Конверсия авто в электромобиль
Конверсия авто в электро! С чего начать?
Если вы заболели электромобилем, то вы наверняка уже знаете, что стоимость 100 км пробега на электро-тяге зависит от стоимости электричества в вашем регионе, массы вашего авто и скорости его движения. И в среднем составляет 0,3-0,5 цента или 5-7 грн. или 15-20 рублей. И это не шутка! В мире электромобилистов опорной единицей измерения, используемой в расчетах необходимого пробега на одном заряде и мощности АКБ является ВтЧас/км т.е. то количество энергии в Вттах которое расходует авто на 1 км пути. Так опытным путем выяснено, что небольшое авто снаряженной массой до 800 кг и с максимальной скоростью до 100 км/ч в среднем потребляет от 60 до 150 ВтЧас/км. Массой до 1,5 т от 100 до 200 ВтЧас/км.
Свыше 1,5 т от 200 и выше. Небольшой автобус потребляет около 500 ВтЧас/км.
Какие факторы влияют на расход энергии кроме массы? Прежде всего КПД используемого двигателя, характер и скорость езды. При динамичной езде расход выше, при движении со скоростью свыше 50 км/ч, расход энергии растет в геометрической прогрессии. Зимой при использовании электроотопителей расход увеличивается.
К чему это все я?
А к тому, что вам лучше сразу определиться какое авто вы хотите получить в итоге!
Если цель экономичный бюджетный электромобиль с пробегом до 100 км и скоростью до 80 км, то вам лучше выбрать донор по-легче, и по-проще, т.е. без кондиционера с МКПП, с передним приводом, снаряженной массой до 800 кг. Если же ваша цель дрифтовый спорткар с весом под 1,5 т максималкой под 200 км/ч и пробегом 300 км на одном заряде, то готовьтесь раскошелиться! И скажу вам сразу Тесла модел С вам выйдет дешевле!
Вернемся к расчетам! Т.к. самое дорогое в ЭТС (электрическое транспортное средство) это батарея, то лучше сразу прикинуть ее стоимость. Допустим вы хотите экономичный автомобиль массой до тонны и пробегом 70 км! Как рассчитать емкость необходимой батареи? Как мы уже заметили расход энергии такого авто будет составлять в районе 150 ВтЧас/км. 70 * 150 = 10,5 кВт. Эта мощность которую должна будет отдать батарея, а так как при правильной эксплуатации литиевых батарей глубина разряда не должна превышать 80% номинальной емкости, то 10,5 * на 1,2 = 12,6 кВт! Это полная расчетная емкость необходимой нам батареи!
Стоимость 1кВт, ЛитийЖелезоФасфатных батарей (что в России, что в Украине) примерно равна 460,00 долларов, стоимость нашей батареи составит 5800 зеленых.
п.с. На моей машине расход энергии 85 ВтЧас/км, мощность батареи 6,6 кВт.
Конверсия авто в электро! Выбор двигателя и контроллера!
Безусловно самой затратной частью электромобиля является батарея!
И как рассказывалось в прошлой статье от емкости батареи зависит дальность пробега, но
и от КПД двигателя и расходуемой им энергии на 1 км тоже зависит многое!
Что касается стоимости то дуэт двигателя и контроллера занимает вторую строчку по стоимости после батареи!
На каких двигателях вообще можно ездить?
П сути их 3 типа!
1. Двигатель постоянного тока смешанного, последовательного или параллельного возбуждения(DC);
2. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами или еще их называют без щеточными (BLDC);
3. Двигатели переменного тока асинхронные с медным или алюминиевым короткозамкнутым ротором (АС);
Самым бюджетным комплектом из этой тройки является 1 вариант. Как правило он состоит из б/у или нового тягового двигателя от погрузчика «Балканкар» болгарского производства или хорошо зарекомендовавших себя двигателей марки ДС-3,6 и ДС-6,3. Многие конверсии авто начинались с того, что человеку подворачивался такой двигатель, а вместе с ним мысль перейти на электротягу. Цена такого двигателя в зависимости от состояния может быть разной но в среднем это около 400 у.е. Есть американские монстры такие как Varp и Advanced по цене от 700 у.е. и выше! Контрллер к нему подобрать не трудно, многие дерзают паять их дома. Из широко используемых у нас это Kelly, Комета и так называемый Контроллер от «Романтика» (Юрия Логвина, Романтик — никнейм на электромобилном форуме), Цена таких контроллеров тоже не высока от 300 до 500 у.е. Для американских монстров Varp и Advanced контроллер выской мощности может стоить и до 2000 у.е. Плюсами двигательной установки с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения о которых шла речь выше, несомненно являются цена и высокая перегрузочная способность, т.е. при номинальной мощности в 3,6 кВт двигатель может выдать при необходимости в 3-5 раз больше! В зависимости от мощности используемого контроллера. Минус отсутствие либо сложность организации процесса рекуперации (свойство двигателя становится генератором и заряжать батарею во время торможения или движения под гору) относительно низкий КПД 75-85% на номинальных оборотах. Двигатели с параллельным возбуждением среди самоделок получили меньшее распространение, но ими комплектовались серийные электромобили Рено и Ситроен Саксо. Эти машины можно относительно недорого купить на вторичном рынке в Германии, останется только укомплектовать батареей.
