(По материалам форумов www.skif.biz,www.shulipa.ru, www.electrotransport.ru)
Статья: Токмаков Н.М.
Ты знай, мы трудимся не даром. Придут другие времена
От выхлопного перегара вздохнет свободная страна.
Не раз помянет нас и пресса и телерадиоволна.
На останках ДВСа напишут наши имена.
Гербштейн В.М., Пушкин А.С.
Энтузиаст электромобильного строительства, самодельщик широкого профиля из Киева Валентин Михайлович имеет богатый
опыт изготовления электротранспорта.Да и не только электротранспорта. 30 лет экспериментальной работы, в том числе на авиазаводе.
Автор изобретений. Мастер работы с металлом. 70 лет - время отдаться хобби, увлечению всей жизни.
Первый свой электромобиль,изготовленный еще в 1992 году Электра-1, он считает неудачным и вот сейчас занят постройкой нового
электромобиля под названием Электра-2. Новый проект взял в себя весь предыдущий опыт. Кроме этого немаловажным является опыт
работы на форумах, посвященных электромобильному транспорту. Информация на форумах расположенных www.skif.biz, www.shulipa.ru, www.electrotransport.ru, www.electroauto.ru весьма познавательна. Здесь в яростных
спорах и дискуссиях рождается истина.
Отличительными особенностями данного проекта является стокилометровый пробег по городу , с заправкой за три гривны от бытовой
розетки, и максимальной скоростью до 150 км.час. Электромобиль не нуждается в дорогом сервисе , имеет практически пожизненный
моторесурс двигателя и, практически, беззатратное движение в пробках .....Да , есть ограничения в дальности пробега, но это уже
недостаток не электромобиля , а конкретных аккумуляторов. Прогресс которых тоже не стоит. Далеко ходить не надо: не сегодня -
завтра Харьковский завод "ВЛАДАРЬ" выпустит первую партию принципиально новых, свинцово-титановых аккумуляторов, которым
позавидуют многие зарубежные производители. Тогда пробег электромобиля может увеличиться в разы.
Основой электромобиля является несущий кузов. Этот вариант кузова уже третий, в котором учтены
предыдущие наработки. Михалыч считает что металлический кузов, а он у него из нержавейки, является наиболее выгодным. Стеклопластиковые
кузова существенно тяжелей серийных автомобильных с толщиной стенки 0.6-0.7 мм. Из стеклопластика толщиной в 5-7 слоев кузов
получается в 1.5-2 раза тяжелей. Примером тому является "Протон" Владислава Кравчука. Расчетный вес электромобиля 800 кг.
Металл позволяет и переделки и постепенность, а с пластиком подобное или проблематично или невозможно.
"Проще? - не увернен. Дешевле? - сомневаюсь. Вреднее - это точно."
Небольшое отступление к первому проекту.
Качественной фотографии Электры-1 не сохранилось. Предлагается вашему вниманию то, что есть.
Характеристики "Электра-1":
Кузов - сварная трубная рама, обшитая металлом 0.6 мм
Двигатель - 3 КВт, от маслянного насоса погрузчика, с перегрузкой до 130 А выдавал 10 КВт.
Питание - 6 аккумуляторов кислотных свинцовых 6СТ190, подключение ручным коммутатором параллельно либо последовательно
на напряжения 12, 24, 36 и 72 в.
Сначала стояли никель кадмиевые КН-120, потом пришлось поменять.
Скорость - максимальная 60 км/час, при половинном напряжении питания скорость 30-35 км/час на дальность 100 км.
Отношение властей - зарегистрировать не позволили, но работники ГАИ относились снисходительно и с интересом. Эксцессов не случалось.
В "Электре-2" управление электродвигателем Advanced D.C. Motors 8" 4001А 15кВт 6000об/м. пик. мощн. 60 кВт вес 50 кг осуществляется регулятором ШИМ - контроллером Curtis PMC models 1231C 550А. 120В. Заряд аккумуляторов Trojan Minn Kota, 130 а\час
в количестве 10 штук с помощью зарядного устройства Zivan 3кВт 130В.
Имея убедительную информацию о негативном влиянии импульсных , высокочастотных токов (после ШИМа) на срок службы батарей,
Михалыч обеспечил возможность коммутации батареи в 2 ветки по 60 вольт паралельно, для трогания, разгона и езды до 60 км.час,
когда ШИМ выдаёт на эл.двигатель результирующее полезное напряжние до 50 вольт;
Минимальная , при этом, скважность импульсов, легко сглаживается дросселем. Для больших скоростей и нагрузок ,
батарея переключается на 120 вольт тумблером на щитке приборов и самодельным контактором .
Ходовая часть сборная - передний мост вместе с рулевым механизмом от СЗД,в заднем мосту собраны детали от
ЗАЗ-968 и волыни. А именно рычаги от ЗАЗ доработанные (родные при качании имеют не параллельность), ступицы,полуоси,карданы от Волыни - они мощнее.
