Электропривод для автомобиля – Электромобиль своими руками, расчёты

Содержание

Набор для превращения любого автомобиля в гибридный / Habr

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.

habr.com

Предложен новаторский независимый полный электропривод для автомобилей

Независимый полный электропривод изменит представление об автомобилях кардинальным образом

Прототип электромобиля оснащен единственным в своем роде независимым электроприводом под названием FIWA. Электромобиль имеет 4 колеса и у каждого свой встроенный 7,5-кВт электродвигатель, контроллер и тормозной цилиндр. Питается автомобиль от литий-ионного аккумулятора емкостью 15 кВт*ч.

У прототипа нет ни трансмиссии, ни механических приводов, вроде карданных валов или ШРУСов. Благодаря этому он весит всего 800 кг, а все основные узлы машины связаны с центральным компьютером лишь одним кабелем. Иметь авто с таким мизерным количеством подвижных деталей – настоящая мечта любого водителя.

Бортовой компьютер системы FIWA 100 раз в секунду опрашивает датчики, установленные на педалях газа, тормоза и на рулевом колесе. Поскольку колеса полностью независимы друг от друга, они могут ускоряться и тормозить отдельно друг от друга. Таким образом обеспечивается повышенная тяга на различных типах поверхностей и надежное сцепление с дорогой при самых сложных маневрах.

На испытаниях при движении по хорошей дороге в Центре транспортных исследований Ист-Либерти, штат Огайо, электромобиль в самых разных режимах движения четко следовал заданной водителем траектории (в пределах 10 см). На скользкой дороге в снежный день автомобиль маневрировал с точностью до 20 см, а интеллектуальная система контроля тяги и тормозных усилий успешно предотвращала срывание в занос.

Независимый полный привод FIWA преодолевает ограничения и недостатки, присущие даже самым сложным механическим системам. При этом обеспечивается повышенная безопасность и надежность автомобиля, ведь он сможет продолжить безопасное движение даже в случае отказа одного-двух колес с моторами и тормозами. Однако надо заметить, что эта безопасность будет обеспечена только если в программном обеспечении не будет серьезных ошибок, что в последние годы уже стало причиной множества отзывов автомобилей различных марок. Правда FIWA может работать и в простом режиме, без интеллектуального управления, но в таком случае безопасность вождения существенно снижается.

Разработчики полагают, что автомобили с приводом FIWA не появятся на конвейерах еще лет 5-10, то есть время на усовершенствование софта имеется.

www.mk.ru

Элетродвигатели и приводы агрегатов автомобиля

На современном автомобиле установлено большое число агрегатов, требующих для приведения в действие затрат механической энергии. Эту энергию они получают в большинстве случаев от электродвигателей.

Электродвигатель с механизмом передачи механической энергии и схемой управления электродвигателем образуют систему электропривода автомобиля. Для передачи энергии в автомобильном электроприводе используются зубчатые и червячные передачи, кривошипно-шатунные механизмы. Часто электродвигатель и механизм передачи механической энергий объединяют в моторедуктор или электродвигатель совмещают с исполнительным элементом.

Электроприводы автомобиля приводят в действие вентиляторы отопителей и системы охлаждения двигателя, стеклоподъемники, устройства выдвижения антенн, стеклоочистители, насосы омывателей, фароочистители, подогреватели, топливные насосы и т.п. Расмотрим требования предъявляемые к электродвигателям и типы электрических двигателей используемых в системах электропривода агрегатов автомобиля.

Электродвигатели приводов агрегатов автомобиля

Требования, предъявляемые к электродвигателям, весьма разнообразны. Электродвигатели отопителей и вентиляторов автомобиля имеют продолжительный режим работы и малый пусковой момент; электродвигатели стеклоподъемника

обладают большим пусковым моментом, но работают кратковременно; электродвигатели стеклоочистителей воспринимают переменные нагрузки и, следовательно, должны обладать жесткой выходной характеристикой, частота вращения вала не должна существенно меняться при перемене нагрузки; электродвигатели предпусковых подогревателей должны нормально работать при очень низких температурах окружающего воздуха.

В приводах агрегатов автомобиля применяют электродвигатели только постоянного тока. Их номинальные мощности должны соответствовать ряду 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250, 370 Вт, а номинальные частоты вращения валов ряду 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 9000 и 10 000 об/мин.

