то сугубо утилитарный транспорт, это не должно вас особо смущать.
Читайте также: Расходы на электромобиль и бензиновый: какой выгоднее
Планируете сделать электромобиль своими руками? Прочтите это первым
Иэн Карри 20973 просмотров классический электромобиль, преобразование классического электромобиля, преобразование, электрический, преобразование электромобиля
За несколько коротких лет австралийцы, превращающие классический автомобиль в электрический, превратились из безумия эксцентрика в нечто, граничащее с популярностью.
Спросите у компаний, производящих эти электромоды. Они забронированы на месяцы — некоторые на срок до года — для проведения конверсий EV для все более активной клиентской базы.
Многочисленные блокировки Covid заставили многих сосредоточиться на проектах классических автомобилей, и, поскольку поездки за границу, скорее всего, невозможны, у людей есть деньги, которые они могут потратить. Вместо того, чтобы восстанавливать этот сложный бензиновый двигатель с большими затратами, многим пришла в голову идея сделать классическую модель с электроприводом на будущее.
В Австралии не так много специалистов по переоборудованию электромобилей — хотя сообразительные люди наверняка скоро выйдут на этот растущий рынок — но ключевые игроки сформировали нечто, называемое Альянсом электромобилей.
Почему? Большинство владельцев классических автомобилей, рассматривающих возможность перехода на электромобиль, начинают с низкого уровня понимания того, что с этим связано. Это означает, что конверсионные компании тратят значительную часть своего рабочего дня на ответы на звонки и объяснение процесса, а не на выполнение заказанной работы для клиентов.
«Наш курс — единственный, написанный людьми, которые занимаются этим (преобразованием электричества) изо дня в день», — говорит Эмма Сатклифф, директор Мельбурнского кафе Electric Car, специализирующегося на преобразовании автомобилей.
Другие участники включают EV Torque в Сиднее, EV Classic в Байрон-Бей, Electric Vehicles Canberra в ACT и Brisbane’s Traction EV, Charged Garage и Oz-DIY. К альянсу также присоединились международные участники из США (включая знаменитого конвертера EV West), Новой Зеландии, Великобритании и Колумбии.
Его целью является «поощрение безопасного и профессионального перевода парка классических и современных автомобилей на электропривод» и «соблюдение строгих стандартов соответствия, чтобы они могли уверенно отвечать на вопросы, предоставлять компоненты и давать советы всем, кто хочет узнать больше».
».
Основное обучение
EVCentral опробовал курсы, и хотя некоторые из них можно классифицировать как здравый смысл или общие знания, там есть много того, что может оказаться бесценным.
Для тех, кто планирует переоборудовать электромобиль самостоятельно, а не доверить это компании, онлайн-курс «Обучение безопасности электромобилей при высоком напряжении» (299 долларов США) выглядит хорошо потраченным. Не звуча слишком драматично, это может спасти вам жизнь.
Электрическое преобразование Traction EV 1968 VW Beetle – оранжевые провода означают, что задействовано опасно высокое напряжение с высоковольтными системами может повредить вам так же серьезно, как и авария на высокой скорости.Другой курс, который мы попробовали, был «Как спланировать переход на электромобиль» (199 долларов). Два курса можно купить вместе за 399 долларов.
Альянс EV также проводит бесплатные ежемесячные вебинары Zoom — Charged Chat — где вы можете поговорить с группой экспертов.
Вы слышите от других людей, которые осуществляют или рассматривают возможность преобразования EV, и можете задать свои вопросы комиссии. Это можно сделать по электронной почте, чтобы упростить задачу.
Австралийские автомобилисты, как правило, очень практичны, и многие из них десятилетиями занимаются ремонтом автомобилей в своих сараях. Это хобби. Это полезно. Вы учитесь на работе. Это лучше, чем платить кучу денег специалисту, когда вы мечтаете сделать работу самостоятельно.
Эмма Сатклифф признает, что многие хотят и будут сами выполнять работу по переоборудованию электромобилей, но заставляет их делать это с открытыми глазами. «Технология и принципы полностью отличаются от работы с двигателями внутреннего сгорания», — говорит она.
«Это очень опасно, и вы рискуете получить травму или сжечь свою мастерскую. Эти системы высокого напряжения превышают 300 вольт постоянного тока, так что одно неверное движение, и вы уже не вернетесь обратно».
