Изготовление электромобиля своими руками; схема контроллера

История создания

Первая, можно сказать лабораторная, модель-прототип электромобиля была создана почти 200 лет назад. Известно, что в 1828 году венгерский изобретатель Джедлик продемонстрировал тележку, которая двигалась за счет электрической энергии. Но этот образец только показал принцип электрической тяги. Ведь настоящий электродвигатель постоянного тока, способный работать достаточно долго, был изобретен в 1833 году физиком из Великобритании Уильямом Стёрдженом. В 1835 году в Голландии Кристофер Беккер и  Стратин Гронинген построили первый электромобиль. Конечно, он был несовершенен и в серийное производство не пошел.

Первый патент на электрический двигатель был получен в 1837 году Томасом Дэвенпортом, именно с этого времени можно сказать, что началось строительство электромобилей. Проблема электромобилей того времени была в очень небольшом заряде тогдашних аккумуляторов. Эту проблему пытались решить американец Томас Давенпорт и голландец Роберт Андерсон, которые создали автомобиль, двигающийся за счет электричества от одноразовых гальванических элементов в 1842 году.

Больших успехов в использовании электрической энергии для тяги достигли в 19-том веке железнодорожники. Уже в 1847 году в Питсбурге (США) работал локомотив (можно назвать его первым электровозом), который получал электричество по рельсам. Аккумуляторы были очень ненадежные и с очень небольшим ресурсом, да и энергии они запасали мало. И только улучшение рабочих характеристик аккумуляторных батарей решило проблему использования электромобилей. Нужно отметить, что первый рекорд скорости превышающей 100 км/час был зафиксирован именно электромобилем.

Так в 1899 году бельгиец Камиль Женатци на электромобиле «La Jamais Contente» разогнался до 105,882 км/ч. Как видно на рисунке (слева) этот электромобиль на резиновом ходу (на пневматических шинах), это тоже было новшеством на тот момент.

Немногим раньше в Лондоне было запущено движение электрических омнибусов (тогдашних автобусов) благодаря Ральфу Уорду. В это же время в Нью-Йорке начали работать такси на электротяге, стали выпускаться электровелосипеды и многие другие подвижные единицы на электричестве. В России они (электромобили, точнее омнибусы) появились в 1901 году (фото справа) разработки инженера Романова. Уже в 1902 году заводом «Дукс» в Москве выпускался электромобиль для частного использования (фото слева).

Напомним, что только в 1878 году Николаусом Отто был запущен в серию четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, который можно было устанавливать на автомобиль. Он с некоторыми доработками служит «верой и правдой» автомобилистам и по сей день.

Да, двигатель Отто и резкое падение цен на нефть, из которой получают бензин, вытеснило электромобили почти на 100 лет с рынка, но они вновь завоевывают себе «место под солнцем», тесня классические ДВС. Все это благодаря тому, что электромобили практически бесшумны, экологически безвредны и экономически выгодны в эксплуатации. Нужно напомнить, что КПД электродвигателя высокий и составляет (85…95 %), да и электричество дешевеет. Если его (электричество) получать при помощи солнечных батарей или ветрогенераторов, то эксплуатация электромобиля получается почти бесплатной.

На сегодняшний день доля электромобилей среди всего автопарка составляет около 1%, но это пока. За последние 2 года количество продаж электрокаров увеличилось на 45%. Осталось только подождать, когда бензиновые и дизельные автомобили потихоньку сойдут с рынка.

Электромобиль своими руками из бензинового авто

Автор этой самоделки, переделал свой автомобиль в электромобиль. Для этого он заменил штатный бензиновый мотор на электродвигатель от вилочного электропогрузчика.

Для своей самоделки, автор приобрёл старенький автомобиль Geo Metro за 500 долларов.

С автомобиля сняли всё лишнее: ДВС, глушитель, бензобак, радиатор, систему охлаждения, стартер и пр.

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.