Электродвигатели с электромагнитным возбуждением в системе электропривода агрегатов автомобиля имеют последовательное, параллельное или смешанное возбуждение. Реверсивные электродвигатели снабжены двумя обмотками возбуждения. Однако применение электродвигателей с электромагнитным возбуждением в настоящее время сокращается. Более широко распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Конструкции электродвигателей чрезвычайно разнообразны.


Рис. 2. Электродвигатель отопителя

На рис. 2 показано устройство электродвигателя отопителя. Постоянные магниты 2 закреплены на корпусе 12 электродвигателя пружинами 10. Вал якоря 11 установлен в металлокерамических подшипниках 1 и 5, расположенных в корпусе и в крышке 8. Крышка крепится к корпусу винтами, ввернутыми в пластины 9. Ток к коллектору 6 подводится через щетки 4, помещенные в щеткодержатель 3. Траверса 7 из изоляционного материала, объединяющая все щеткодержатели в общий узел, прикреплена к крышке 8.

На электродвигателях мощностью до 100 Вт общим является применение подшипников скольжения с металлокерамическими вкладышами, щеткодержателей коробчатого типа и коллекторов, штампованных из медной ленты с опрессовкой пластмассой. Применяют и коллекторы, изготовленные из трубы, имеющей на внутренней поверхности продольные пазы.

Крышки и корпус изготовляют цельнотянутыми из листовой стали. В электродвигателях стеклоомывателей крышки и корпус — пластмассовые. Статор электродвигателей электромагнитного возбуждения набирают из пластин; причем оба полюса и ярмо штампуют как одно целое из листовой стали.

Постоянные магниты типов 1 и 2 (см. табл. ниже) устанавливают в магнитопровод, залитый в пластмассовый корпус. Магниты типов 3, 4 и 5 прикрепляют к корпусу плоскими стальными пружинами или приклеивают. Магнит типа 6 устанавливают и приклеивают в магнитопровод, который размещается в крышке электродвигателя. Якорь набирают из пластин электротехнической стали толщиной 1-1,5 мм.

Технические данные основных типов электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов

таблица 1. Основные типы электродвигателей в электроприводах отечественных автомобилей.

Электродвигатель Тип магнита Назначение Напряжение, В Полезная мощность, Вт Частота вращения вала, об/мин Масса, кг
МЭ268 1 Привод омывателей 12 10 9000 0,14
МЭ268Б 1 То же 24 10 9000 0,15
45.3730 4 Привод отопителей 12 90 4100 1
МЭИ 3 То же 12 5 2500 0,5
МЭ237 4 » 24 25 3000 0,9
МЭ236 4 » 12 25 3000 1
МЭ255 4 » 12 20 3000 0,8
19.3730 5 » 12 40 2500 1,3
МЭ250 5 » 24 40 3000 1,3
МЭ237Б 4 Привод стекло-
очистителей
12 12 2000 0,9
МЭ237Е 4 То же 24 12 2000 0,9
МЭ251 2 Привод вентиляра 24 5 2500 0,5
МЭ272 6 То же 12 100 2600 2,25

Технические данные основных типов электродвигателей с электромагнитным возбуждением

таблица 2. Основные типы электродвигателей в электроприводах отечественных автомобилей.

Электродвигатель Назначение Напряжение, В Полезная мощность, Вт Частота вращения вала, об/мин Масса, кг
МЭ201 Привод отопителей 12 11 5500 0,5
МЭ208 То же 24 11 5500 0,5
МЭНА Привод стеклоочисти-телей
12 15 1500 1,3
МЭ202 Привод предпускового
12 11 4500 0,5
МЭ202Б То же 24 11 4500 0,5
МЭ252 » 24 180 6500 4,7
32.3730 » 12 180 6500 4,7
МЭ228А Привод антенны 12 12 4000 0,8

Электродвигатели мощностью более 100 Вт близки по конструкции к генераторам постоянного тока. Они имеют корпус, изготовленный из полосовой малоуглеродистой стали или из трубы, на котором винтами закреплены полюса с обмоткой возбуждения. Крышки стянуты между собой болтами. В крышках расположены шариковые подшипники. Реактивные щеткодержатели обеспечивают стабильную работу щеток на коллекторе.

Двухскоростные двигатели с электромагнитным возбуждением имеют выводы каждой катушки возбуждения, электродвигатели с постоянными магнитами оборудованы третьей дополнительной щеткой, при подаче питания на которую частота вращения вала увеличивается.

Технические данные основных типов электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов представлены в табл. 1, а с электромагнитным возбуждением в табл. 2.

www.xn--b1agveejs.su

Электромобиль Ваз-2106. Как переделать классику на электротягу своими руками. Видео

Итак давайте поэтапно разберемся в проделанной работе.
Ребята из Литвы взяли старый Ваз-2106, даже продемонстрировали что он работает - установили аккумулятор и завели двигатель внутреннего сгорания.