Electric Car Cafe, Мельбурн, переделал 1992 Range Rover Vogue на электрическуюНеобходимые навыки
Очевидно, что набор навыков, необходимых для переоборудования электромобиля, выходит далеко за рамки обучения механика выходного дня.
Альянс EV предлагает необходимые навыки, включая проектирование и изготовление конструкций, базовую механику, электромонтажные работы с высоким напряжением и электрооборудование транспортных средств 12 В. Не многие могут похвастаться навыками и опытом в этой области, поэтому рассчитывайте на помощь и рекомендации экспертов.
Вот что вам нужно сделать. Ваш двигатель, топливная система, радиатор, выхлоп и все остальное, что связано с внутренним сгоранием, выходит из строя.
На их место приходит один или несколько электродвигателей, аккумуляторная батарея и регулятор мощности/инвертор. Последний подобен ЭБУ двигателя внутреннего сгорания, форсункам, головкам и впускному коллектору в одном. Он также принимает ваши входы газа и тормоза, а также постоянный ток от аккумуляторной батареи и инвертирует его в трехфазный переменный ток для подачи на двигатель.
Nissan R31 Skyline 1987 года выпуска Traction EV, переоборудованный под электротягу. Два контроллера двигателей установлены под углом 45 градусов, что придает ему вид V8.
В этом дрэг-каре используются два двигателя постоянного тока NetGain Warp 11 мощностью 300 кВт.Коробка передач и рычаг переключения передач на классике могут остаться, если хотите, но даже их можно убрать для большей экономии веса.
Аккумуляторы нуждаются в системе охлаждения, а также в безопасной и надежной упаковке и установке. Вам также необходимо установить одну или две точки зарядки, в то время как жгуты проводов и кабели обширны.
Это основные вопросы, которые вам нужно решить, но, как и в случае с любой переделкой автомобиля, вы можете рассчитывать на другие инженерные работы.
Батарейки стоят дорого. Чем больше аккумуляторных модулей вы хотите — от чего зависит радиус действия — тем выше будет ваш счет.
Доступны новые батареи, но они дорогие, поэтому в большинстве случаев переделки включают модули от разбитого или утилизированного электромобиля. Из-за низкого потребления электромобилей в Австралии их не так много, и цены соответственно высоки.
Недешево.
Последняя предложенная ценовая политика Альянса электромобилей включает ваш привод (двигатель и контроллер) от 8000 до 30 000 долларов в зависимости от потребности в энергии; аккумуляторы на дальность от 100 до 300 км за 10-30 000 долларов; зарядные устройства, кабели и связанные с ними биты за 5-20 000 долларов, а также осмотр и отчет инженера примерно за 2000 долларов. Затем вам нужно добавить аккумуляторный ящик и монтажную сборку.
Вы можете использовать общедоступные станции быстрой зарядки только в том случае, если у вас есть возможность зарядки постоянного тока для вашего электромобиля. Это добавляет около 2500-3000 долларов к стоимости сборки, но получить около 200 км пробега за 40 минут довольно привлекательно.
Большинство из них подходят только к розетке для зарядки переменного тока, которую можно просто подключить к домашней розетке.
Этот диапазон в 200 км будет пройден за ночь, но установка домашней настенной коробки (установка около 2000 долларов) сделает эту работу примерно за три часа. Вы также можете использовать общедоступные зарядные устройства переменного тока.
Переоборудование «под ключ» в Electric Car Café стоит более 70 000 долларов. Traction EV может доставить вас в дорогу примерно от 40 000 долларов, а конверсия EV-Torque — от 48 000 долларов. Конечно, есть много переменных, и эти цены работают с уже пригодным для эксплуатации автомобилем.
Если вы планируете работать в одиночку, перед началом вы должны поговорить с зарегистрированным инженером, чтобы убедиться, что готовая сборка будет полностью безопасной и совместимой. «Самое первое, что мы делаем в первый день, — это говорим с инженером, — говорит Эмма Сатклифф. «Мы спрашиваем, как мы можем гарантировать, что, когда мы закончим эту сборку, она будет полностью безопасной и соответствующей требованиям?»
Аккуратная работа: Переоборудование автомобиля Тима Харрисона из Charged Garage в электромобиль Ford Cortina Mk1 1965 года Возможно, вам потребуется добавить функции безопасности, такие как дополнительные элементы конструкции, в то время как изменения веса, производительности и мощности автомобиля могут превысить проектные ограничения OEM.
Все также должно соответствовать применимым австралийским правилам проектирования.