Можно соединить валы двигателя и коробки разными способами, но мастер решил использовать муфту от подходящего механизма.

Затем, был куплен б/у электромотор за 50 долларов, от вилочного погрузчика. Мотор был очень старым и ржавым, но рабочим. Очистил его, снял катушки и распылил на них изоляционную эпоксидную смолу, проверил подшипники. Также заменил щетки, собрал все вместе и покрасил.

Этот автомобиль использует 6 батарей по 12В. Это настоящие гелиевые батареи Deka Dominator. Они не требуют обслуживания. Аккумуляторы б/у купленные по 12 долларов за штуку.

Недостатком этих батарей является то, что они требовательны к зарядке. Автор, приобрел зарядное устройство на 72 В, предназначенное для этих батарей, за 200 долларов.

Четыре батареи находятся в багажнике автомобиля, а две — спереди, где раньше был радиатор. Для задних аккумуляторов мастер разрезал две части каркаса кровати, чтобы они лежали на запасном колесе, и закрепил рамку болтами к раме автомобиля.

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, автор менял конфигурацию батарей. Максимальное количество аккумуляторов 12 штук. На этих батареях он смог разогнаться до 117 км/ч.

Контроллер является важной частью электромобиля. Контроллер представляет собой электронный блок, который регулирует работу электродвигателя

Автор 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. Автор купил его на аукционе 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.

Этот самодельный электроавтомобиль может проехать 32 км на одной зарядке (6 батарей), и развивает максимальную скорость 75 км/ч. Этого вполне достаточно для поездки на работу и обратно. При необходимости можно добавить батареи. Автор, в основном ездит на третьей передаче, но крутящий момент двигателя таков, что можно трогаться и с четвертой.

Этот проект обошелся умельцу примерно в 1200 долларов, включая покупку машины. Самодельный электромобиль заряжается от домашней солнечной электростанции, что очень выгодно для его владельца.

Небольшой видео обзор самодельного электромобиля.

Популярные самоделки на нашем сайте

• Электромобиль для ребенка своими руками
• Электромобиль своими руками из ВАЗ-2106 (51 фото)
• Авто самоделка ГАЗ-51 пикап
• Авто самоделка ЗаЗ-965 TURBO
• Авто самоделка из старого Москвича
• Авто самоделка внедорожник на базе ГАЗ-66
• Авто самоделка пикап с кабиной от грузовика ЗИЛ-157
• Авто самоделка 4х4 из запчастей ЛуАЗа, Оки и Жигулей
• Авто самоделка ЗаЗ-965 с полным приводом 4х4 (21 фото)
• Авто самоделка пикап Иж-2715 для поездок на охоту
• Авто самоделка на базе ЗАЗ-968М с двигателем ВАЗ-2103
• Авто самоделка ГАЗ-20 TURBO COUPE на базе «Победы»

В чем сложность создания детского электромобиля с нуля

Главная конструкционная цель при создании детского электромобиля – обеспечить надежность изделия при оптимальных габаритах и весе. Тяжелый аппарат солидных размеров будет неподъемным для ребенка и его мамы, ещё и доставит немало хлопот с транспортировкой в лифте и хранением. Также для громоздкого кузова нужен движок помощнее и батарея побольше, а это опять-таки влечёт за собой утяжеление и требует упрочнения рамы и ходовой.

При таком варианте сборки вид готовой машинки мы будем знать заранее и можем выбрать наиболее привлекательные для ребенка дизайн и модель

Выглядеть такое решение будет более эстетично, и, что немаловажно, можно выиграть несколько килограммов веса

Если все же поиск легких путей не для нас или планируется получить мощную основу с возможностью в дальнейшем переделки в подростковый карт или багги, на просторах интернета встречаются самые разные чертежи, по которым можно изготовить детский электромобиль.

