Всем привет. Учась в университете я собрал маленький электромобильчик, ну или карт. Его фишкой было то, что всё управление электроприводом, включая тормоза было отдано самодельному контроллеру. И именно о том, как я делал этот маленький автомобильчик, и с какими подводными камнями столкнулся при постройке — хотелось бы рассказать в данном материале. Материал не претендует на уникальность, но для меня это был большой и интересный опыт.
Тема рассказа стоит на стыке аппаратного и программного аспектов. И в прошивке для контроллера я имел дело не с какими-то абстрактными понятиями или данными, а со вполне реальными «физическими» устройствами: реле, электродвигателем, транзисторами итп. Так что приведу кратенькую характеристику технической части, тот состав который был на момент всех танцев с бубном.
Основные узлы
Тяговый двигатель — коллекторный универсальный. Может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Рабочее напряжение 220 вольт.
Аккумуляторная батарея — 25 свинцово-кислотных ячеек по 6 вольт фирмы Casil, соединённых последовательно, по итогу получаем батарею 150-160 вольт. Она установлена сзади и перемотана синей изолентой, всё как положено 
Двигатель приводил колёса в движение через червячный редуктор с передаточным числом i=10. На фото видно, что двигатель сочленен с редуктором с помощью небольшого валика, он был выточен специально.
Системы торможения, то есть тормозного диска с суппортом не было в принципе. Поставить физический тормоз на тот момент не получалось. Поэтому торможение двигателем оставалось единственным реальным вариантом, так что управление торможением машины тоже пришлось брать на себя контроллеру.
Контроллер для блока управления
Запчасти, нужные для электромобиля
Если вы всерьёз решили заняться переоборудованием бензинового автомобиля в электрический, вам придётся тщательно к этому подготовиться. Необходимо заранее всё подготовить, купить оборудование и запчасти. Хорошо, если в вашем гараже уже есть некоторые приборы, которые будут задействованы и вам не нужно будет их покупать.
Что вам нужно:
- автотранспортное средство для преобразования;
- электропитающие элементы (аккумуляторные батареи);
- электродвигатель;
- различные ключи и лебёдка;
- провода;
- солнечные батареи;
- педаль газа;
- и, конечно же, контроллер.
Перечень необходимых элементов может быть намного больше, всё зависит от ваших пожеланий и мастерства в этом деле.
Стоит отметить, что контроллер играет основную роль в работе электромобиля. От его качества будет зависеть ваша безопасность. Собрать блок управления самостоятельно можно, но для этого нужны соответствующие знания в радиоэлектронике, так что лучше не рисковать. Специалисты, которые уже преобразовывали обычные машины на авто с электрическим приводом, рекомендуют использовать в работе уже готовые контроллеры. Их легко найти на любом авторынке или в специализированном интернет-магазине.
Знаете ли вы? Самой большой популярностью электромобили пользуются в Норвегии (неоспоримый лидер). В России в 2018 году общее количество таких машин (не гибридных) составляло менее 2 тысяч единиц.
PWM — что это такое и с чем её едят
Для генерации такой частоты применялся встроенный в чип «физический» контроллер, хотя есть возможность программной реализации, но в этом случае контроллер только и будет делать, что генерировать на выводе частоту с заданным периодом и скважностью. А с использованием контрллера из переферии МК можно было и генерировать сигнал, и чтоб программа делала что-то ещё.
Чем дальше в лес, тем злее волки — от частоты ШИМ зависит и то, насколько будет эффективно работать электропривод. Я пробовал разные частоты, от 2 до 15 килогерц, каждый раз это менялось программно. Честно говоря особой разницы не успел заметить, но уверен что она есть. К сожалению данных по этому вопросу не удалось получить в достаточном количестве. Единственное, что заметил — с разной частотой пищала машина во время работы. Кстати, если кто-то замечал в метро, электробусах и поездах, что во время старта слышно гул, писк, завывание — это как-раз таки пищат обмотки двигателя из-за работы на частотах контроллера. Очень это заметно на поезде «Ласточка», который по МЦК ходит, во время старта.
