Бюджетная Тесла? или переведи свою машину на электричество!
Не думаю, что на сайте будет много посетителей, все на парадах и празднуют, но все же попробую…
Приехав на работу, не особо солнечным калифорнийским утром, на стоянке возле нашего здания я увидел машину, которую пока только видел мелькавшую на дорогах. А именно — Tesla Model S — пятидверный электромобиль класса «Gran Turismo» производства американской компании Tesla Motors, которая как ни странно звучит, расположена в Силиконовой Долине 😉
А что же делать простым смертным, которые очень желают обладать подобными игрушками, но цена как-то отпугивает? А решение уже и вытекает из вопроса…
Пара моих знакомых русских парней решила попробовать себя на стыке автомеханики и электротехники: сначала из интереса, так как оба живут и работают в сфере высоких технологий в той же самой Силиконовой Долине. Вечерами и выходными они разрабатывали проект переделки простого автомобиля в электрический, сделали сначала по машине для себя, а потом решили понести это в массы. Можно только заплатить им дань уважения за умелые руки и светлые умы, ибо все разрабатывалось с нуля / курочилось / точилось / тестировалось / программировалось ими же. Ну и вот к чему они пришли…
Для этого понадобится: самостоятельно разработанное зарядное устройство, всяческие компоненты системы, запрограмированный «андроидный» планшетник и естественно донор. Бальзам на сердце «бумероводов» — они таки выбрали «трешку» (один четырехдверный седан и одну купешку) в качестве донора. Обе машины были взяты со сдохшими движками, которые мирно утилизировались за ненадобностью.
Electric Vehicle Conversion Kits
На самом деле идея электро-автомобиля будоражит моё воображение достаточно давно. Электродвигатель обладает огромным количеством очевидных плюсов, как высокое КПД, постоянный момент вращения, и компактность. Но тут недавно наткнулся на продажу так называемых EV Conversion Kits — тоесть наборы для превращения машины в электромобиль. Идея интересная, и звучит здорово, но как только начал знакомится с этой идеей поближе понял что массовый электромобиль в ещё очень и очень зачаточном состоянии и серьёзных предпосылок для изменения коньюктуры не так и много.
Ну не буду сильно вдаваться в филосовствование и гадания на кофейной гуще, а просто обрисую в общих чертах какой автомобиль необходимо брать под превращение его в электромобиль.
1. Вес до тонны, и предпочтительнее чем меньше тем лучше.
Ну с этим все более менее понятно. Чем легче автомобиль, тем меньше энергии требуется для приведение его в движение. Однако выбирая автомобиль нужно внимательно выбирать не только его массу, но и максимальную нагрузку. Понятно что из автомобиля будет полностью убран двигатель, сцепление (об этом чуть позже), бензобак и прочая более не нужная ерунда типа радиатора и тд, тоесть казалось бы вес автомобиля будет ещё меньше. Однако на деле после перевода автомобиля на электричество его вес как правило увеличивается за счёт батарей. Поэтому важно выбирать автомобиль с максимальной нагрузкой, ибо в такой можно запихнуть ощутимо больше батареек. Часть из них пойдут под капот, так как места там освобождается много, часть в багажник, для компенсации потери веса от демонтированного бензобака.
2. Минимальное количество жидкостей, а главное — отсутствие ГУР.
Удаление двигателя автоматически удаляет все навесные агрегаты с автомобиля. Что бы избавиться от лишнего веса, а так же снизить нагрузку на двигатель (тоесть заставить автомобиль тратить меньше энергии) из машины так же выколупывается печка, и кондиционер. Их конечно можно приколхозить, но я не встречал наборов в которых это предусмотрено. Более того в большинстве наборов для электромобиля нет даже возможности штатно запитать насос ГУР. Поэтому все киты которые я видел без исключения рекомендуют автомобиль без усилителя руля, как гидро так и электро. Хотя электро в принципе можно и запитать в ущерб пробегу.
3. Никакого автомата, а механика может работать и без сцепления.
Вот тут интереснее. Спарить автомат с электродвигателем пока ни у кого особенно не получилось. Это в первую очередь сложно из-за того что автомат контролируется тем же процессором что и двигатель, и его режимы выбираются исходя из режима работы двигателя, который мы собственно и демонтировали. Можно попробовать сделать свои мозги для АКПП но это ощутимо много гемороя для одного человека или даже фирмы.