2-й вариант Дороже предыдущего как правило продается парой двигатель+контроллер, (в среднем около 1,5 тыс. у.е.) обладает высоким КПД более 90%, но имеет низкую перегрузочную способность, если взять минимальную расчетную мощность 6 кВт на 1т снаряженной массы, то для 1 варианта достаточно мощности 3,6 кВт для варианта 2 — 10-12 кВт. Рекуперация на таком комплекте организовывается без проблем и чаще всего присутствует как стандартная опция контроллера.
3-й вариант самый дорогостоящий! Самый прогрессивный! Имеет один минус — Цена! Но сколько плюсов?!
Достаточно сказать, что асинхронным двигателем с медным ротором оборудован автомобиль Tesla model S!
Но не все так грустно! Для конверсии можно использовать обычный общепромышленный асинхронный двигатель, скажем АИР112MB8! Но обмотки статора нужно будет перемотать специальным образом. Тип такой обмотки называется «Славянка» такое название ей дали ее разработчики, наши с вами соотечественники. Этот тип обмотки позволяет получить из обычного асинхронника отличный тяговый мотор, с расходом энергии на км на 30-40% ниже чем на двигателях постоянного тока! Это значит что с одной и той же батареей на асинхроннике со «Славянкой» ваш пробег будет больше. Диапазон оборотов до 6000 и выше. Контроллер для такого двигателя стоит от 1,5 до 2,5 тыс. у.е. можно найти на торговых площадках за 700-1000 у.е. б/у. в основном это Сurtis. Сейчас активно ведется разработка такого контроллера Российскими учеными-энтузиастами! Возможно к весне будут готовы первые мелкосерийные образцы. Они будут дешевле.
Если вы хотите не дорого электрифицировать авто до 800 кг, ищите двиг от погрузчика! Масса двигателя должна быть не менее 40-50 кг! Это важно! Двигатель в 30 кг мощностью 6 кВт не будет обладать нужным крутящим моментом и будет греться до критических 110 градусов! Также на шилде двигателя может быть указан режим его работы — S1, S2, S3, S4. Вам нужен S1 или S2. Обороты двигателя для конверсии с КПП должны быть сопоставимы с ДВСными, т.е. не менее 1800 оборотов. Их число можно поднять увеличив напряжение с номинальных, скажем 48В до 72В. Уже под найденный двигатель подбирайте контроллер!
Если вы хотите получить компактный двигатель с рекуперацией и не дорого, возьмите комплект бесколлекторный двигатель плюс контроллер! Лучше брать комплект т.к. это упростит монтаж и будет гарантировать совместимость контроллера и двигателя и их оптимальность работы.
Если вы решили подойти к конверсии всерьез и хотите получить авто с отличными характеристиками с рекуперацией и максимальной скоростью за 100 км, то ваш выбор в пользу асинхронника со «Славянкой»!
Такую конверсию лучше начать с поиска и покупки именно контроллера! И уже под контроллер и его характеристики подбирать двигатель.
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.
Шаг первый: автомобиль
Первое, что вам нужно сделать, это правильно выбрать автомобиль. Они не все одинаково подходят для переделки в электромобиль. Нужно что-то легкое и энергоэкономичное.
Более тяжелые автомобили нуждаются в большем количестве энергии при движении, и таким образом, батареи быстрее разряжаются. Не нужны так же гидро или электроусилитель руля и тормозов, электростеклоподъемники и электрозамки. В общем нужно как можно меньше электропотребляющих приборов.
В итоге мастер приобрел Geo Metro за 500 долларов. Двигатель работал нормально, и кузов был в нормальном состоянии. Не работало сцепление, но в электромобиле оно и не нужно, впрочем, как и штатный двигатель.
Шаг второй: демонтаж
Нужно удалит все, что связано с системой внутреннего сгорания бензина. Демонтировать: бензобак, выхлопную систему, глушитель, катушку, стартер, радиатор, топливопроводы и т.д. Удаление всех лишних деталей уменьшит вес и упростит последующий монтаж оборудования. Подушки безопасности и другие элементы пассивной и активной защиты мастер не трогал.