Никто не говорил, что это будет легко, и просмотр роликов на YouTube, где оказывается, что преобразование EV можно сделать за выходные, не стоит верить, как бы весело они ни были.
Лучше всего начинать с исправного транспортного средства, и вы должны быть умны, выбирая, какой автомобиль вы будете переоборудовать.
Выбор классической модели
Современные автомобили не подходят для переоборудования. Все, что работает с электроникой CANBUS (автомобили, выпущенные после середины 1990-х, в основном), усложняет программное обеспечение, включая гидроусилитель руля, обогрев, тягу и контроль устойчивости. Снимите двигатель и ECU, и все эти детали станут невероятно сварливыми.
Все, что имеет ограниченное пространство для аккумуляторов, усложняет жизнь, а что-то весом более 2000 кг не годится, так как вес переоборудования может превысить предел конструкции автомобиля.
Расс Шеперд из Electric Car Café говорит, что вы должны учитывать вес автомобиля, возраст и фактор крутости.
«Маленькие автомобили на самом деле не идеальны, поскольку вы вытаскиваете достаточно легкий двигатель и коробку передач, добавляете большой вес аккумулятору, и вы можете получить скомпрометированный автомобиль».
Расс говорит, что ему нравится переделывать что-то с помощью чугунного блока цилиндров: уберите его, и вы избавитесь от огромного куска веса. Это означает, что если вы добавите сотни килограммов аккумуляторов, вы можете получить более легкий автомобиль.
Старые Land Cruiser, Land Rover и Range Rover — его любимые. «Они классные, привлекательные и уже имеют преданных поклонников», — говорит он. «Для перепродажи покупатель тоже подумает, что это круто».
Неотъемлемой частью вашего выбора является надпись «крутая машина». Затраты на переоборудование означают, что нет смысла переделывать Hyundai Excel.
«В настоящее время мы делаем DeLorean и переоборудовали LandCruiser FJ40 и Range Rover Vogue», — говорит Расс. «Они в любом случае привлекли бы внимание многих, но они привлекают внимание всех, когда становятся электрическими».
VW с воздушным охлаждением идеально подходят для переоборудования на электротягу из-за их простоты, легкости и отсутствия опор двигателя.
Джеймс Поли из Traction EV объяснил работу над своим Super Beetle 1971 года: «У него все еще есть заводская трансмиссия и четырехступенчатая механическая коробка передач. Маховик и сцепление крепятся к электродвигателю NetGain HyPer 9 мощностью 88 кВт, который затем крепится болтами к коробке передач, как если бы это был двигатель. Это очень просто».
Классика с воздушным охлаждением: преобразование электромобиля с помощью EV-Torque в Новом Южном Уэльсе Что касается EV Alliance, Эмма Сатклифф говорит, что из-за высокого напряжения они «не рекомендуют людям переоборудовать свой собственный автомобиль», но допускают, что люди будут это делать.
«Мы знаем, что люди все равно делают это, поэтому мы хотели установить некоторые правила и предоставить им информацию, которая им понадобится, чтобы делать это безопасно».
Это свободная страна, но мы советуем тем, кто рассматривает возможность конверсии, пройти курс безопасности EV Alliance. Учиться на своих ошибках с высоким напряжением не до смеха.
Первая часть его курса по переоборудованию также доступна уже сейчас, а две другие части выйдут в течение года, чтобы показать шаги, необходимые для того, чтобы ваш классический автомобиль работал на электричестве.
Желаю удачи тем, у кого есть трещина. Мы будем рады увидеть ваши результаты.
Этот обмен на электромобиль лучше, чем Tesla
Моей первой машиной был универсал Morris Minor Traveler 1960 года выпуска, который мой отец купил, когда я был маленьким. Он использовал ее, пока она не износилась, и она стала моей подержанной машиной, когда я достаточно подрос, чтобы водить машину.
Когда я рос, мне приходилось самому держать «Моррис» в рабочем состоянии, иначе я никуда не уезжал. Мой отец был мастером на все руки — однажды он выдернул сломанную автоматическую коробку передач из своего пикапа Ford F-100 начала шестидесятых годов и починил ее сам — и он передал этот менталитет моему брату и мне. Мы любим браться за новые проекты.
В конце концов я ушел из дома и начал водить другие машины. В конце восьмидесятых я столкнулся с парнем, у которого во дворе стоял грузовик Morris Minor, который ему больше не нужен. Он был так похож на мой универсал Traveller. Мы договорились об обмене на IBM PC, который у меня валялся без дела, так что у меня во дворе стоял старенький Morris в течение следующих десяти лет.