С механикой все ощутимо проще. Многие киты сделанные под конкретные авто даже имеют крепёж для установки коробки, но тут не утихают споры относительно того нужно ли сцепление или нет. Идея в том, что у электродвигателя в силу его малого веса и размера очень низкая инерция. Это значит что разгонять и тормозить такой двигатель ощутимо проще, ибо нет дополнительной нагрузки на коленвал от поршней и тд и тп. Соответственно для того что бы переключать передачу её можно просто «аккуратно» включать отпустив педаль газа. Синхронизаторы в коробке в этом случае без проблем делают свою работу и мгновенно тормозят или разгоняют ротор электромотора. Единственное что переключать передачи без сцепления нужно не мгновенно а примерно в промежуток секунды-полторы. Многие так и делают, а именно выкидывают сцепление из авто, и не жалуются. Стартовать на электромоторе можно так же хоть со второй хоть с третьей. Тяги ему хватает 😀
Большинство, кстати, ставят проверенные 9-дюймовые моторы мощьностью
50лс. К сожалению не встречал пока что бы моторы устанавливали парой (например перед-зад), для этого требуется более «продвинутая» электроника. Судя по отзывам 50лс вполне хватает для небольшой машины, опять же нужно принять во внимание что тяга у электромотора адовая, но есть проблемы с максимальной скоростью. Тоесть в городском цикле стоп-старт в пределах 70-80км.ч машина едет неплохо, но вот с набором скорости за 100км.ч. уже будут определённые трудности. Существуют и более мощьные двигатели, но по ним ощутимо меньше отзывов и опыта, по крайней мере опубликованного.
4. Пробег автомобиля на одной зарядке врядли будет больше 100-150км.
Несмотря ни на что, машина будет очень сильно страдать от отсутствия системы рекуперации энергии. Кит просто заменяет двигатель, но никаких генераторов на колёса вместе с китом не идёт. Поэтому в среднем, все кто устанавливал себе кит, даже заряжая машину батареями до максимальной грузоподъёмности говорят что 200км добиться будет крайне тяжело. Фактически это будет обычный городской автомобильчик…
Вообще насколько я понимаю сейчас основная проблема — это накопление элекроэнергии. Все существующие батареи громоздки и очень тяжелы. Собственно именно это и является основным ограничивающим фактором.
А вообще если честно было бы интересно увидеть подобные проекты на Drive2. Есть среди моих читателей такие? А?
Электромобиль своими руками: как, зачем и сколько это стоит
Сегодня электротранспорт подается маркетологами, как носитель самых прогрессивных технологий в автомобилестроении. И многие уверены, что электромобиль может быть либо дорогим, как Nissan Leaf или Mitsubishi i-MiEV, либо очень дорогим – как Tesla. Однако члены дружного сообщества электромобилистов-самодельщиков знают, что это не так! В простейшем рукотворном варианте «машина на батарейках» значительно дешевле своих промышленных аналогов и не требует инновационных технологий и материалов. Поэтому немало элементарных электромобилей ездит рядом с нами по дорогам под личиной обычных бензиновых моделей – просто мы об этом не знаем!
«Электромобиль версии 1.0» – машина базового уровня, сделать которую может за полгода в гараже фактически любой рукастый мужик, умеющий ремонтировать автомобиль и обладающий начальными знаниями в электротехнике. Цель этой статьи, конечно же, не вручить читателю четкую инструкцию по применению, а дать, как сегодня модно говорить, «дорожную карту» понимания того, что электромобиль – это просто! Рассказал «Колесам» об этом один из самых авторитетных российских электромобилистов-самодельщиков Игорь Корхов, администратор крупнейшего тематического форума electrotransport.ru, успешно строивший законченные конструкции собственных электромобилей, а в данный момент ездящий на модернизированой Lada Ellada.
Кузов
Из чего состоит электромобиль начального уровня, который несложно построить на гаражном «стапеле»? Кузов от машины-донора с рулевым управлением, подвеской, трансмиссией и тормозами, электродвигатель постоянного тока, агрегатированный со штатной ручной КПП, пакет батарей с контроллером, педаль акселератора, от которой контроллер получает сигнал и ряд вспомогательных узлов, которые можно даже привносить в конструкцию не сразу, а позже – после первых пробных выездов, коих с таким нетерпением ждет душа гаражного инженера…
В качестве кузовного донора, как правило, берут переднеприводную машину, чтобы не терять энергию на трение в крестовинах кардана и гипоидной передаче заднего моста. Стараются найти машинку полегче, в идеале до 600–700 килограммов, хотя это не всегда удается – большинство авто избыточно тяжелы с точки зрения постройки электромобиля. В свое время весьма популярна среди гаражных электромобильщиков была Таврия – кузов легкий и отменная «катучесть» – на ровной дороге можно было буквально пальцем толкать! Но Таврии почти все, увы, сгнили уже. Популярны Golf-ы первого–второго поколения, Daihatsu Mira и тому подобные небольшие машинки. «Катучесть» стараются увеличивать за счет особых шин – так называемых «зеленых»: узких и допускающих давление 2,7 и более атмосфер для устранения потерь на деформацию резины.