Но лучшим вариантом будет составить собственный с учетом выбранных компонентов и материалов. Имея базовые навыки конструирования, можно создать оптимальную модель по всем характеристикам, да еще и оформить по заказу юного водителя.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Выделим достоинства электрических агрегатов:

• высокий коэффициент полезного действия – до 95 процентов;
• компактность, малый вес;
• простота использования;
• экологичность;
• долговечность;
• создается максимальный показатель крутящего момента на любой отметке скорости;
• воздушное охлаждение;
• способны функционировать в режиме генератора;
• не нужна коробка передач;
• возможность рекуперации энергии торможения.

В качестве примера удачной разработки модели с высокими характеристиками можно привести мотор от Yasa Motors. Инженеры компании создали агрегат, который при весе 25 кг способен выдавать до 650 Нм крутящего момента.

Электродвигатель Yasa Motors

Что касается недостатков непосредственно электродвигателя, то их нет. Больше вопросов вызывает питание агрегата, что, собственно, и тормозит распространение, широкое использование технологии. Поэтому на данный момент большей популярностью пользуются гибридные авто, нежели электромобили. Благодаря такой схеме увеличивается запас хода, позволительно использовать менее мощные и дорогостоящие аккумуляторные батареи.

Использованы материалы:

• Электромотор от дворников Toyota.
• Звёзды сделаны из шкива от помпы 3SFE и шкива коленвала 5AFE.
• Ремень от Subaru Forester, (его пришлось дважды укорачивать и склеивать-сшивать).
• Аккумулятор от мотоцикла — 12V 9Ah 45A.
• Колёса от тележки (диаметр 210 мм).
• Профильная труба.
• Текстолит.
• Крепёжные элементы.

Первым делам автор сделал раму электромобиля.

Сидение сделано следующим образом. Из картона собрал шаблон. Купил банку смолы 800 гр 650 руб и две пачки стекловолокна 150руб*2шт, и налепил на уже готовый и обклееный скотчем шаблон, работа заняла примерно неделю. Далее зашпаклевал, зашкурил, загрунтовал и обтянул в кожезаменитель разумеется подложив поролон 10 мм.

Руль сделан из фанеры.

Закрепил электромотор, установил звёзды и ремень.

Рулевое управление. Карданчик оптимально подошел от Toyota Probox NCP50, а линки стабилизатора, выполняющие роль рулевой тяги с наконечниками, были изготовлены из узлов Toyota Voxy AZR60.

Педаль от автомобиля обрезал и приварил к ней поворотную гайку, выполняющую роль подшипника, и ограничитель хода. К раме приварил возвратную пружину. под педалью установил микровыключатель подачи тока на электродвигатель.

Установил тумблер меняющий полярности тока, чтобы машина могла двигаться взад и в вперед в зависимости от выбранной передачи.

Вот результат работы — самодельный электромобиль для ребёнка. Скорость машины — 5 км/ч, можно увеличить если поставить более мощный мотор.

Редкий малыш не мечтает ездить на собственной машинке с моторчиком, участвовать в настоящих состязаниях с друзьями, выигрывать в гонках и получать восхищенные взгляды окружающих. И наверняка любой папа или дедушка задумывался над идеей сделать такое чудо самостоятельно, ведь купить электрокар в магазине стоит немалых денег. Но каких усилий и затрат стоит сделать детский электромобиль своими руками и стоит ли начинать? Попробуем разобраться на опыте многих удачных конструкций.

Мотор-колесо Protean Electric

Казалось бы, МК для электромобилей имеет все шансы стать массовым продуктом, предлагая потребителю большое количество преимуществ. Однако многие разработчики так не посчитали и столкнувшись с непреодолимыми конкретно для них техническими трудностями, решили отказаться от подобных проектов. Жаль конечно, но, остались и энтузиасты, например в лице американской фирмы Protean Electric, которая уже очень близко подошла к созданию практической конструкции.