Если все аккуратно демонтировать, то можно продать запчасти покрыть расходы. Мастер купил машину за 500 долларов, но затем продал двигатель, бензобак и радиатор за 550 долларов.
Шаг третий: переходная пластина
Двигатель демонтирован, но штатная коробка будет использована в дальнейшем. Вопрос в том, как прикрепить мотор к коробке передач? Мастер нашел выход и изготовил переходную пластину из куска алюминиевого листа. Мастер извлек коробку передач из машины и затем обрисовал ее карандашом и отметил все отверстия. Затем разрезал алюминиевую пластину до нужного размера и формы. Центр приводного вала двигателя и центр приводного вала трансмиссии должны идеально совмещаться.
Перед тем, как прикрутить двигатель и трансмиссию вместе с переходной пластиной, необходимо сделать муфту, которая будет соединять оба вала.
Шаг шестой: батареи
Этот автомобиль использует 6 батарей по 12В. Это настоящие гелиевые батареи Deka Dominator. Они не требуют обслуживания. Мастер смог купить использованные батареи по 12 долларов за штуку.
Недостатком этих батарей является то, что они требовательны к зарядке. Мастер приобрел зарядное устройство на 72 В, предназначенное для этих батарей, за 200 долларов.
Для установки передних батарей был демонтирован бампер. Затем сварен каркас и закреплен на месте радиатора. Теперь нужно установить батареи и поставить бампер на место.
В магазине мастер купил «вход питания зарядного устройства». Это электрический разъем с резиновой крышкой. Так как бензобак уже был снят, он разъем на место горловины бензобака.
Заряжаются батареи в течении ночи.
В дальнейшем мастер менял конфигурацию батарей. Максимальное количество аккумуляторов 12 штук что дало мастеру 144 В. На этих батареях он смог разогнаться до 117 км/ч.
Так же он работает над подогревателем для батарей в зимнее время.
Шаг седьмой: контроллер
Контроллер является важной частью электромобиля. Контроллер представляет собой электронный блок, который регулирует работу электродвигателя.
Мастер использует пиковый ШИМ-контроллер Curtis на 400 А, разработанный для использования с последовательно включенными двигателями. Он может работать в диапазоне от 48 до 72В.
Чем больше сила тока, тем лучше будет ускорение (тяга). Чем выше напряжение, тем лучше максимальная скорость и экономичность автомобиля.
Контроллер на 72 В, оказался, хорошим компромиссом стоимости и эффективности. Мастер купил его на E-Bay за 300 долларов.
Для подключения следуйте схемам, имеющимся у производителя контроллера, для подключения батарей к контроллеру и двигателю используйте толстые кабели, такие, как сварочный кабель.
В качестве дросселя мастер использует потенциометр 5 кОм. Потенциометр устанавливается в связке со штатной педалью газа.
Шаг восьмой: итоги
Этот автомобиль может проехать 32 км на зарядке, и имеет максимальную скорость 75 км/ч. Этого вполне достаточно для поездки на работу и обратно. При необходимости можно добавить батареи.
Этот проект обошелся мастеру примерно в 1200 долларов, включая покупку машины. Если бы мастер все делал сам, то потратил бы всего 800 долларов на все. Этот автомобиль заряжается в частном доме мастера через программу возобновляемой энергии. Все электричество поступает из ветра, биогаза и других возобновляемых источников энергии.
Обогреватель.
Так как у этого автомобиля больше нет оригинального двигателя, у него также не работает отопитель. При необходимости можно установить керамический нагреватель.
Тормоза.
Одна из причин, по которой мастер выбрал этот автомобиль, заключалась в том, что в нем есть ручные стеклоподъемники, ручные замки, механическая коробка передач, рулевое управление без механического привода. Единственной проблемой были тормоза. Штатные тормоза имеют вакуумный усилитель. С демонтажем двигателя, тормоза не работают как нужно. Для начала мастер поиграл с аквариумным воздушным насосом, просто чтобы узнать, как работает вакуумная тормозная система. После этого я начал искать 12-вольтовый воздушный насос, чтобы его можно было использовать в качестве вакуумного насоса. В итоге был установлен 12 В насос и ресивер из алюминиевого баллона. Как только давление в баллоне падает, начинает работать насос.
Теперь у автомобиля есть силовые тормоза, как это было изначально, только он приводится в движение крошечным электродвигателем в маленьком насосе, а не бензиновым двигателем.
Как создать бизнес по переделке обычных машин в электромобили
Бренд EVC (Electric Vehicles Center) специализируется на конверсии классических машин в электромобили, а также развивает технические станции по их обслуживанию в России. Около 90% автомобилей Tesla в странах СНГ, а также большое количество электромобилей из других стран, где нет официального сервиса Tesla Motors, обслуживаются в EVC.