Как сделать своими руками электромобиль
Будьте готовы к тому, что преобразование обычной машины в электромобиль займёт много времени и сил. Вы должны безупречно знать строение автомобилей.
Если вы не уверены в своих знаниях, вам необходимо детально изучить все нюансы и не один раз проконсультироваться со специалистами данной отрасли.
Важно! Для преобразования лучше выбрать известную и распространённую модель, чтобы вам было легче искать для неё подходящие запчасти. Этапы преобразования выглядят следующим образом:
- Для начала вам необходимо выбрать подходящее транспортное средство. Стоит обратить внимание на вес автомобиля: оптимальный — не более 2 тонн. Это связано с тем, что переделанная машина прибавит в весе из-за дополнительных приборов.
- Далее следует выбор двигателя. Лучше всего, если вы приобретёте уже готовый электронабор, который будет соответствовать выбранной модели автомобиля. Как правило, в набор входят: двигатель, акселератор, контроллер и жгут проводов к нему.
- Купить также необходимо аккумуляторную батарею. Она должна подходить к выбранному электроприводу.
- Следующий этап предусматривает разбор машины. Вам нужно будет вынуть двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и снять аккумуляторные батареи.
- Устанавливается на место ДВС электрическая силовая установка. Её необходимо соединить через специальный переходник с коробкой переключения передач и электроприводом.
- Устанавливаются аккумуляторные батареи.
- Только после вышеперечисленного необходимо установить блок управления и подвести все контакты к замку зажигания.
- Происходит установка педали газа.
- На крышу дополнительно устанавливаются солнечные батареи.
Подводные камни в алгоритме работы
После я допилил прошивку и мощность поднималась плавно до заданного уровня. А это уже исключает удары в трансмиссии и нагрузку на узлы. Вот так одна строчка в программе может увеличить срок службы агрегата.
Соединяем контроллер с транзистором правильно
Оставалось только правильно сочленить транзистор с контроллером. Сделал я это несколько не правильно, через оптическую пару, напрямую. Но эта схема прокатывает при работе с низкими напряжениями, при высоких рабочих напряжениях постоянно сгорал затвор транзистора, да и для управления нужен двухтактный драйвер. Нормальная схема приведена ниже. Но тем не менее на один раз схемы с оптической парой хватило, каким-то чудом на тест драйве она работала, а выгорать начала сразу после него. Вот схема «правильного» драйвера, только в моём варианте ещё была развязка оптикой от контроллера. Картинка взята с Drive2:
Несколько интересных моментов
- При старте электродвигатель потребляет в разы больше электричества даже без нагрузки. А при заторможенном во время старта роторе графитовые щётки начинали дымиться.
- В тот момент, когда на машине сгорает транзистор — она начинает ехать сама, ибо батарею от двигателя отделяет только транзистор. Так что введение схем защиты оправдано, если не хочешь бежать за машиной и молиться, чтоб она никого не сбила.
- Двигатель, который я использовал, взят из стиральной машинки. Обороты без нагрузки у него заявлены 14000 — верится слабо, но на шильдике была именно эта цифра. Хотя он прекрасно тянет «с низов».
- Напряжение на батарее проседает, без нагрузки у меня оно было около 150 вольт, под нагрузкой спокойно может быть 140. А если батарея подсевшая то и 130, из-за этого на свежих батареях первые несколько минут машина могла ехать очень хорошо, потом когда батареи тратили где-то 20-30% энергии, то начинался более менее рабочий режим, машина ехала медленнее, медленнее разгонялась, но это было не так заметно. Когда батареи съедали примерно 70% заряда, то езда превращалась в черепаший ход.
- У меня получилось сжечь даже довольно мощный транзистор из-за перенапряжения на его затворе. Для защиты от этого нужно зашунтировать затвор транзистора диодом на + источника питания драйвера транзистора.
- Реле подключались к МК с помощью маломощных транзисторных ключей на небольших полевичках.
