Руслан Дзібура, 39 років
Я їжджу на Trabant 601 Електромобіль
Київ, Україна
Безумовно найбільш витратною частиною електромобіля є батарея!
І як розповідалося в минулій статті від ємності батареї залежить дальність пробігу, але
і від ККД двигуна і витрачається їм енергії на 1 км теж залежить багато чого!
Що стосується вартості то дует двигуна і контролера займає другий рядок за вартістю після батареї!
На яких двигунах взагалі можна їздити?
П суті їх 3 типи!
1. Двигун постійного струму змішаного, послідовного або паралельного збудження (DC);
2. Двигуни постійного струму з постійними магнітами або ще їх називають без щітковими (BLDC);
3. Двигуни змінного струму асинхронні з мідним або алюмінієвим короткозамкненим ротором (АС);
2-й варіант Дорожче попереднього як правило продається парою двигун + контролер, (в середньому близько 1,5 тис. У.о.) володіє високим ККД більше 90%, але має низьку перевантажувальну здатність, якщо взяти мінімальну розрахункову потужність 6 кВт на 1т спорядженої маси, то для 1 варіанту достатньо потужності 3,6 кВт для варіанта 2 - 10-12 кВт. Рекуперація на такому комплекті організовується без проблем і найчастіше присутня як стандартна опція контролера.
3-й варіант найдорожчий! Найпрогресивніший! Має один мінус - Ціна! Але скільки плюсів ?!
Досить сказати, що асинхронним двигуном з мідним ротором обладнаний автомобіль Tesla model S!
Але не все так сумно! Для конверсії можна використовувати звичайний загальнопромисловий асинхронний двигун, скажімо АІР112MB8! Але обмотки статора потрібно буде перемотати спеціальним чином. Тип такої обмотки називається "Слов'янка" таку назву їй дали її розробники, наші з вами співвітчизники. Цей тип обмотки дозволяє отримати зі звичайного асінхроннікі відмінний тяговий мотор, з витратою енергії на км на 30-40% нижче ніж на двигунах постійного струму! Це означає що з однієї і тієї ж батареєю на асінхроннікі зі "Слов'янка" ваш пробіг буде більше. Діапазон обертів до 6000 і вище. Контролер для такого двигуна коштує від 1,5 до 2,5 тис. У.о. можна знайти на торгових майданчиках за 700-1000 у.о. б / у. в основному це Сurtis. Зараз активно ведеться розробка такого контролера Російськими вченими-ентузіастами! Можливо до весни будуть готові перші дрібносерійні зразки. Вони будуть дешевше.
Якщо ви хочете не дорого електрифікувати авто до 800 кг, шукайте двиг від навантажувача! Маса двигуна повинна бути не менше 40-50 кг! Це важливо! Двигун в 30 кг потужністю 6 кВт не володітиме за потрібне крутним моментом і буде грітися до критичних 110 градусів! Також на Шілд двигуна може бути вказаний режим його роботи - S1, S2, S3, S4. Вам потрібен S1 або S2. Обороти двигуна для конверсії з КПП повинні бути порівнянні з ДВСнимі, тобто Проте 1800 оборотів. Їх число можна підняти збільшивши напругу з номінальних, скажімо 48В до 72В. Уже під знайдений двигун підбирайте контролер!
Якщо ви хочете отримати компактний двигун з рекуперацією і не дорого, візьміть комплект безколекторний двигун плюс контролер! Краще брати комплект тому це спростить монтаж і гарантуватиме сумісність контролера і двигуна і їх оптимальність роботи.
Якщо ви вирішили підійти до конверсії всерйоз і хочете отримати авто з відмінними характеристиками з рекуперацією і максимальною швидкістю за 100 км, то ваш вибір на користь асінхроннікі зі "Слов'янка"!
Таку конверсію краще почати з пошуку і покупки саме контролера! І вже під контролер і його характеристики підбирати двигун.
Ось такі пироги!
У світлі того, що пан Д. А. Дуюнов розкрив свій секрет суміщеної обмотки типу «Слов'янка, ми склали отладочную блок-схему гібридного транспортного засобу з таким двигуном, оскільки на малих обертах такий двигун створює 4-х кратний крутний момент, по порівняно зі звичайним асинхронним двигуном.
Спочатку передбачалося, що двигун краще мотати на нестандартне знижена напруга, для зменшення кількості банок акумуляторів. Однак, ознайомившись з асортиментом і цінами на низьковольтні ПЧ ми прийшли до висновку, що доцільніше використовувати промисловий ПЧ, розрахований на живлення від 3-х фазної мережі змінного струму 200 ... 240V - для транспортних засобів малої вантажопідйомності, і
115V 1.1kW.
Діодний міст на вході ПЧ виключається, напруга живлення з акумуляторів подається безпосередньо на конденсатор фільтра.
При використанні ПЧ з векторним керуванням можна відмовитися від коробки передач - КПП.