Редуктор заднего моста тоже от Волони. Соединение электромотора с главной передачей (редуктором) жесткой муфтой от Волыни. Рычаги задней подвески
имеют склонность к сгниванию изнутри - для предотвращения этого они обварены до герметичности, а во внутрь залито по стакану нигрола.
Рама электромобиля, как и весь электромобиль - из нержавейки. Рама на первый взгляд слабовата, но кузов создаст прочность. Трубы прямоугольного
сечения будут выполнять функции лонжеронов.
Кузов - двухместный кабриолет с жесткой накидной крышей, на сварной трубчатой раме. Нержавейка применена еще и из соображений
технологичности при применении самодельной точечной электросварки.
После установки элементов кузова, задняя часть автомобиля будет выглядеть вот так. Видны четыре
посадочных места для аккумуляторов. Остальные аккумуляторы спереди.
Далее видим водительский отсек. Видны рычаг редуктора - блокировка.
Рычаг стояночного тормоза. Его наличие особенно важно для электромобиля. На трансмиссию электромобиль не поставишь. Хорошо
просматривается конструкция переключателя вперед-назад. Конструкция довольно распространена в среде электромобилистов. Михалыч
пошел дальше и приспособил к переключателю электропривод. Это привод от замка дверей.
Предлагается для сравнения изображение обеих вариантов.Усилие электрического
привода (тяговый привод замка дверей) вполне достаточно для перемещения ножей переключателя.
Михалыч предусмотрел возможность рекуперации энергии при торможении. Для этой цели применен генератор
от 10-й модели ВАЗ. Измерения показали, что этот генератор способен выдать 30 вольт (естественно при обеспечении соответствующего
тока возбуждения). Что вполне достаточно для зарядки аккумуляторов
используемых для питания электрооборудования электромобиля. Применив устройство повышения напряжения, возможно применить энергию
для заряда тяговых аккумуляторов. Окончательные выводы о способе применения генератора делать преждевременно. Требуется время для проверки идеи.
Далее приводится мнение Михалыча о примененных технических решениях и результатах первых испытаний:
Динамика разгона нормальная как для нормальной машины, но с места не рвёт. Так работает система ограничения токов контроллера "Куртис".
При этом динамика совершенно одинакова, - как при напряжении батареи 120 вольт, так и при напряжении 60 вольт.
Напомню - это потому, что независимо от напряжения батареи - 120 или 60 вольт, ШИМ контроллер "Куртис", при разгоне и езде до
60-ти км/час, выдаёт на электродвигатель действующее напряжение до 50-ти вольт. Потому трогаюсь, разгоняюсь и езжу до 60 км/час при
паралельном соединении двух секций батарей. При дальнейшем разгоне или увеличении нагрузки, батарея переключится на 120 вольт - последовательно.
...Подобное усложнение позволило избавить батарею от вредных, для срока службы, импульсных ВЧ нагрузок, заменив их практически
постоянным (после дросселя) током, вдвое меньшим по амплитуде на каждую параллель.
Надеюсь, подобные меры предосторожности продлят срок службы батареи, что подтвердит только эксплуатация.
Ожидаемых максимальных скоростей (до 150 км/час), подтвердить пока не могу, - не позволяют дорожные условия первых испытаний
между гаражами, - но по мере разгона за 60 км/час, динамика не уменьшается, а наоборот растёт!
Часто возникает дискуссия по поводу применения генераторов для рекуперации:
...Предлагаю ещё один, достаточно эффективный, мною уже проверенный, с автономным автомобильным киловаттным генератором (у меня
Вазовский 10-ой модели), который устанавливается непосредственно на тяговом моторе и соединяется с ним штатными шкивами 3 : 1.
Необходимое увеличение напряжения можно обеспечить перемоткой генератора ,
или трёхфазным автотрансформатором (так, у меня 3 тороида).
12-вольтовое возбуждение включается концевым контактом педали и подается
на обмотку возбуждения через переменный резистор вращающийся свободным ходом педали тормоза.
Так, при скорости 50 км/ч, получается вполне достаточное торможение,
при зарядном токе возврата до 30 ампер (это при 60 вольтах на батарее - до 2-х киловатт,
и намерен довести до 3-х), система работает и при 120 вольтах на батарее.
Оппоненты, утверждая, что это невозможно, спрашивают: как я считал?
Пожалуйста: если генератор выдаёт 1 кВт при 5000 об/мин (83 об/сек), то он,
при кратковременной перегрузке (возбуждением) выдаст и 2 кВт, тогда на валу генератора,
при его КПД=0.6, будет уже 2:0,6=3,3 кВт.
Следовательно момент на его валу будет равен:
М [Нм]=N [Вт] : n [об/сек] : 2пи = 3300 : 83 : 6,28 = 6,3 Нм
Далее, после штатных шкивов 3 : 1 ... будет 6,3 х 3 =19 Нм,
а после редуктора главной передачи 4 : 1 момент станет 19 х 4 = 76 Нм, или, около 8 кгм;
что, при радиусе колеса четверть метра, обеспечит тормозную тягу 8кг х 4 = 32кг.
Экстренное же торможение и остановка - это уже дело штатной тормозной системы.