Скорее всего ребята использовали как пример прототип - ВАЗ 21029, ВАЗ 2801 - электромобили разработанные компанией ВАЗ и ИСТОК еще в 70-х годах.

В принципе довольно неплохой выбор автомобиля, ВАЗ 2106 достаточно легкая машина. В тоже время, автомобиль не самый маленький по размеру кузова с большими выносами относительно оси колес спереди и сзади. Довольно много пространства у Ваз-а в подкапотном пространстве и в багажнике - именно туда мастера установили целую батарею аккумуляторов.
 

Электродвигатель мощностью 12 КВт (17 л.с) при напряжении 120 Вольт для электромобиля


Вернемся к двигателю. Насколько можно судить по видео - для электропривода решили использовать двигатель постоянного тока мощностью 12 КВт, скорее всего с напряжением питания 110 Вольт. По виду можно предположить, что похожие двигатели используют в электрокарах или промышленных устройствах.

12 КВт в пересчете примерно 17 л.с. - что скорее всего не сулит большой динамики собранному автомобилю. Однако хотелось бы заметить, что из машины демонтирован двигатель внутреннего сгорания, который по сути составляет 80 процентов веса автомобиля. Сам по себе кузов Ваз-а не тяжелый.
 


Хотелось бы отметить один не очень положительный момент - ребята решили использовать родную механическую коробку передач Ваза. Не известно пришлось ли им переделывать какие то особенности конструкции коробки передач (скажем удалять синхронизаторы), но на видео четко можно увидеть что передачи переключаются без подключения и отключения сцепления.

Очень не хороший момент был заметен, когда один из авторов касается ногой вала коробки передач и на разных передачах не может его остановить. Потом включается нейтральная передача и вал все равно крутится. При этом слышен довольно отчетливый шум и вал продолжает вращаться, хоть небольшим усилием его и можно остановить.

Это все говорит о том, что коробка не в лучше состоянии, скорее всего в ней будут наблюдаться довольно большие потери. Если учесть что коробка сама по себе добавит веса автомобиля, а так же ее передаточные числа в принципе не очень актуальны при использовании электродвигателя (момент на разных оборотах у двигателя практически одинаковый) - возможно использовать родную коробку было не лучшее решение.
 

Диск сцепления приваренный к штоку электродвигателя для соединения с коробкой передач

 

Электродвигатель соединенный с помощью дисков сцепления с коробкой передач ВАЗ


Хотя коробка с блоком сцепления во много раз облегчила процесс установки.
Насколько удалось понять по видео, ребята приварили диск сцепления к оси электродвигателя, а так же сварили рамку из уголка для крепления двигателя в подкапотном пространстве.

Из того же уголка была собрана и сварена рамка с помощью которой диск сцепления на электродвигателе соединили с диском сцепления на коробке передач.
По ходу всего видео так и не удалось понять пользуются ли создатели этим сцеплением по прямому назначению - скорее всего нет.

Один из авторов демонстрирует нам после сборки как автомобиль сам заезжает в гараж. Скорее всего для подпитки используется только штатный аккумулятор и его вполне хватает что бы автомобиль сам по себе заехал задом в гараж. Вы даже можете увидеть как летят искры когда мотор напрямую подключается к аккумулятору.

Теперь для управления этим могучим зверем нужно было собрать сильный контроллер мощности. Тест проводился от напряжения 24 Вольта (2 аккумулятора по 12 Вольт). Единственное что можно заметить на видео, это то что скорее всего был использован какой то микроконтроллер и несколько полевых транзисторов (в схеме на 24 Вольта их всего 3 штуки). Скорее всего полевики не сильно греются, так как авторы видео смело касаются радиаторов руками при работе электродвигателя.

Заключительные видеоролики демонстрируют работу автомобиля в том числе и на трассе.

Тут уже четко можно заметить как выглядит автомобиль после полного цикла сборки. В довольно большой багажник авторами были установлены 5 аккумуляторов. Заметно что тут же установлен  рубильник для экстренного отключения всех аккумуляторов из багажника, возможно там же рядом установлен предохранитель по току, а может это и автоматическое реле, которое замыкает контакты при старте системы. В общем-то имеют место любые решения которые по сути очень важны для безопасного использования таких мощных электрических систем, и в тоже время функционально сути процесса не меняют.
Тут же в багажнике мы можем заметить отсутствие запаски - очень правильное решение для облегчения автомобиля.