Самостоятельное изготовление электромобиля
Привычные для нас автомобили, работающие на бензине, постепенно отходят на второй план. Это вызвано тем, что электромобили набирают в обществе всё большую популярность. Действительно, машины, работающие от электричества, проще изготовить, использовать и управлять ими. К тому же автомобиль такого типа не загрязняет атмосферу продуктами сгорания топлива, а значит, бережет экологию. Учитывая все преимущества электромобиля, актуальной становится проблема его самостоятельного производства. Изготовить электромобиль — означает создать прекрасную замену машине, работающей на бензине. С помощью современных технологий очень просто решить проблему затрат на топливо. Ведь, однажды вложив кругленькую сумму денег на элементы вашего электромобиля, в будущем сэкономите значительно больше на топливе.
Читайте также:
Сегодня многие автомобильные гиганты выпускают электромобили или гибридные машины. Но их стоимость недоступна для широких масс, поэтому создание авто, работающего на электрическом двигателе, является идеальным выходом для всех желающих его приобрести.
Как сделать электромобиль? С чего начать?
Итак, вы твердо решили создать автомобиль с электрическим двигателем своими руками? Тогда необходимо обзавестись некоторыми составляющими будущего механизма. Во-первых, автомобиль. Определенная модель, служащая базой будущего электромобиля. То есть, создание машины, работающей на электричестве, своими руками — переоборудование, а не изготовление с нуля.
Во-вторых, электрический двигатель. Естественным является то, что электромобиль не может существовать без сердца.
В-третьих, аккумуляторы их зарядка и корпус. Электромобиль необходимо питать. С этой задачей и справятся с легкостью аккумуляторы.
В-четвертых, регулятор напряжения и синхронизаторы. Ваше изобретение может функционировать только на электрическом токе определенного напряжения. Постоянные его перепады могут привести к коротким замыканиям и полностью вывести из строя электромобиль.
В-пятых, электропедаль газа. Так как авто и его работа построены по иному принципу, нужна специальная педаль, которая приведет в движение ваше конечное изобретение.
Целесообразным будет рассмотрение каждой составляющей будущего электромобиля.
Модель авто
Базой вашего будущего авто может быть практически любая машина. Для этого лучше всего подходят небольшие машины, ведь одной из характеристик электромобиля является легкость. На это свойство прямо влияют размеры и материал базового авто.
Лучше всего на роль основы для создания электромобиля подходят наши ВАЗ, Запорожец, ОКА и Славута, а также зарубежные Fiat 126 и малолитражки, выпущенные до 2000 года.
Вы можете создать своими руками специфичный кузов, но учитывайте, что это трудоёмкая и дорогостоящая затея.
Сердце электромобиля
Электродвигатель нужно приобретать с учётом габаритов машины и способом его подключения к авто.
Если такой двигатель подключается к коробке передач, то подойдёт даже мотор с небольшой мощностью. 5-7 киловатт вполне хватит, чтобы сдвинуть авто с места. Если же подключение электродвигателя осуществляется через главный мост, то нужен мотор мощнее. Существует закономерность: мощность двигателя напрямую зависит от габаритов и веса машины. Немощный электродвигатель на небольшой машине обеспечит скорость передвижения не больше 75-80 км/ч, при подсоединении к коробке передач.
Стоит отметить, что затраты электроэнергии независимы от мощности мотора и пройденного расстояния. Зависимость есть только от скорости езды. Чем быстрее едет авто, тем быстрее разряжается аккумулятор. Так что смело выбирайте мотор помощнее.
Элемент питания
При создании авто нового поколения своими руками, остановите свой выбор на литиевом аккумуляторе. Именно этот вид источника питания может функционировать без подзарядки на скорости 80 км/ч на протяжении 5 часов. Такие аккумуляторы довольно живучие — в среднем могут работать 5 лет. Но, энергоносители с литиевым наполнителем — недешевые.
Более экономным вариантом являются свинцовые батареи. Они прослужат меньше двух лет, и функционируют во время интенсивного движения всего около часа.
Чтобы продлить срок эксплуатации аккумулятора, нужно подбирать их в правильном объеме. Небольшие источники питания умирают раньше, из-за сильного изнашивания, так как быстро и полностью разряжаются при движении авто. Поэтому выгоднее купить большой энергоноситель с обширным ресурсом.