История по теме
- Награды PopMech: лучшие электромобили 2022 года
Еще в начале девяностых мы с братом говорили о создании электромобиля, но технология еще не была готова. Батареи были слишком тяжелыми, сплошь кислотными и ржавыми. Но я смотрел на Morris у себя во дворе и думал, что из него получится идеальный электромобиль. Вот как я превратил этот старый усталый пожиратель бензина (ну, насколько прожорливым может быть маленький британский пикап) в плавный и эффективный электромобиль — и как на удивление легко это удалось.
После извлечения старого двигателя и трансмиссии, а также всех трубопроводов и шлангов, необходимых для этих частей, под капотом Morris Minor нашлось достаточно места для пары аккумуляторов (еще больше сзади) и небольшого контроллера двигателя.
Ян АлленЛучшими автомобилями-донорами для замены электромобилей часто являются более старые легкие автомобили с механической коробкой передач. Новые автомобили делают переоборудование практически невозможным. Они настолько сложны — с бесчисленными взаимосвязанными компонентами, компьютерами и датчиками — что во всем этом трудно разобраться. Но я знал Морриса вдоль и поперек, еще будучи подростком.
К 2014 году стали доступны технологии и детали для электрического преобразования. Это было сразу после выхода Model S, и я пошел в демонстрационный зал на заводе Tesla во Фримонте, штат Калифорния, чтобы увидеть ее. Это вдохновило меня на то, чтобы превратить старый Morris в электромобиль.
Несмотря на простоту по сравнению с современными автомобилями, старые автомобили по-прежнему имеют много движущихся частей. Это двигатель и трансмиссия, дифференциалы, всевозможные насосы, топливопроводы и тому подобное. Электромобиль в некотором смысле намного проще: есть электродвигатель для привода колес; контроллер двигателя, который является мозгом операции; и аккумулятор для питания всего. На самом базовом уровне это все, что вам нужно для начала.
Хотя вы могли бы использовать двигатель от электромобиля-донора, такого как Nissan Leaf, эти компоненты глубоко интегрированы в электронные органы управления современного автомобиля и постоянно получают обратную связь от различных датчиков в автомобиле, таких как контроль тяги и антиблокировочная система тормозов. Вы не можете просто использовать его в переоборудовании, не тратя много времени на анализ всего и обманывая двигатель, заставляя его думать, что он находится в нужной машине. Вместо этого лучше просто купить мотор, специально предназначенный для этого, ведь вся работа уже сделана.
Первый двигатель и контроллер, которые я попробовал для своего Морриса, были произведены компанией HPEVS, которая первоначально производила электродвигатели для гольф-мобилей. Я выбрал асинхронный двигатель AC-51, который предназначен для более легких автомобилей, таких как мой. Он составляет около 88 лошадиных сил и 108 фунт-фут крутящего момента. Это может показаться немного, но это не большой автомобиль, и самый мощный Morris Minor выдавал всего 49 лошадиных сил из крошечного 1,1-литрового двигателя, когда он был новым. Мне это обошлось примерно в 5500 долларов.
Использование вашей старой трансмиссии при преобразовании в электромобиль — это простой способ передать мощность от вашего нового двигателя к колесам. Существуют готовые адаптерные пластины, которые позволяют устанавливать электродвигатель непосредственно на коробку передач (хотя для некоторых автомобилей могут потребоваться адаптеры, изготовленные по индивидуальному заказу).
Но мне это не подходит. Я с юности знал, что трансмиссия в Моррисе слабовата. Я рвал его не раз. Учитывая скромную мощность моего электродвигателя, в любом случае не было причин использовать такую трансмиссию в электромобиле, поэтому я перешел на прямой привод и никогда не оглядывался назад. Кроме того, старая трансмиссия и новый электродвигатель, который я использовал, были примерно одинакового размера, что облегчило мне установку двигателя на свое место.
Для крепления мотора я сделал поперечину для передней части нового мотора и использовал оригинальную поперечину от трансмиссии. Я прикрепил новый двигатель к каждому из них с помощью пары Г-образных кронштейнов, добавив резиновые втулки, чтобы изолировать двигатель от вибраций, проходящих через раму. После этих нескольких простых шагов мы стали золотыми.