В подкапотном пространстве установлены еще три батареи. Как мы рассматривали выше в подкапотном у Ваза достаточно много места, если плюс ко всему  учесть что двигатель используемый в данной конструкции достаточно маленький по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

 

 

Электромобиль ВАЗ-2106 под капотом - тяговые батареи, контроллер мощности, двигатель постоянного тока, батарея бортовой сети

ВАЗ-2106 на электротяге (багажник) - аккумуляторные тяговые свинцово-кислотные батареи. Реле и предохранитель.


Очень правильным будет решение по расположению аккумуляторов в передней и задней части равномерно, это очень положительно повлияет на развесовку автомобиля, а значит на его устойчивость на дороге - управляемость.

Новый блок управления на 96 Вольт теперь выглядит совсем не так. Собран он в красивом блестящем алюминиевом корпусе и тут уже закрадываются мысли что он может быть даже заводского изготовления. Тут же рядом с блоком управления спряталась штатная аккумуляторная батарея, для питания бортовой сети авто. Теперь для ее зарядки нужен тоже преобразователь напряжения и наверно кроется он в той же коробочке блока управления.

Силовые аккумуляторы значительно больше штатного. Можно предположить что скорее всего это обслуживаемые тяговые аккумуляторы  (видны пробки на каждой секции, ячейке аккумулятора).

Так же удалось найти официальный сайт производителя аккумуляторов SIAP http://www.siap.pl/firma.html - компания занимается конкретно производством тяговых аккумуляторов, к сожалению не описано какого типа (скорее всего они свинцово-кислотные).

Общая емкость аккумуляторов 110 Ач
Рабочее напряжение 96 Вольт
При этом как мы помним мощность мотора 12000 Ватт

То есть  каждая батарея при напряжении 12 Вольт выдает 100 Ампер на нагрузку - примерно эквивалентно 1200 Ватт. Вполне допустимые значения, если учесть что такие токи будут протекать только при полной нагрузке. Скорее всего аккумуляторы даже не греются при равномерном движении и работают в стабильном режиме.

На видео где машина останавливается и снова стартует на светофоре можно заметить, что сила тока достигает 178 Ампер (178 А * 96 Вольт = 17080 Ватт). Это даже больше чем номинальная мощность двигателя. Кстати хотелось бы заметить, что очень многие двигатели могут работать в кратковременных режимах перегрузки вплоть до двойной номинальной мощности.

В итоге по заверениям авторов, электромобиль ВАЗ 2106 может
- заряжается от сети 220 Вольт в течении 7-8 часов
- на полном заряде проходит 50-60 км
- максимальная скорость 70 км/ч (на видео можно лишь посмотреть демонстрацию движения на скорости 40 км/ч)

Сможет ли кто то повторить опыт таких талантливых мастеров. А может такие автомобили наконец то пустят в серию?

www.insidecarelectronics.com

Лучшая десятка автомобилей с электроприводом

Некоторые пошли в серийное производство и успели завоевать признание у любителей и профессионалов. В топ-10 лучших электрокаров современности вошли следующие модели.

Chevy Volt

Достаточно известным автомобилем, в котором используется электропривод, является Chevy Volt. Это не чистый электрокар, в нем наряду с электромотором имеется газовый силовой агрегат. Автомобиль предназначен для передвижения по городским улицам. Емкость аккумуляторной батареи позволяет проехать без остановок 61 км. Volt ОБЗОР Chevrolet ОБЗОР:

Chevrolet Spark EV

Не так давно на автомобильном рынке появился доступный по цене и простой по конструкции электрокар Chevrolet Spark EV. Модель производится в двух исполнениях: с электромотором и гибридная версия. Стоимость данной модели составляет 26 тыс. долларов. Длительность поездки на электроприводе ограничивается отметкой 132 км. Chevrolet Spark EV 2016 - Full review:

Ford Fusion Energi

Уже около пяти лет колесит по дорогам разных стран гибридный автомобиль Ford Fusion Energi. Он стал результатом тесного сотрудничества автопроизводителя и разработчика электрокаров. В качестве источников питания выступают литий-ионные батареи и газовые баллоны. Запаса емкости аккумулятора хватает на пробег всего 33 км. Ford Fusion Energi Plug In Hybrid:

Ford Focus Electric

Результатом программы электризации компании Ford стал автомобиль Focus Electric. Машина стала модернизацией популярного авто, в который была внедрена аккумуляторная батарея и гибридный силовой агрегат. Электромобиль прекрасно подходит для езды по городу. На электротяге машина может пройти 121 км. Тест-драйв Форд Фокус Електра:

Fiat 500e

Особое место среди электрических автомобилей занимает новинка из Италии Fiat 500e. Малолитражка превосходно чувствует себя в условиях ограниченного городского пространства. Она укомплектована новейшим электромотором, имеет элегантный внешний вид. Салон автомобиля не только комфортный для езды, но и безопасный. Fiat 500e Test Drive Review:

Honda Accord Plug-In

Признанным лидером среди автомобилей с гибридным силовым агрегатом является Honda Accord Plug-In. Достаточно немного покататься на этой машине, чтобы ощутить все прелести автомобилей с электроприводом. Honda Accord Plug-In хорошо зарекомендовала себя не только в мегаполисах, но и на загородных автотрассах. Honda Accord Plug In Hybrid видеопрезентация:
 

Porsche Panamera S Hybrid E

Разработкой гибридных автомобилей занимается и знаменитая компания Porsche. Представленная автомобилистам версия Panamera S Hybrid E обладает отличными техническими характеристиками, хотя электрическая часть считается слабым местом в машине. В отличие от многих электрических конкурентов у Panamera S Hybrid E исключительно привлекательный дизайн. Porsche Panamera S e-Hybrid: Green Speed - XCAR:

BMW i3

Успешной баварской разработкой стал электромобиль BMW i3. Автомобиль получился настолько современным, что напоминает болид из фантастического фильма. У машины запоминающийся дизайн, а пробег на электрическом приводе составляет 160 км. BMW i3 - Большой тест-драйв (видеоверсия):

Tesla Model S

Самых больших достижений в области изготовления электрических автомобилей достигла компания Tesla. Разработка Model S представляет собой экологически чистую модель в кузове седан. Несколько отпугивает потенциальных покупателей стоимость электрокара, которая достигает 70 тыс. долларов. Зато Tesla Model S может пройти без дополнительной зарядки аккумулятора 426 км. Tesla Model S - Большой тест-драйв (видеоверсия):

Tesla Model X

Самым роскошным электромобилем в настоящее время считается Tesla Model X. Благодаря инновационным разработкам изобретателем из Tesla Motors удалось получить чистый автомобиль, который способен преодолеть 414 км. Однако приобрести это чудо инженерной мысли могут только богатые люди. Есть несколько модификаций, которые отличаются комплектацией.
  1. Комплектация 70D обойдется покупателю в 80 тыс. долларов. Благодаря мощному аккумулятору (70 кВт⋅ч) Тесла может проехать 345 км.
  2. Комплектация 90D оценивается в 132 тыс. долларов. Машина оснащается аккумулятором 90 кВт⋅ч, он обеспечивает пробег 414 км.
  3. Приобрести Tesla Model X в комплектации P90D можно за 140 тыс. долларов. Мощность аккумулятора (90 кВт⋅ч) распределяется на две оси, обеспечивая великолепную динамику разгона (3,8 с до 96 км/ч). Без подзарядки машина может преодолеть 402 км.
Приобретая электромобиль, автомобилисту следует знать о следующих недостатках:
  • габаритный аккумулятор занимает много места в авто;
  • зимой ухудшаются свойства батареи;
  • срок службы аккумуляторов ограничивается 2-3 годами;
  • для обогрева салона требуется дополнительная энергия.
TESLA MODEL X - Большой тест-драйв:

trezvyi-voditel.su

Электропривод колес автомобиля

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании гибридных автомобилей и электромобилей. Устройство содержит источник электроэнергии, подключенный к накопительному конденсатору. Приводной двигатель переменного тока состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с трехфазными обмотками. Последовательно с каждой из обмоток статора включена дополнительная обмотка, а точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам выпрямителя, который совместно с инвертором входит в состав управляемого преобразователя. При включении источника питания начинают коммутироваться силовые ключи инвертора в соответствии с выходными сигналами блока управления. Автомобиль осуществляет поступательное движение с регулируемой скоростью, задаваемой блоком управления инвертором. При подаче команды «торможение» контроллер обеспечивает поступление управляющих сигналов на выпрямитель. В накопительный конденсатор поступает ток рекуперации. При протекании тока по обмоткам развивается тормозящий момент, а энергия торможения передается в накопительный конденсатор, который заряжается до напряжения большего, чем напряжение источника электропитания. По окончании торможения накопленная энергия конденсатора используется для поступательного движения автомобиля. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности электромобиля и обеспечении его простой и технологичной конструкции с оптимальными массогабаритными показателями. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.