Двигатель
Я видел, как на машине со снятым двигателем к первичному валу ручной КПП подключали мощный шуруповерт, выводили в салон управление его кнопкой включения и фактически получали за полчаса электромобиль! Да, курьезный, да, едущий не быстрее пяти километров в час, но, в сущности, неплохо демонстрирующий простоту и работоспособность конструкции «варианта 1.0»! Все это, разумеется, из области «механики шутят», но принцип, в общем, сохраняется.
Самыми распространенными двигателями для самоделок начального уровня были и по-прежнему являются тяговые моторы ДС-3.6 от болгарских вилочных складских электропогрузчиков типа «Балканкар EB-687». Это двигатели последовательного возбуждения, питающиеся постоянным током с напряжением 80 вольт, мощностью 3,6 киловатта. Выглядит такой мотор, как цилиндрический бочонок, весит 66 килограммов. Это далеко не самый лучший по характеристикам массы и экономичности мотор, но он легкодоступен и популярен у начинающих конструкторов электромобилей. Приобрести такой «движок» можно в меру своего везения – кому-то он перепадет за спасибо, кто-то найдет за 5–10 тысяч рублей. В принципе, такая стоимость оправдана – мотор не скоростной, но имеет великолепный крутящий момент, вытягивает на любую горку даже на третьей передаче, прост в монтаже, неприхотлив.
Трансмиссия
В «Варианте 1.0» не встретишь мотор-колес и прочих прогрессивных электромобильных «нанотехнологий». Делается, как проще, а проще всего срастить электродвигатель с уже существующей на автомобиле-доноре трансмиссией – ручной КПП с главной передачей и дифференциалом, через ШРУСы переднего привода со ступицами и передними колесами. — Собственно, корзина и диск сцепления, его привод (гидравлический или тросовый), да и сама левая педаль удаляются – это лишний вес, и они нам больше не нужны. – рассказывает Игорь Юрьевич, — Переключать скорости мы, правда, все же будем – но редко и без разъединения валов мотора и КПП – просто втыкая передачи рукояткой коробки. Включается нужная передача без сцепления совершенно спокойно как перед началом движения, так и на ходу: бросаешь газ, подводишь рукоятку КПП, синхронизаторы срабатывают – и едем дальше.
Третью передачу используем для езды по городу, четвертую – по загородной трассе, вторую – по буеракам. Первая вообще никогда не используется, момент на колесах такой, что их просто прокручивает при легком касании акселератора!
Чтобы установить электромотор под капот, нужны две основные «хендмейд»-детали: переходная плита и переходная втулка, с помощью которых электродвигатель соединяется с «родной» ручной коробкой передач автомобиля. Плита соединяет электромотор и КПП, а втулка – вал мотора и первичный вал КПП.
Плита легко делается своими руками из толстолистовой стали или алюминия – достаточно наличия слесарных навыков среднего уровня, болгарки и дрели.
Переходную втулку, соединяющую валы электромотора и КПП, также сделать несложно с помощью дяди Васи-токаря и сварки – с одной стороны втулка должна совмещаться с валом электродвигателя, а с другой к ней приваривается шлицевая часть, вырезанная из диска сцепления той коробки, с которой мы соединяем электромотор.
Батарея
Батарея для электроавто — только литий-железо-фосфат, иных вариантов нет! Про стартерные свинцовые батареи, кажущиеся привлекательными для начала, «на попробовать», забудьте сразу и навсегда – они категорически непригодны, просто деньги на ветер. Несколько зарядок-разрядок – и аккумуляторы отправятся в пункт приема цветмета! Тяговые свинцовые батареи тоже долго не живут, поскольку при их массе емкость всегда будет недостаточной, а это означает избыточно большой потребляемый ток в расчете на одну батарею. При таких токах не держится и тяговый свинец. Так что исключительно «лиферы», хотя это и недешево.