При расчете мощности двигателя электромобиля используется следующий расчет:
Требуемая мощность: Nтр =9,8 х 0,018 х m х V + Cв х F х V V V = ватт
....Где : х - знак умножения.
........... .0,018- средний коэфициент качения по асфальту.
........... ..m - полная масса машины
........... ..V - скорость в метрах в сек.
........... ..Св -коэфициент обтекаемости кузова
........... ..F- лобовая площадь машины.
Пример: Для УАЗА в 2000кг, при скорости 60 км.час. или 16,6м.сек;
...Nтр = 9,8 х 0, 018 х 2000 х 16,6 + 0,5 х 4 х 4574 =~15000 ватт.
....Но это на колёсах; при КПД мотора мах 0, 85 , средний эксплуатационный будет около 0,7 ;
КПД каждой пары шестерён по 0,95, в реале же ближе к 0, 9.;
КПД контроллера , батареи, проводов ( всё ,что греется) ещё 0,9 ;....перемножив все КПДешки, получим общий КПД = 0,7 х 0,9 х 0,9 х 0,9 =0,5.;
тогда мощность на моторе и батарее N = 15000 : 0,5 = 30 000 ватт.;
Разрядный ток:
I = N : U = 30000 : 100 = 300 ампер; При ёмкости батареи 150 АЧ, допустимый разряд 100 А/Ч время допустимого разряда
100 : 300 = 0,33 часа или 20 минут.
Отсюда пробег составит 20 км. Вот почему электромобиль стоит делать как можно легче и меньше."
(Повторим расчет для "Москвича" с массой 1000 кг,обтекаемость 0.4,лобовая площадь 2 кв.м.,скорость 60 км/час: Nтр=0.176х1000х16.6+0.4х2х16.6х16.6х16.6=6600 ватт, при КПД
мотора 0.7, трансмиссии 0.9 {суммарный 0.63} тогда Nбат=Nтр/КПД=6600/0.63=10 квт Продолжая расчет имеем при разрядном токе 55А с батареями 120 А/час получаем
пробег 0.9 часа. S=60х0.9=54 км)
Теперь так вот выглядит "Электра-2". Панели из нержавейки.
Сработано с помощью газовой горелки. Приварено точечной сваркой. Внутри бампера расположены фонари. Проведено взвешивание
напольными бытовыми весами, (китайские электронные, у которых, в отличие от наших, показания не зависят от точки приложения веса и они до 150 кг.)
дало неожиданные результаты. Электра-2 оказалась килограм на 100 легче. Сейчас в ней , без малого 600кг; всё тяжёлое уже стоит; недостающая облицовка
добавит еще сотню с небольшим, тогда чистый вес будет ~ 720 кг. + водитель 110 = 830 кг.
19 апреля 2008 года в г. Буча (в 45 км от Киева) состоялся слет электромобилистов Украины с приглашением электромобилистов
России. Электромобиль "Электра-2" Валентина Михайловича принял участие в демонстрационных заездах совместно с представленными экземплярами транспортных средств
на электричестве от Института электродинамики Украины и торговой компании "Торнадо".
19 октября 2008 г. Работа с кузовом неторопливо, но продвигается. Это же не самоцель жизни. Есть повседневные дела
по домашнему хозяйству. Крыша будет сдвижной. При необходимости купе превращается в кабриолет.
22 мая 2009 г. На очереди двери. Кстати насчет фар - 6 штук галогенок. 2 крайние : если
последовательно - подфарники, если паралельно -дальний свет ; 2 других- ближний свет; 2 средних -усиленный светодиодный свет.
Весьма интересная идея обьединить функцию фар и подфарников на одном приборе. Нынешние правила ПДД не позволяют ездить только с гнабаритами, но по требованиям
к ТС они должны быть на транспортном средстве.
Сейчас вес электромобиля ~ 700 кг; аккумуляторы: 10 Троянов по 30 кг +один 15 кг, для света и приборов + элементы крепления = 320кг. Итого вес кузова 700 - 320 = 380 кг.
На последней фотографии можем обнаружить появление дверей. Интересуемся технологией изготовления. Михалыч дает
ответ:
"Технология изготовления и дверей и капота и крыльев одна. Тонколистовой металл легко режется, гнётся и сваривается точечной сваркой и
конструируется обьемным методом: скроил-согнул-примерил-приварил .......плохо? перекроил-перегпул-переварил.
Металл позволяет и переделки и постепенность. А точечная сварка не зря вытеснила из автопрома все иные способы соединения деталей из листового металла.
Лично меня заинтересовала конструкция дверей, а увидев воочию был просто удивлен тому как хватило терпения и умения сделать в металле
и в ручную всё это. Для просмотра щелкните по картинке. На первой фотографии показана схема двери, вполне обьясняющая всю конструкцию.
Конструкция расчитана на применение точечной сварки , выколотку полувала и газовую (водородную) горелку.
А вот ЗДЕСЬ можно посмотреть пятиминутный ролик об Электре-2.
Автор конструкции: Гербштейн Валентин Михайлович (г. Киев), E-mail: mih@rambler.ru