Известны гибридные автомобили на топливных элементах, содержащие аккумуляторную батарею, присоединенную через управляемый преобразователь к приводному двигателю колес (1). В устройстве предусмотрена организация цепей для использования энергии торможения колес. Однако установка имеет низкую энергетическую эффективность. Это объясняется тем, что при рекуперационном торможении генерируемое напряжение падает, а накопленный заряд в батарее растет, в результате чего по мере выравнивания потенциалов батареи и генератора темп зарядки батареи замедляется, а затем и вовсе прекращается.

Наиболее близким к изобретению устройством является электропривод колес автомобиля (2), содержащий аккумуляторную батарею, которая подключена к приводному двигателю через управляемый преобразователь напряжения. Для повышения эффективности силовой установки и улучшения ее энергетических характеристик управляемый преобразователь выполнен с возможностью передачи электроэнергии на приводной двигатель с понижающим коэффициентом преобразования напряжения, а рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя при его торможении - с повышающим коэффициентом преобразования напряжения. В известном устройстве роль накопительного элемента, «принимающего» энергию рекуперации, выполняет аккумуляторная батарея, однако ее функцию может выполнять и другой энергонакопительный блок, например блок молекулярных конденсаторов. В известной схеме может быть задействован как двигатель постоянного тока, так и переменного тока. При использовании в качестве приводного двигателя электрической машины переменного тока необходимо введение в известную схему (2) преобразователя постоянного напряжения в переменное (следуя традиционной методике преобразования сигналов). Однако это ведет к усложнению конструкции преобразовательного блока и, следовательно, усложнению конструкции всего устройства, увеличению его стоимости и габаритов.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является упрощение конструкции, снижение стоимости и улучшение массогабаритных показателей.

Технический результат достигается за счет того, что в электроприводе колес автомобиля, содержащем источник электропитания, трехфазный электродвигатель переменного тока с ротором на постоянных магнитах и управляемый преобразователь, регулирующий режим работы электродвигателя (2), управляемый преобразователь состоит из мостовых трехфазных инвертора и выпрямителя, выводы постоянного тока которых подключены к накопительному конденсатору, присоединенному к источнику электропитания, а фазные выводы обмоток статора электродвигателя переменного тока подсоединены к входным выводам переменного тока инвертора, при этом согласно - последовательно с каждой из обмоток статора включена дополнительная обмотка, причем точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам переменного тока выпрямителя, полярность выводов постоянного тока которого встречная по отношению к полярности подсоединенного к ним источника электропитания, при этом управляющие входы блоков управления инвертора и выпрямителя соединены соответственно с выходами управляемого контроллера, выполненного обеспечивающим при подаче на его управляющий вход команды «скорость» либо «торможение» разрешение поступления управляющих сигналов на инвертор либо выпрямитель с одновременным блокированием поступления управляющих импульсов на выпрямитель либо инвертор соответственно.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства.

Устройство содержит источник электроэнергии 1, например аккумуляторную батарею, которая подключена к накопительному конденсатору 2, подсоединенному к выводам питания управляемого преобразователя напряжения, регулирующего режимом работы приводного двигателя переменного тока 3. В схеме электропривода реализована возможность передачи электроэнергии на приводной двигатель 3 с пониженным напряжением и рекуперации электроэнергии с приводного двигателя 3 при его торможении с повышенным напряжением. Приводной двигатель 3 переменного тока состоит из ротора 4 с постоянными магнитами и статора с трехфазными обмотками 5. Согласно - последовательно с каждой из трехфазных обмоток W1 статора включена дополнительная обмотка W2, а точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам переменного тока выпрямителя 6, который совместно с инвертором 7 входит в состав управляемого преобразователя. Управляющие входы инвертора 7 и выпрямителя 6 присоединены соответственно к выходам блоков управления 8 и 9, управляющие входы которых соединены с выходами управляемого контроллера 10, выполненного обеспечивающим разрешение поступления управляющих сигналов на схему инвертора либо выпрямителя с одновременным блокированием поступления управляющих импульсов на схему выпрямителя либо инвертора при подаче команды «скорость» либо «торможение» соответственно.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания и подаче команды «Скорость» контроллер 10 формирует выходной сигнал, который разрешает поступление управляющих сигналов с блока управления 8 на инвертор 7 и одновременно блокирует работу блока управления 9, в результате чего силовые ключи инвертора 7 начинают коммутироваться в соответствии с выходными сигналами блока управления 8. За счет протекания токов в обмотках W1 статора 5 электродвигателя возникает вращающееся магнитное поле, под действием которого начинает вращаться ротор 4 на постоянных магнитах. Блок управления 8 осуществляет высокочастотную модуляцию основной гармоники и регулирует величину напряжения и его частоту, используя, например, управление по вектору поля. Вращение ротора 4 непосредственно или через редуктор передается на колеса. Автомобиль осуществляет поступательное движение с регулируемой скоростью, задаваемой блоком управления 8, при этом идет прямая передача энергии на приводной двигатель.