Отопление
Если, создавая электромобиль своими руками, вы планируете использовать его в холодные времена года, стоит подумать о системе отопления.
Греть машину электроэнергией — дорогое удовольствие. В таких условиях заряженного аккумулятора недостаточно даже для осуществления одной поездки. Исходя из этого, стоит установить обогреватель, работающий на бензине или систему обогрева сидений. Для электротехники лучше купить отдельный аккумулятор.
Регулятор мощности
Регулятор мощности — одна из главных составляющих электромобиля, которая регулирует тягу двигателя. Наиболее надежные приборы от американских производителей. Можно обзавестись и более дешевым аналогом из Китая.
Регулятор нужно выбирать с учётом мощности тока. Для ежедневных путешествий можно приобрести стандартный, 150-ти вольтовой прибор.
Кроме того, в электромобиль, созданный своими руками, нужно подсоединить вместо генератора преобразователь с тождественными функциями.
Как изготовить электромобиль: инструкция
- Чтобы продуктивно и быстро работать, привлеките к своей затее других. Помощь знакомых и друзей никогда не помешает, а если они еще и обладают полезными знаниями и умениями, результат превзойдет все ожидания! Если у вас самого достаточно знаний в сфере инженерии, механики и можете справиться со всем, с друзьями процесс пойдёт значительно быстрее;
- Составьте алгоритм и план работы, которого стоит точно придерживаться. А также создайте чертежи и схемы будущего электромобиля и приготовьте нужные материалы и инструменты;
- Изымите из авто бензиновый двигатель и все, чему не место в авто, работающем от электричества;
- Установите электродвигатель и подсоедините к нему коробку передач. Подготовьте место для аккумуляторов, установите источники питания в задней части авто и соедините их. Создайте проводку и подключите приборы и вольтметр;
- Подключите аварийные тормоза, вакуумный насос, преобразователь, элемент управления и т.д. Силовые кабели нужно проложить под дном авто, поэтому предварительно изготовьте несколько скоб;
- Создайте платформу для источников питания в передней части машины. Установите аккумуляторы, залейте масло в трансмиссию.
- Проверьте приборы: 12-ти вольтовые при зажигании, вакуумный насос, конвертер при 96 вольтовом питании. Проверьте работу двигателя при напряжении 12 вольт. Если все работает — автомобиль удался!
Детские электромобили
Можно создать своими руками электромашину для собственного ребенка, но так ли это необходимо? Сегодня на рынке представлено множество детских автомобилей, работающих от аккумулятора. Они красивы, ярки, удобны и практичны в применении.
Решать, конечно, вам. Но приобрести детский электромобиль значительно выгоднее, чем его изготавливать.
Стоимость
Картина самостоятельного изготовления электромобиля будет неполной без описания затрат на его производство. Если учитывать стоимость всех комплектующих будущей электромашины, то получается 5000-8000 долларов. Но вся эта сумма окупается при эксплуатации электромобиля на протяжении 2 лет.
Поэтому, если вы имеете соответствующие навыки, возможности и желание, можете попробовать сделать электромобиль своими руками. Ведь это будущее всех транспортных средств.
Выводы
Если вам надоели нестабильные цены на топливо и дорогостоящее техническое обслуживание авто, можете создать своими руками электромобиль.
Электромобиль — машина, работающая от электрического двигателя, который функционирует от аккумуляторов, в отличие от распространенных бензиновых авто. Движения машины основано на электричестве. Существенным достоинством такого автомобиля является то, что зарядить его можно от стандартного напряжения с помощью обычной розетки. Таким образом, вы можете сэкономить, так как электрическая энергия сегодня значительно дешевле топлива. Обслуживать электромобиль просто, так как не нужно следить за уровнем масла и тосола и их периодически заменять.
На таком авто очень удобно перемещаться по городу. Постоянная смена рельефа увеличивает расход топлива, а на электромобиль прерывистое движение совершенно не влияет.
Электромобиль постепенно начинает движение и бесшумен за счет небольшого количества элементов, которые двигаются. Такая машина не загрязняет атмосферу продуктами сгорания топлива. Это транспорт будущего!