Когда я запускал на Morris, я купил 48 новых литий-ионных призматических аккумуляторных элементов на 3,2 вольта и 200 ампер-часов на элемент, которые работали до 30,720 киловатт-часов при номинальном напряжении 144 вольта. Это стоило мне около 15 000 долларов, но в конце концов я заменил их батареями от разбитой модели S на свалке, где я заплатил 7 000 долларов за семь батарей. Стоимость аккумуляторов линейно зависит от их емкости, так что вы можете потратить здесь практически все, что захотите.
История по теме
- Новый революционный аккумулятор для электромобиля уже в пути
Система управления батареями не является строго обязательной, но она делает несколько вещей, которые облегчают владение и эксплуатацию самодельного электромобиля. Система отслеживает напряжение отдельных элементов в аккумуляторной батарее и гарантирует, что все они работают при одинаковом напряжении, необходимом для оптимальной работы. Что еще более важно для меня, поскольку я программист по профессии, он предоставляет массу информации о характеристиках автомобиля. Многим эти цифры будут безразличны, но я как программист хочу знать все.
Рикеттс, инженер, проверяет данные своей системы управления батареями. Вы можете купить менее сложную систему, чтобы сэкономить деньги, если вам не нужно столько информации.
Ian AllenПреобразователь постоянного тока в постоянный получает заряд от батарей для питания автомобильного радиоприемника и других электрических систем, устраняя стандартную 12-вольтовую автомобильную батарею. Такого не делает даже Тесла.
Ian Allen Моя система, которая стоит около 1200 долларов, сообщает мне количество потребляемого тока, температуру внутри аккумуляторной батареи и другие полезные данные. И он подключается к головному устройству на базе Android в моей машине, поэтому я могу просматривать его так же, как на одном из тех больших информационно-развлекательных экранов Tesla. Также имеется встроенный преобразователь переменного тока в постоянный, который необходимо установить для зарядки аккумуляторов.
Большинство коммерческих электромобилей оснащены 12-вольтовой батареей для питания таких устройств, как радио и электростеклоподъемники, но, поскольку я сам разработал эту систему, я мог бы сделать что-то другое. Я добавил преобразователь постоянного тока в постоянный, который берет питание от основной высоковольтной батареи и преобразует его в 12 вольт постоянного тока. У меня настроено так, что конвертер работает 24/7. При этом он потребляет совсем немного энергии от основной аккумуляторной батареи, но устраняет необходимость в отдельной 12-вольтовой батарее. Tesla пока не может этого сделать, но Илон Маск говорил о том, чтобы попробовать. Я также добавил инерционный переключатель, который обесточивает аккумулятор, если вы попали в серьезную аварию.
Что хорошо в электромобилях, так это то, что на самом деле не имеет значения, где что находится, кроме двигателя. Вы можете прокладывать кабели и провода везде, где вам нужно, поэтому я установил систему управления батареями, контроллер двигателя и преобразователь постоянного тока в моторный отсек в передней части автомобиля. Там было достаточно места, чтобы все выглядело хорошо, а также чтобы можно было легко заменить или обновить компоненты позже.
Поскольку я восстанавливал кузов, а также преобразовывал его в электромобиль, у меня были электрические компоненты и работали до того, как были установлены панели кузова, поэтому я мог ездить на нем как с пустой оболочкой, что было забавно. По сути, это автомобиль с кузовом на раме, поэтому в нем не так много верхней конструкции. Аккумуляторы я установил там, где был теперь ненужный топливный бак и куда можно было бы возить запаску.
Я оставил тормоза такими, какие они были — нажимаю на педаль, и они сжимают суппорта. Я не возился с подключением их к двигателю для увеличения рекуперативного торможения, как это делают некоторые электромобили. Вместо этого я могу настроить регенерацию напрямую через контроллер мотора. Это больше похоже на торможение двигателем, замедляя карданный вал, когда я отпускаю газ. Однако я запускаю его только на 60-процентной мощности. Что-нибудь выше этого, и я был бы очень близок к тому, чтобы заблокировать задние колеса, когда отпускал газ. Так что у меня что-то близкое к однопедальному вождению, и штатные тормоза тоже есть.
Morris Minors имеют рулевое управление с реечной передачей и легко управляются без гидроусилителя, поэтому мне не нужно было ничего там возиться с точки зрения оригинальной конструкции. Для переоборудования, требующего гидроусилителя руля, можно добавить электрические насосы. Вы также можете приобрести электрические насосы для кондиционирования воздуха, если хотите. (Я добавил кондиционер к своему электрическому пикапу — это еще одно преобразование электромобиля, над которым я работаю — примерно за 800 долларов по частям.)