По приходу сигнала «Торможение» контроллер 10 блокирует работу блока управления 8 и включает блок 9. При торможении под действием сил инерции колеса продолжают свое движение, вращая ротор 4 электрической машины 3, которая переходит в режим генерирования энергии. На вход выпрямителя 6 поступает суммарное напряжение обмоток W1, W2 статора, а в накопительный конденсатор 2 поступает ток рекуперации. Напряжение на конденсаторе 2 возрастает до величины приведенного суммарного напряжения на обмотках W1, W2. При протекании тока по обмоткам W1, W2 развивается тормозящий момент, а энергия торможения форсированно передается в накопительный конденсатор 2, который заряжается до напряжения большего, чем напряжение источника электропитания 1. При этом доля рекуперируемой энергии значительно увеличивается, т.к. величина энергии, накопленной в конденсаторе 2, находится в квадратичной зависимости от его напряжения.

По окончании торможения накопленная энергия конденсатора 2 используется для поступательного движения автомобиля.

Таким образом, управляемый преобразователь совместно с трехфазными обмотками W1, W1 обеспечивает передачу электроэнергии на приводной двигатель 3 с пониженным напряжением и рекуперацию электроэнергии с приводного двигателя 3 при его торможении с повышенным напряжением. Устройство имеет высокий кпд, т.к. позволяет рекуперировать не менее 70% энергии торможения.

Высокие энергетические показатели устройства достигнуты при одновременном упрощении конструкции, снижении ее себестоимости и улучшении массогабаритных показателей.

Высокий кпд, простота конструкции и хорошие массогабаритные показатели данного устройства позволяют ему быть наиболее предпочтительным при проектировании гибридных автомобилей и электромобилей.

Источники информации, принятые во внимание

1. Ж. «АвтоМир» №1, 2007 г., с.9.

2. Ж. «АвтоМир» №48, 2007 г., с.8.

Электропривод колес автомобиля, содержащий источник электропитания, трехфазный электродвигатель переменного тока с ротором на постоянных магнитах и управляемый преобразователь, регулирующий режим работы электродвигателя, отличающийся тем, что управляемый преобразователь состоит из мостовых трехфазных инвертора и выпрямителя, выводы постоянного тока которых подключены к накопительному конденсатору, присоединенному к источнику электропитания, а фазные выводы обмоток статора электродвигателя переменного тока подсоединены к входным выводам переменного тока инвертора, при этом согласно-последовательно с каждой из обмоток статора включена дополнительная обмотка, причем точки соединения указанных обмоток подключены соответственно к выводам переменного тока выпрямителя, полярность выводов постоянного тока которого встречная по отношению к полярности подсоединенного к ним источника электропитания, при этом управляющие входы блоков управления инвертора и выпрямителя соединены соответственно с выходами управляемого контроллера, выполненного обеспечивающим при подаче на его управляющий вход команды «скорость» либо «торможение» разрешение поступления управляющих сигналов на инвертор либо выпрямитель с одновременным блокированием поступления управляющих импульсов на выпрямитель либо инвертор соответственно.

findpatent.ru

Как сделать электромобиль

Создание электромобиля — это прекрасная альтернатива машине с бензиновым двигателем. Современные технологии позволяют находить новые пути решения проблем, связанных с затратами на автомобильное топливо.

Потратив деньги только на составляющие элементы будущего электромобиля, в дальнейшем можно прекрасно экономить на топливе.

Кроме того, электромоторы экологически безопасны в отличие от обычных двигателей, которые при переработке бензина выделяют углекислый газ.

Стоит заметить, что уже практически каждая автомобильная компания выпускает автомобили на электрической тяге или гибридные авто. К примеру электромобили Renault от одноименной компании.

Но цена таких экологически чистых средств передвижения остается еще недоступной для многих автолюбителей, поэтому вопрос создания электромобиля своими руками, особенно для стран СНГ еще очень актуален.