В свое время через свинец многие проходили – и я в том числе. Сейчас такие ошибки повторять никакого смысла нет. Стартерные батареи у меня начали помирать через пару месяцев, еле успел распродать за полцены, пока не потеряли емкость. Потом одно время использовал герметичные батареи от питания телекоммуникационных систем (источники бесперебойного питания сотовых вышек) – хватало на сезон, начинало расти внутреннее сопротивление… Поэтому, как только появился широкодоступный литий-феррум, все перешли на него. Лучшая удельная плотность энергии, умение отдавать и принимать большие токи, долговечность, морозостойкость. Но цены пока высоки, и батарея является самым дорогим узлом электромобиля – это нужно учитывать самодельщику…
Упрощенный расчет параметров и стоимости батареи выглядит так: предположим, что нам надо набрать 100-вольтовую батарею – на такое напряжение рассчитано довольно много моторов. Напряжение одной «лифер-банки»–- 3,3 вольта: значит, нам нужно соединить последовательно 30 банок. Но второй важный параметр батареи – емкость. Поскольку «банки» одинаковые, емкость одной = емкость всей батареи. «Банка» хорошего качества стоит примерно 1,5 доллара за 1 ампер-час, а 30-амперчасовая батарейка начального уровня обеспечит машине весом до тонны 25–30 километров запаса хода.
Считаем:
В общем, батарея небюджетна, и это лишь емкость, пригодная для первых экспериментов – по-хорошему, её нужно увеличивать хотя бы вдвое.
Заряжают аккумуляторы электромобиля чаще всего полусамодельными зарядными устройствами, сделанными на основе дешевых списанных блоков питания, насыщавших резервные аккумуляторы на базовых станциях сотовой связи – там они работают совместно с 48-вольтовыми свинцовыми батареями. Таких блоков нужно две штуки – их соединяют последовательно, внутренняя регулировка позволяет поднять напряжение каждого до 64 вольт и зарядить батареи для большинства распространенных электромоторов, используемых EV-самодельщиками.
К слову, штатный 12-вольтовый аккумулятор, как правило, остается на своем месте – от него удобно питать разные штатные же потребители – звуковой сигнал, стеклоочистители, стеклоподъемники, «музыку», свет и т. п. Позже, в качестве одного из первых апгрейдов, его можно заменить на DC/DC конвертер ватт на триста, делающий 12 вольт из 100.
Прочие узлы
Собственно, помимо мотора, трансмиссии и батареи в простейшем электромобиле имеется еще ряд узлов – как необходимых, так и устанавливаемых по желанию. Категорически необходимым является, конечно же, контроллер управления двигателем. В простейшем варианте он может быть изготовлен самостоятельно на относительно недорогих и широко распространенных деталях, а датчиком педали газа послужит датчик угла поворота дроссельной заслонки от инжекторного ВАЗа. Можно купить контроллер у отечественных самодельщиков, выписать фабричный из Китая или заказать с eBay бэушный брендовый блок от Curtis – обойдется модуль в 250–300$.
Дополнительных узлов, которые не являются обязательными для пробной (а то и вообще!) поездки – немало. Например, печка, из которой выкидывается жидкостный радиатор и устанавливается вместо него электрический ТЭН. Или, скажем, вакуумный насос для усилителя тормозов. Поскольку двигатель внутреннего сгорания на машине отсутствует, исчезает и разрежение впускного коллектора, необходимое для работы вакуумного усилителя тормозов. Поэтому многие самодельщики ставят электрические вспомогательные насосы ВУТ, заимствованные от машин типа Volvo XC90, Ford Kuga и т. п.
Впрочем, все зависит от проекта – на легком электромобиле даже апгрейд тормозов делают далеко не все, поскольку роль «вакуумника» отчасти выполняет рекуперативное торможение двигателем, да и немало машин с завода не имели вакуумного усилителя в принципе, вполне неплохо тормозя. Без него, к примеру, производились не только небезызвестный ВАЗ-«копейка», но и Таврия, Ока в некоторые годы и так далее.
Цены и деньги
Машина-донор, электромотор, контроллер – все это гибко варьируется и здесь можно «кроить» в меру хитрости и желаний. Можно купить автомобиль-донор тысяч за 100–150 в приличном состоянии по кузову, можно тысяч за 50 – но с необходимостью жестянки, сварки, малярки. Можно купить электродвигатель от престарелого болгарского погрузчика, а можно подержанный или новый американский мотор, спроектированный специально для электромобилей. Можно приобрести промышленный контроллер управления тягой двигателя, а можно спаять и самому, если есть навыки. То же самое касается и всего остального, кроме батареи. Тут особенно «скроить» ничего не удастся: цены на новые литий-феррум банки везде приблизительно одинаковые, вопрос в емкости. Хорошая 80–100-вольтовая батарея на приблизительно сто километров пробега обойдется по сегодняшним деньгам в 4–5 тысяч долларов. Можно, конечно, начать с малоемкого аккумулятора с перспективой наращивания (ведь даже короткая первая поездка воодушевляет и дает понимание, что трудишься не зря!), но надо понимать, что маленькую емкость нужно как можно скорее увеличивать, поскольку её недостаток ведет к повышению тока отдачи от каждой отдельной банки вплоть до опасных ударных величин, укорачивающих им жизнь… Пока будешь рассусоливать с покупкой второй половины, умрет первая.