Даже с причудливой современной силовой установкой я хотел сохранить традиционный внешний вид во всем. Механическая связь на оригинальной педали газа соединена с потенциометром, который, в свою очередь, подключен к контроллеру двигателя. Традиционный спидометр можно было подключить к трансмиссии, но я его удалил. Вместо того, чтобы возиться с попыткой подключить его к контроллеру двигателя, я добавил блок аналоговых спидометров на основе GPS, разработанный для старого джипа, что значительно облегчило жизнь. Есть даже варианты связать ваш оригинальный спидометр с контроллером GPS, если вы действительно хотите сохранить подлинность.
Новый спидометр также имеет аналоговый указатель уровня топлива, который я подключил к системе управления батареями. Он посылает выходной сигнал от нуля до 5 В на датчик уровня топлива в зависимости от заряда аккумулятора. Это то, что волнует большинство людей, поэтому, когда он показывает полный заряд, батарея заряжена. Когда он пуст, он пуст. Простой! У меня дисплей температуры ни к чему не привязан, но вы можете использовать его для контроля температуры батареи или двигателя, если хотите.
Блок спидометра был сделан так, чтобы подходить к некоторым старым джипам, но в Моррис он вошел почти идеально. Он использует сигналы GPS для расчета скорости, что упрощает его установку по сравнению с проводной системой. Есть даже аналоговый датчик уровня топлива, который Рикеттс подключил к системе управления батареями.
Ян АлленЯ сохранил оригинальные ручки «W» и «L» для стеклоочистителей и фар, а оригинальный ключ действует как простой выключатель, который включает контроллер двигателя.
Я снял оригинальную ручку воздушной заслонки и S-образный трос соленоида стартера. Я заменил их переключателем вперед/назад, который часто можно увидеть на тележках для гольфа, а также одной хромированной кнопкой, которая может менять режимы на контроллере двигателя. В конце концов, я использовал все четыре оригинальных отверстия в приборной панели для различных элементов управления, потому что я ненавижу сверлить новые отверстия и0192 на самом деле ненавижу оставлять дыры неиспользованными.
Я установил порт зарядки там, где раньше была крышка бензобака, и он поддерживает зарядку уровня 2, которая работает от сети 240 вольт в моем доме. Система управления батареями контролирует зарядку на случай, если что-то пойдет не так, но большую часть этого берет на себя встроенное зарядное устройство.
Ночью я подключаю машину. Мое зарядное устройство запрограммировано на включение после 22:00. чтобы сэкономить на дорогом калифорнийском электричестве. Morris заряжается по мере необходимости и готов к работе утром. Если бы я полностью разрядил аккумулятор, на зарядку ушло бы около 14 часов. Скорость зарядки на бытовом зарядном устройстве уровня 2 зависит от внутренних возможностей автомобиля. (Блок мощностью 2,5 киловатта, который я использовал, стоил около 600 долларов.) Если вы хотите быстрее заправляться дома, вы можете выбрать, например, более причудливый, способный развивать скорость 6,6 киловатт-часа.
Мне трудно перестать возиться со своими сборками, даже после того, как они будут работать. Я все еще модернизирую Моррис. Я заменил свой 12-вольтовый преобразователь постоянного тока в постоянный, потому что оригинальный иногда отключался на короткое время, а электронике это не нравилось. И, в конце концов, я заменил карданный вал на один с центральным несущим подшипником, чтобы убрать колебания и вибрацию трансмиссии, которая работала как удовольствие.
Позже я заменил асинхронный двигатель AC-51 (и контроллер двигателя, поскольку они поставляются в комплекте) на более крупный и эффективный двигатель с постоянными магнитами. Это было интересно — я получил больше мощности, больше крутящего момента и на 30-40 процентов больше запас хода. Модернизированный двигатель был почти такого же размера, поэтому я просто вытащил один и подключил другой. Легко.
Рядом со мной есть авторазборка, специализирующаяся на Tesla. Они действительно знают свое дело, и они проведут вас по двору, и вы сможете вытащить детали из разбитых Tesla. Благодаря этому двору я в конечном итоге заменил батареи Morris на батареи Tesla, что сэкономило мне 300 фунтов и увеличило общую емкость батареи.