Создаем электромобиль

Для создания электромобиля своими руками необходимо приобрести:

  1. Базовая модель автомобиля;
  2. Электрический двигатель;
  3. Аккумуляторы, корпусы для них и зарядку;
  4. Электропедаль газа, а также регулятор напряжения и синхронизаторы.

Базовая модель авто

Под базовой моделью автомобиля подразумевается любая машина, которая будет взята за основу при изготовлении электромобиля.

Так как в основе любого электромобиля лежит его легкость, на которую прямо пропорционально влияют габариты, материал из которого он изготовлен, то желательно за основу брать не большие автомобили.

Согласитесь, трудно будет из Toyota Land Cruiser Prado сделать электромобиль.

Хорошо для таких целей подойдут отечественные ВАЗ –ы, знаменитые запорожцы, Славута, ОКА.

Из зарубежных Fiat 126 и другие малолитражки до 2000 года выпуска.

Можно сделать и свой оригинальный кузов, но сложность работ и их дороговизна многих отталкивает от данной идеи.

Электродвигатель

Электродвигатель выбирают в зависимости от размеров автомобиля и варианта его подключения в машине.

Если подключать его к коробке передач, то электродвигатель даже с небольшой мощностью (5 – 7 К Ватт) сможет сдвинуть автомобиль с места.

При подключении через ведущий мост понадобиться более мощный электродвигатель. И чем выше габаритный вес машины, тем большей мощности должен быть будущий мотор.

Электродвигатель с минимальной мощностью, установленный на машине небольших габаритов, имеет скоростной лимит в 75-80 км/ч (при условии непосредственного подключения мотора к коробке передач).

Приобретая электродвигатель с большей мощностью, не нужно беспокоиться о дополнительных расходах электроэнергии. Эти затраты никак не зависят от пройденного километража и мощности электромотора.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Существуют ли автомобили с водородными двигателями?

Аккумулятор

При выборе аккумулятора лучше остановить свое внимание на энергоносители с литием.

Они могут использоваться без подзарядки в течение 5 часов беспрерывного движения на максимальной скорости в 80 км/ч.

Общий срок службы таких аккумуляторов в среднем достигает 5 лет. Литиевые энергоносители – это недешевый вариант.

Как менее дорогостоящую альтернативу можно выбрать свинцовые аккумуляторы. Такие энергоносители имеют меньший срок эксплуатации (в среднем 1-2 года) и разряжаются уже спустя час интенсивного движения.

Для того чтобы аккумуляторы не изнашивались так быстро, необходимо правильно подбирать их в соответствующем объеме.

Небольшие по размеру энергоносители выходят из строя раньше, так как они сильно изнашиваются, полностью разряжаясь в процессе движения. Поэтому лучше приобрести один большой аккумулятор с увеличенным ресурсом.

Система отопления

Если владелец электромобиля рассчитывает пользоваться им в холодное время года, необходимо продумать систему отопления.

Обогрев автомобиля с помощью электроэнергии двигателя-дело очень затратное. В этом случае зарядки аккумулятора не хватит даже на одну поездку.

Поэтому лучше установить бензиновый обогреватель или систему для подогрева кресел. Для всей остальной электротехники в салоне лучше приобрести отдельный энергоноситель.

Регулятор мощности

Очень важная деталь в электромобиле — это регулятор мощности, необходимый для регулировки тяги электродвигателя.

Самыми надежными считаются регуляторы американского производства. Ввиду ограниченности финансов можно приобрести его китайский аналог.

Регуляторы выбирают в зависимости от мощности силы тока. Для каждодневных поездок подойдет стандартный регулятор на 150 вольт.

Также в электромобиль на место снятого генератора нужно вмонтировать преобразователь, выполняющий аналогичные функции.

Электромобили для детей

Конечно, можно сделать и электромобиль для своего ребенка, но стоит ли овчинка выделки? Ведь сейчас уже во всю продаются детские автомобили на аккумуляторах, которые красивые (а это важно для ребенка) и обладают достойными эксплуатационными характеристиками.

Решать каждому, но наверное проще купить электромобиль для детей, чем делать самому.

Затраты

Если рассматривать общую стоимость всех комплектующих электромобиля, в среднем выходит от 5000 до 8000 долларов. Но вложения в переоборудованный транспорт окупаются буквально через полтора—два года.

Поэтому, если есть желание и возможность, можно попробовать самому сделать электромобиль. Такие конструкции — это будущее для многих транспортных средств.

autotopik.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о