Акумулятори можна використовувати різні, у кожного типу є свої переваги і недоліки. Свинцево - кислотні найдешевші, але і найважчі, зате не вимагають балансувальних пристроїв на кожній банці. Однак, самий неприємний їх недолік - мала кількість циклів заряду - розряду. Тому залишимо їх в минулому.
Нікель - метал - гидридні краще, проте в промислових гібридах зараз від них відмовляються на користь LiFePO4.
Це кращий варіант, ціна за 1Ah близько 70 ... 80р, на жаль, потрібні балансувальні пристрої на 3.65V. Однак їх плюс в тому, що в процесі циклу розряду напруга на них залишається більш-менш стабільним в межах 3.2V. Хоча, робочим вважається діапазон 2.8 ... 3.65V.
LiIon і LiPo акумулятори мають меншу вагу при тій же потужності, але ціна у них більш 100р. за 1ah. Потрібні балансувальні пристрої на кожній банці на 4.2V. Крім того мають менше число циклів заряду - розряду.
Таким чином, доцільно використовувати один з останніх типів акумуляторів: LiPo або LiFePO4, у останніх ціна вийде нижче, вага трохи більше, розкид напруг трохи нижче, більше циклів заряд - розряд.
Варто відмітити, що для гібрида особливо велика ємність акумуляторів не потрібна. Основна їхня функція - буфер між генератором і ПЧ. При розгоні енергія береться з АКБ, при рівній їзді - від генератора, в цей же час відбувається підзарядка АКБ для наступних розгонів. Вторинна функція АКБ - забирати енергію в себе при гальмуванні двигуном - рекуперація.
Як генератор можна використовувати масу різних пристроїв. Це і стандартні генератори, що працюють на бензині, солярці або газу. Кращі результати повинні дати лінійні (вібраційні) генератори, в яких відсутня кривошипно-шатунний механізм, в результаті чого, підвищується їх ККД. Можна використовувати двигун зовнішнього згоряння - Стірлінга, поєднаний з лінійним генератором і топити гібрид дровами)))
Візьмемо для прикладу гібридний автомобіль Toyota Prius NHW20.
У високовольтної батареї ВВБ використовуються NiMH (нікель-метал-гидридні) акумулятори (осередки) ємністю 6500 mAh і номінальним напруга 7.2v.
Кожна комірка складається з шести "банок" напругою 1.2v об'єднаних в один загальний корпус з двома висновками по краях. У високовольтної батареї таких осередків 28 штук,
розбитих на 14 контрольованих комп'ютером пар.
Загальна кількість елементів живлення 6 * 28 = 168шт. Середня напруга 1.2 * 168 = 201.6V. Загальна потужність (6500mah / 1000) * 7.2V * 28шт. = 1310.4 W.
Робимо перерахунок на LiPo і PiFePO4 батареї, з урахуванням того, що вони будуть живити промисловий ПЧ - VARISPEED F7.
Номінальна напруга - 3 фази, 200/220/230 / 240V + 10%, - 15%, 50/60 Гц
Отже, ПЧ зберігає працездатність при змінній напрузі на його вході від 170 до 264 вольт.
За постоянка - це 170 * sqrt (2) = 240.4 мінус падіння на діодах моста 239V
264 * sqrt (2) = 373.3 мінус падіння на діодах моста 372V
Для LiIon, вибираємо 84 банки. Діапазон напруг складе:
84 * 2.85 = 239 ... 84 * 3.7 = 311 ... 84 * 4.2 = 353V
Pел = -1300 / 84 = 15.5W; Iел = 1000 * 15.5 /3.7 = 4200mah.
Для LiFePO4 оптимально 96 банок. Діапазон напруг складе:
96 * 2.8 = 268.8 ... 96 * 3.2 = 307.2 ... 96 * 3.65 = 350.4V
Pел = -1300 / 96 = 13.5W; Iел = 1000 * 13.5 /3.2 = 4232mah.
Вартість 96-й осередків LiFePO4 5500mah складе близько 45000р. Вартість балансувальних пристроїв до них - 5000р. І того: 50000р. Маса 15kg.
Тепер зробимо розрахунок, з використанням ПЧ на 115Vac, відповідний, скажімо, для електромопеда.
VACON0010-1L-0005 (4,3,2,1) -1-MACHINERY
115V;
1.1 (0.75, 0.55, 0.37, 0.25) kW; 4.7 (3.7, 2.8, 2.4, 1.7) A
Input voltage Uin 115 V, -15% ... + 10% 1
97.75 ... 126.5V
За постоянка це: 138.24 ... 178.9V, мінус падіння на мості 137 ... 177.5V
Для LiIon вибираємо 44 банки. Діапазон напруг складе:
44 * 3.11 = 137 ... 44 * 3.7 = 163 ... 44 * 4.2 = 184.8V, висновок: забрати можна близько 90 ... 94% ємності.