Их система называется Protean Drive, она была успешно испытана на таких машинах как Volvo C30, Mercedes-Benz SLS AMG Coupe, Vaxhaull Vivaro, а также Ford F-150. В конце 2012-го года, авторитетное заокеанское издание Car and Driver, внесло изобретение Protean Drive в десятку самых перспективных технологий 2013-го года. По ходу работы над многообещающим проектом, было оформлено 23 патента! Рабочий образец инженеры показали в апреле 2013-го года.

МК Protean Drive предназначается для эксплуатации на электрокарах и гибридах. Технология может быть легко адаптирована к уже производимым моделям либо может применяться для переоборудования транспортных средств с ДВС в гибридные модификации. Система позволяет организовать автомобилю любой тип привода: передний, задний и на все четыре колеса. Комплект состоит из электродвигателя, инвертора и блока управления с ПО. Всё это богатство непринуждённо вмещается внутри обычного 18-24-дюймового колеса. Protean Drive даёт возможность повысить энергетическую экономичность больше чем на 30%, в зависимости от возможностей АКБ и режима движения.

Разработка Protean Electric предлагает весьма привлекательные показатели удельной мощности — 110 лошадиных сил и тяги — 800 Нм. При таких показателях, оборудование имеет массу всего 31 кг. Устройство превосходит другие разработки и по возможностям рекуперации: для подзарядки аккумулятора используется до 85% энергии торможения. Естественно, данное обстоятельство положительным образом влияет на дальность пробега на одном заряде, конкретно, речь идёт о 30-процентном увеличении преодолеваемой дистанции.

Мощность зарядного устройства на борту электромобиля

На сегодняшний день большая часть электромобилей оснащена штатными зарядными устройствами с мощностью 3,6 или 7,2 kW и именно такую мощность электромобиль будет забирать из зарядной станции, даже если последняя будет способна выдать 11 или 22 kW. Соответственно, при выборе подходящей зарядной станции, смотрим на мощность штатного зарядного устройства обслуживаемого электромобиля: если оно 3,6 kW, то выбирать станцию с мощностью 22 kW нет смысла. Она просто не будет использоваться на полную мощность. Если вы выбираете зарядную станцию для дома — поинтересуйтесь у друзей и знакомых, какой мощности бортовые зарядные устройства установлены на их электромобилях (на случай, если они придут к вам в гости «подзарядиться»), если вы выбираете зарядную станцию для общественной парковки в бизнес-центре или жилом доме, то имеет смысл выбирать модель с запасом по мощности, чтобы соответствовать возможностям заряда наиболее мощных электромобилей.

Что такое электромобиль и что нужно для его изготовления

Электромобиль представляет из себя трех- или четырехколесную базу, с рулевым управлением, передвигающуюся за счет передачи момента вращения от электродвигателя на колеса. Источником энергии для электромотора является аккумулятор. Не составит никакого труда собрать самому такое транспортное средство. Нужно начать с выбора или проектирования основы, то есть рамы. И что бы с нуля не создавать рамную конструкцию, можно воспользоваться уже готовой рамой. Для этой цели как нельзя лучше подойдет старый трехколесный детский велосипед. Итак, для изготовления простейшего электромобиля понадобится:

1. Старый трехколесный детский велосипед с задним приводом.
2. Аккумулятор 12В.
3. Двигатель от шуруповерта.
4. Звездочка (устанавливается на электродвигатель).
5. Металлическая трубка для подножек.
6. Кнопка включения электродвигателя.
7. Провода.

Известные схемы

Супермаховик – маховик, изготовленный навивкой из волокон или лент на упругий центр. Удельная энергия супермаховика на порядок больше значений данного параметра для лучших монолитных маховиков, к тому же он обладает свойством безопасного разрыва, не дающего осколков .