Выводы
С точки зрения приложения рук и ума для человека, любящего автомобили и технологии, постройка электромашины, безусловно, оправдана! Хобби это, конечно, затратное, но все познается в сравнении — причем, в сравнении не с олигархическими крайностями вроде коллекционирования яичек Фаберже, а со вполне распространенными и массовыми техническими прикладными увлечениями. Скажем, любителю рыбалки средненькая надувная лодчонка с подвесным двигателем известной марки сил эдак в десять выльется как минимум в две трети простейшего электромобиля.
Хороший квадрокоптер с камерой стоит не меньше. На этом фоне постройка электромобиля ничуть не выделяется – нормальная такая мужская забава…
Не меньшая привлекательность постройки электромобиля «Версии 1.0» в том, что результат достижим для многих, а не только для избранных — не надо быть «инженером 80-го уровня», чтобы сочленить электродвигатель с КПП, проложить силовую и управляющую проводку и разместить в багажнике батареи. В простейшем варианте конструкции да с многочисленными советами отзывчивого электромобильного коммьюнити в интернете работа будет приятной и почти наверняка успешной.
Однако, пока не подешевели эффективные батареи и не распространились недорогие комплекты тяговых моторов и контроллеров, как это произошло с китами для электровелосипедов, электромобиль гаражной постройки в отношении стоимости эксплуатации вряд ли будет серьезным конкурентом бюджетным бензиновым авто и тем более – газифицированным машинам… В случае стремления к экономии вложиться в установку пропанового газового оборудования – проще и выгоднее…
Фото любезно предоставил американский самодельщик Брюс, тщательно документировавший все этапы постройки в домашних условиях своего электромобиля на базе пикапа-хэтчбека Suzuki Mighty Boy 1985 года.
░▒▓ ЭЛЕКТРОМОБИЛИ ▓▒░ #0030. TABBY — набор для создания электромобиля. Часть 2 (двигатели и комплектующие для сборки)
КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ДЛЯ СБОРКИ
ШАССИ НА 4 МЕСТА — 500 евро
Колесная база: 1700 — 1820 — 1940 мм
Колея: 1160 мм
Вес, без батарей: 
Колесная база: 1700 — 1820 — 1940 мм
Колея: 1160 мм
Вес, без батарей: 
Состоит из аккумуляторов со следующими параметрами:
Модель: SP60-12
Тип: свинцово-кислотный
Номинальное напряжение: 12V
Номинальная емкость: 60Ah
Размеры: 259 * 168 * 210
Вес: 24кг
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ — 1520 евро
1. Двигатель
Модель DL-1442: эффективность 85%
Мощность: 4 кВт (пиковая 9.5 кВт)
Напряжение постоянного тока: 48В
Максимальный крутящий момент: 60 Н*м
Напряжение переменного тока: 29В
Класс изоляции: Н
Номинальный ток: 115А
Метод охлаждения: самоохлаждающийся
Номинальный крутящий момент: 21 Н*м
Номинальное число оборотов: 2400 (83Гц)
Материал: алюминиевый сплав
Передние колеса: 195/65 R15
Задние колеса: 195/65 R15
Запасное колесо: не поставляется
Характиристики
• Компактная конструкция
• Очень простая конструкция
• Настоящий «зеленый» с высокой производительностью
• Модульная конструкция
• Очень низкий расход топлива
• Высокая производительность (до 25 кВт)
• Мощность, только когда это необходимо: энергосбережение
• Полное восстановление энергии при торможении торможения
• Функция запуска и остановки
• Полностью электронная система управления
• Зарядка аккумулятора частично от ДВС
• Несколько режимов работы в зависимости от потребностей клиента
• Три варианта мощности 10, 12 и 15 кВт
Характиристики
• 100% «зеленый»
• Очень компактный дизайн
• Полностью электронная система управления
• Три варианта мощности: 4, 8 и 15 кВт
• Соответственно максимальные скорости 45, 80 и более 80 км/ч
Характиристики
• Модульная система
• Низкий расход топлива
• Простота обслуживания
• Объем двигателя: 50, 125 и 250 куб. см.
• Три варианта мощности: 3, 6 и 15 кВт
• Соответственно максимальные скорости 45, 80 и более 80 км/ч