Для LiFePO4 оптимально 48 банок. Діапазон напруг складе:
48 * 2.85 = 136.8 ... 48 * 3.2 = 153.6 ... 48 * 3.65 = 175.2V, висновок: забрати можна близько 98% ємності.
Візьму асинхронний двигун на 180W (завалявся у мене такий), перемотати його на 115Vac, "Слов'янка". 48 елементів LiFePO4 5.5ah обійдуться в 22.2т.р. плюс балансувальні плати 2.5т.р. маса АКБ вийде 7.1кг. При споживанні 180W на такому АКБ їхати можна протягом 4.7часа. При 500W - 1.7часа.
У світлі того, що винахідник пан Дуюнов Дмитро Олександрович розкрив свій секрет суміщеної обмотки типу «Слов'янка, я вирішила скласти приблизну блок-схему гібридного транспортного засобу з таким двигуном.
Хотілося б, щоб учасники форуму внесли свої пропозиції, зауваження, виправлення.
У розрахунках буду виходити з того, що обладнання буде встановлено на легковий автомобіль, наприклад ВАЗ 2109.
Почну з самого двигуна. Пошук в Інтернеті показав, що для перемотування можна використовувати 4-x кіловатний двигун, однак для досягнення великих потужностей і швидкостей варто взяти трохи більш потужний двигун, наприклад 5kW. Після перемотування на «Слов'янка» номінальна потужність двигуна повинна скласти більше 15kW, а пікова (при розгоні) 55 ... 65kW.
Спочатку передбачала, що двигун краще мотати на знижену напругу, для зменшення кількості банок акумуляторів, однак, ознайомившись з асортиментом і цінами на низьковольтні частотні перетворювачі вирішила, що дешевше вийде використовувати стандартний промисловий перетворювач частоти, розрахований на живлення від однофазної мережі
250V.
Якщо використовувати ПЧ з векторним керуванням, то можна відмовитися від коробки передач - КПП.
Акумулятори можна використовувати різні, у кожного типу є свої переваги і недоліки. Свинцево - кислотні найдешевші, але і найважчі, зате не вимагають балансувальних пристроїв на кожній банці. Однак, самий неприємний їх недолік - мала кількість циклів заряду - розряду. Саме тому не варто з ними зв'язуватися. У підсумку дорожче виявиться. Нікель - марганцеві, не знаю, можна подумати, але чому то в промислових гібридах зараз від них відмовляються на користь LiFePO4.
Це хороший варіант, ціна за 1Ah близько 70 ... 80р, потрібні балансувальні пристрої на 3.65V. Ще їх плюс в тому, що в процесі циклу розряду напруга на них залишається більш-менш стабільним в межах 3.3 ... 3V. Хоча, робочим вважається діапазон 2.8 ... 3.65V. LiIon і LiPo мають меншу вагу при тій же потужності, але ціна у них більш 100р. За 1ah. Потрібні балансувальні пристрої на кожній банці на 4.2V.
Загалом доцільно використовувати один з останніх типів акумуляторів: LiIon або LiFePO4, у останніх ціна вийде нижче, вага побільше, розкид напруг трохи нижче.
Варто відмітити, що особливо велика ємність акумуляторів не потрібна. Основна їхня функція - буфер між генератором і частотники. При розгоні енергія береться з АКБ, при рівній їзді - від генератора, в цей же час відбувається підзарядка АКБ для наступних розгонів. Вторинна функція АКБ - забирати енергію в себе при гальмуванні двигуном.
Як генератор можна використовувати масу різних пристроїв. Це і стандартні генератори, що працюють на бензині, солярці або газу. Кращі результати повинні дати лінійні (вібраційні) генератори, в яких відсутня кривошипно-шатунний механізм, в результаті чого, теоретично, піднімається їх ККД. Можна використовувати двигун зовнішнього згоряння Стірлінга, поєднаний з лінійним генератором і топити гібрид дровами)))
Яка повинна бути потужність генератора - не знаю, думаю можна спробувати, почати з 6kW.
Краще, гірше, тут не зовсім доречно ...
У кожному типі двигуна є свої плюси і мінуси.
Один з важливих плюсів тягового двигуна від навантажувача, це ціна і сукупна вартість комплекту двигун + контролер і його висока перевантажувальна здатність, про що сказано вище.
Тут вже що Вам ближче, доступніше, цікавіше. Ну і де та як збираєтеся експлуатувати авто.
що краще використовувати --- тягові двигуни які стоять на навантажувачах?
Даний двигун, використовується в перемотати вигляді. Обмотка його статора замінюється на поєднану обмотку "Слов'янка", з якої развівемая їм потужність істотно збільшується і, по суті, обмежується потужністю контролера.
Але потужність АІР112MB8 становить всього 3 кВт. Хіба цього достатньо для досягнення швидкості за 100?
Повна версія сайту