Задача
Разработка комплексных решений для автомобильной индустрии в условиях перехода отрасли на производство электрокаров и автомобилей на альтернативном топливе.
Предпосылки и мотивация
Постепенное падение цен на аккумуляторы и увеличение потребительского спроса способствуют росту продаж электромобилей даже быстрее, чем ожидалось. Согласно прогнозам, электромобили займут до 30% мирового рынка уже к 2025 году, а отметку в 51% смогут преодолеть уже к 2030 году, превысив продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Ключевые факторы увеличения спроса на электрокары:
Решение
Переделка обычного автомобиля в электромобиль с сохранением дизайна кузова и интерьера.
Реализация
Сервисный центр по обслуживанию электромобилей работает с 2014 года. За это время компания собрала компетентную команду специалистов, разбирающихся не только в автомобилях, но и в программном обеспечении.
«Четкое понимание того, как интегрируются компоненты электромобиля, как они увязываются в единую систему посредством софта, как новые компоненты взаимодействуют со штатными системами автомобиля, такими как тормоза или ABS, крайне важно как для обслуживания электромобилей, так и для конверсии автомобилей на классическом топливе в электромобили», — говорит Михаил Ефимов, соучредитель и генеральный директор EVC.
Первым проектом EVC в 2017 году стала разработка и производство литий-ионной аккумуляторной батареи для электромобиля ИЖ Концерна «Калашников». Вторым — переделка автомобиля Aston Martin DB9. В качестве электрической начинки использовались компоненты Tesla Model S: батарейка, два электродвигателя, вся электропроводка, водительский и центральный экраны.
Интеграция электромоторов на оси потребовала изменения конструкции подвески и геометрии аккумуляторной батареи, так как габариты Aston Martin отличаются от габаритов Tesla Model S. В автомобиле была полностью заменена электропроводка, кроме тех участков, которые нужны для интеграции штатных систем — тормозов, систем безопасности, освещения, системы кондиционирования. Также важной была адаптация ПО.
Aston Martin получил литий-ионную батарею емкостью 75 кВт·ч, дающую запас хода порядка 350 км, два электромотора суммарной мощностью 500 л.с, разгоняющих электромобиль до 100 км/ч за 5,5 с.
Владислав Мещеряков, соучредитель EVC, говорит, что сегодня компания получает все больше обращений и запросов на переделку частных автомобилей и коммерческих парков в электромобили. Для частных заказчиков это больше имиджевые проекты — возможность дать вторую жизнь любимому классическому автомобилю. А вот для компаний, управляющих большим парком транспорта, переход на электрическую тягу создает много возможностей для сокращения операционных затрат, связанных с заправкой и ремонтом, а также позволяет внедрить новейшие решения по управлению эффективностью парка.
Еще одним проектом, реализованным для частного заказчика, стал электрический Fiat Ducato. На нем первый раз была установлена аккумуляторная батарея собственной разработки. На автомобиль была установлена литий-титанатная батарея EVCLTO55, состоящая из четырех модулей суммарной емкостью 22 кВт·ч. Реальные тесты показали, что даже при полной загрузке (общая масса с водителем порядка 2,9 т) автомобиль проезжает на этой батарее 150 км. Это очень хороший результат с учетом небольшой емкости батарейки.
Результаты
Именно последний проект подтолкнул владельцев EVC к идее создания собственного автомобильного бренда с производственной базой в Европе. Результатом работы стал международный проект RELOAD по созданию собственного коммерческого электромобиля с штаб-квартирой в Германии.
Проект подразумевает строительство завода мощностью 20 тыс. электромобилей в год. Базовой моделью станет грузовой автомобиль для служб доставки с батареей емкостью от 50 до 90 кВт·ч, обеспечивающей запас хода от 120 до 250 км в электрической версии. В качестве опции автомобиль может быть оснащен водородным экстендером, который в сочетании с небольшой батареей обеспечит запас хода в 800-1000 км.
«Сейчас все крупные бренды сконцентрированы на активном выводе на рынок легковых электромобилей. Мы видим огромные перспективы именно в коммерческом сегменте, так как озвученные большинством стран новые цели по снижению выбросов СО2 кардинально затронут в первую очередь крупные города. Это заставит транспортные компании резко переходить на альтернативное топливо, иначе они попросту не смогут довезти товар до потребителя. Также мы все наблюдаем уверенный рост e-commerce и, как следствие, пропорциональный рост сегмента доставки товаров, где коммерческий last mile-транспорт играет ключевую роль», — отмечает Артем Каган, управляющий партнер EVC и соучредитель Reload Motors GmbH.
Планируется оставить в России центр НИОКР, который будет собирать талантливых инженеров, дизайнеров и студентов технических вузов, чтобы проект дал возможность вырастить профессионалов для трансформации автомобильной отрасли в России.
Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.