Такие схемы осуществлены в новейших опытных образцах гибридных электромобилей фирм Mechanical Technology Inc.(США), EDO Energy (США), и известной Ливерморской национальной лаборатории (LLNL, США) . Удельная энергия супермаховиков из кевлара и графита, достигающая сотен Вт·ч/кг, снижает его необходимую массу до нескольких килограммов (при удельной энергии 200 Вт·ч/кг, для накопления 2 кВт·ч потребуется супермаховик массой всего 10 кг). Однако электромашина накопителя, необходимая здесь помимо тягового двигателя, и рассчитанная на максимальную мощность и поэтому весьма тяжелая, снижает эффективность этой схемы. К тому же она, как и тяговый двигатель должна быть обратимой (и мотором, и генератором), что дополнительно усложняет привод.

Оригинальную схему гибридного силового агрегата с маховичным накопителем и электромеханическим приводом предложила, изготовила и испытала (Германия). Несомненным преимуществом данного технического решения является наличие только одной электромашины, что снижает массу и приближает его к автомобильным схемам (рис. 1). Тип маховика в отчете не уточняет, поэтому используемый накопитель условно назван просто «маховичным».

Рис. 1.

Схема гибридного силового агрегата с маховичным накопителем и электромеханическим приводом (Германия): 1 – источник тока; 2 – система управления; 3 – обратимая электромашина; 4 – дифференциальный механизм; 5 – мультипликатор; 6 – маховичный накопитель; 7 – главная передача

Источник тока 1

через преобразователи и систему управления2 связан с обратимой электромашиной3 , рассчитанной на максимальную мощность электромобиля. Электромашина3 через сложный дифференциальный механизм4 с мультипликатором5 связана с маховиком6 накопителя и главной передачей7 . В результате масса источника тока1 , например, топливного элемента, может быть выбрана исходя из удельной энергии, а не удельной мощности, что снижает ее для электромобиля и электробуса с пробегом, соответственно, 400 и 600 км до 100…150 и 700…1000 кг. Это вполне приемлемо для данных транспортных средств.

Однако непременным недостатком всех схем с электроприводом остается наличие тяжелого и сложного обратимого электродвигателя. Это отражается на экономичности привода и его массе, включая систему преобразователей тока. Мощная электромашина неэкономична при работе на малых мощностях, характерных для разгона (зарядки) маховичного накопителя. Кроме того, в схеме, помимо главной передачи, присутствует сложный по конструкции и управлению дифференциальный механизм с мультипликатором и тремя системами фрикционного управления (муфтами или тормозами), что усложняет и удорожает привод.

Как сделать детский электромобиль своими руками из обычной детской машинки

Главное чтобы были: колеса, руль и привлекательный кузов. А при наличии всех деталей и материалов, электромобиль изготавливается за 1 день.

Все началось с того, что моему сыну, крестный, на первый год рождения, подарил машинку (каталку-толокар). Принцип езды на такой машинке заключался в том, что ребенок сидя на ней должен был ездить отталкиваясь ногами от пола. Но проблема заключалась в том, что мой годовалый сынишка мог забраться на машинку, но отталкиваться ногами от пола у него это с трудом получалось, все таки еще маловат.

В связи с этим было решено, модернизировать транспортное средство и установить электропривод. Под «капотом» автомобиля как оказалось, много свободного пространства для размещения аккумулятора и электропривода.

Серьезно задумавшись над этим вопросом, меня интересовало — какой двигатель использовать для детского электромобиля.

Зайдя в свой гараж, мне на глаза попался моторедуктор от стеклоочистителя лобового стекла автомобиля (двух скоростной). Покопавшись в интернете, нашел его характеристики:

Напряжение питания — 12В
Мощность на валу редуктора — 10Вт
Скорость вращения на валу редуктора при меньшей скорости 30–40 об/мин
Скорость вращения на валу редуктора при большой скорости 55-70 об/мин
Ток потребления — до 4А

Подключил моторедуктор к аккумулятору и попытался остановить вращение вала рукой, а не тут то было. Вал крутился без намека на возникшую нагрузку. Это меня вполне устроило, и я принялся к вариантам размещения мотор редуктора под автомобилем.

Наиболее удачное место размещения мотор редуктора, было в заднем мосте автомобиля, при этом вал заднего колеса удачно проходил через одно отверстие крепления кожуха редуктора (на фото обведено красной линией). При этом аккумулятор можно было легко разместить под сиденьем. Все было хорошо, но для такого варианта размещения необходимо было изготовить две шестерни.

Но у меня не было желания растягивать удовольствие на несколько недель. По этому решил использовать другой, более простой и быстрый способ — разместить моторедуктор под сиденьем (где должен был стоять аккумулятор) и соединить с задним мостом ременной передачей.

Отправился на рынок в поисках самого маленького ремня. Самым маленьким который мне предложили оказался ремень z-500. Исходя из размеров ремня и свободного пространства под автомобилем, приступил к изготовлению шкивов.

Для изготовления шкивов, я использовал ПВХ пластик толщиной 5 мм. Вначале циркулем очертил окружность (два больших диаметра и один поменьше), а затем приступил к вырезанию.

Данный ПВХ пластик, не большой плотности, весьма легко режется канцелярским ножом, но можно использовать и лобзик. Не стоит отчаиваться если круги у вас получились не совсем ровные, в дальнейшем мы их обработаем на наждаке.

Для этого по центру сверлим отверстие, вставляем болт и зажимаем гайкой. Вставляем в дрель и на больших оборотах приступаем к обработке краев на наждачной бумаге или напильнике. Таким образом, получаем идеальную окружность. Не забываем на больших кругах проточить под углом фаски.

Рассверливаем центральное отверстие под диаметр ступицы колеса, и нанизываем шкив на колесо. Чтобы шкив мертво сидел в колесе, достаточно насквозь привинтить шкив к колесу двумя шурупами.

Шкив на моторедуктор пришлось изготовить меньшего диаметра, чтобы он не закрывал отверстия крепления редуктора. А из-за того что шкивы пришлось делать разного диаметра, электромобиль немного потерял в скорости (вместо 1,5 км/ч получил 1 км/ч).

После всего проделанного, приступил к сборке электромобиля. Установив ремень между колесом и моторедуктором, увидел, что от основания двигателя до рулевой колонки был зазор 2 см. и вполне можно было, шкив на колесе сделать на 1 см. меньше в диаметре. Но переделывать уже ничего не хотелось.

Для надежной фиксации кожух двигателя закрепил хомутом и стянул болтами. А через кожух редуктора насквозь установил прут от электрода d-4мм. (в будущем поменяю на резьбовую шпильку М6, таким образом моторедуктор будет надежно зафиксирован).

Для соединения электрической части, использовал автомобильные клеммы и обжимные клещи (можно воспользоваться паяльником и пассатижами). В качестве изоляции на клеммы одел термотрубки. Провода использовал сечением 0,75.

Актуальные электродвижки

Интересными вариантами сегодня являются электродвигатели которые могут заменяться на обычные, внутреннего сгорания. Конечно, цена таких машин является очень высокой. Но именно их можно назвать теми, у которых давняя проблема недостающего запаса хода успешно была решена.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что уже в недалеком будущем электродвигатели неизбежно займут свое достойное место в производстве автотранспортных средств. Перед многими отечественными автолюбителями сегодня стоит желанная цель создать электродвигатель для автомобиля своими руками. Оказывается, это не такая уж и недостижимая мечта. За основу может быть взята любая машина, и даже «Ока».

Исчерпание углеводородного топлива, ухудшение экологической обстановки и ряд других причин рано или поздно заставят производителей разработать модели электромобилей, которые станут доступны для широких слоев населения. А пока остается только ждать или собственноручно разрабатывать варианты экологически чистой техники.Если же вы все-таки предпочитаете самостоятельно искать решения, а не дожидаться их со стороны, то вам понадобятся знания о том, какие двигатели для электромобиля уже изобрели, чем они отличаются и какой из них наиболее перспективный.