Привет друзья !
За несколько лет и много километров катания на веле с подвесным бензомотором пришел к двум выводам:
а. Мотовелосипед - это моя страсть
б. Самое слабое звено в конструкции мотовела - это трансмиссия. Т.е. передача крутящего момента на колесо, сцепление и в идеале переключение скоростей.
Было решено устранить проблему кардинально - просто избавится от этого звена, заменив его безредукторным BLDC мотор-колесом - с технической точки зрения узла практически безупречного. Чего не скажешь о батарее - тратить безумные деньги на ампер-часы и зависеть от розетки совсем не хотелось.
И вот пришла идея скрестить
ежа с ужом классический электровел с бензогенератором.
Итак что имеем:
1. Старый мотовел как донор:
2. Комплект из мотор-колеса MXUS 750 Вт + 30А контроллер + LiFePo4 16S1P 10 ач аккумулятор с зарядкой
3. Легкий инверторный бензогенератор Foxweld GIN-1200 с 40см2 4Т ДВС XY139F мощностью в 1 лс.
Идея использовать генератор "как есть" отпала сразу ибо:
- 220В между ног стремно, особенно в дождь
- Блок инвертора (AVR) эта самая ненадежная деталь генератора, и практически неремонтнопригодная
- Блок AVR + преобразователь 220VAC-48VDC это драгоценные вес, место и потеря КПД.
Самый правильный вариант - обычный трехфазный выпрямитель после альтернатора, подключенный сразу к батарее. Регулировка тока - оборотами ДВС.
Итак, предстояло перемотать альтернатор на 55В. Задача оказалась тяжелее чем я думал
. Сначала немного мучений по снятию колокола. Пришлось для этого сделать такие вот приблуды:
Потом, собственно, перемотка. Это была жесть, дорогие мои ... Детали опущу, дам лишь несколько советов после набитых шишек:
1. Диаметр родного провода нужно мерить только микрометром, после обжига и снятия лака. Поверьте, ошибка > 0,05мм в выборе диаметра провода может стать роковой.
2. "Масса" провода должна остаться постоянной - сечение (которое равно (3.14 х диаметр) / 4) должно быть ровно в столько же раз больше, во сколько раз меньше делается витков. И забудьте про "запас" по сечению, иначе просто не хватит места !
3. При расчете кол-ва витков (от которых зависит напряжение) нужно понимать, что штатный инвертор после выпрямления делает переменное напряжение с действующим значением 220В. Т.е. значение постоянного напряжения после выпрямителя это (Vд = Vампл / √2) - КПД инвертора. Как правило, около 350В. Т.е. если вам нужно 55В, то коэффициент будет 350/55.
4. Перед снятием сфоткайте и зарисуйте старую обмотку. Считайте кол-во витков на каждой катушке, хоть оно и должно быть одинаковым. Ошибаются и тот кто сматывает, и тот кто мотал.
Вот что получилось у меня:
В собранном виде:
Зеленая штука на альтернаторе - цифровой датчик холла для измерения оборотов ДВС.
Провел испытания, максимальная нагрузочная способность получилась 13...14А при 55В. Считаю, что эксперимент с перемоткой в целом удался.
Блок ДВС + альтернатор оказался весьма компактный и легкий:
и прекрасно поместился в раму вместо прежнего ДВС (сорри, пока нет фотки). Бак останется от старого вела.
Расчетный вес всего вела получается около 35 кг. Приемлемо.
Отмечу, что у китайцев можно заказать за ~1 т.р. электронный стартер для низковольтных генераторов - поскольку альтернатор это фактически тот же BLDC как и мотор-колесо, его можно использовать для старта. Контроллер подключается к альтернатору и к батарее, запуск производится кнопкой (проверено, работает):
Если поставить мост внутри этой штуковины, вся силовая часть генератора будет в одной коробке. Я для этого сделал такой мост из диодов Шоттки 30А/250В:
Также я разработал вот такой контроллер:
Его функции:
- Измерять напряжение батареи
- Измерять ток мотор-колеса
- Измерять ток генератора
- Регулировать заслонку генератора штатным ШД, поддерживая заданный ток заряда
- Открывать / закрывать "подсос" генератора в зависимости от температуры цилиндра
- Мерить температуру батареи и мотор-колеса
- Считать скорость вела и его общий пробег
- Считать мотор-часы генератора
- Отключать контроллер мотор-колеса или глушить генератор по сигналам от BMS батареи (на разряд и заряд, силовая часть BMS при этом не используется)
Интерфейс - через RS-232 (и переходник в USB) или Bluetooth модуль с планшетом на руле. Как-то так:
Программу интерфейса естественно тоже писал сам, на фото все видно, описывать не буду. Интегрирована с 7ways для навигации.
Была одна проблема - генератор должен быть постоянно подключен к батарее, ибо она выполняет не только роль буфера, не давая ДВС заглохнуть при большой нагрузке, но и ограничителя напряжения - при резком снятии нагрузки ДВС набирает обороты и напряжение на выпрямителе может скакнуть до 150В, пока регулятор не снимет "газ".
В родном инверторе этот скачок компенсируется с помощью шустрого ПИД регулятора заслонки и электронного выпрямителя на тиристорах - сложно и ненадежно. В случае с батареей в параллель она примет на себя весь скачок.
Но как вы знаете, у батареи есть схема БМС, которая может отключить нагрузку в любой момент (полный разряд, КЗ, перезаряд и т.п.) Если в этот момент будет работать генератор, теоретически может сгореть вся электроника: нужно подключать батарею к генератору минуя БМС. И обеспечить при этом защиту от КЗ, которая бы отключала обе силовые цепи.
Самым простым решением явился сдвоенный автомат на 63А. Многие утверждают что на постоянку пойдут обычные "переменные", но все-таки лучше брать специализированный - у него другие искрогасительные камеры, что как минимум продлит срок службы. У нас это экзотика, но из Китая можно привезти за вполне вменяемую сумму даже "фирменный" (с голограммой !):
Также в Китае был приобретен преобразователь 24-72VDC -> 12VDC, 20А:
Наконец-то сбудется моя мечта о нормальной бортовой сети с настоящим автомобильным прикуривателем, 240 ватт на секундочку !
Также накупил разной мелочевки, в основном на руль:
Справа налево:
- крутецкие грипсы а-ля колхоз имени дедушки Ляо, с газом для мотор-колеса, клавишами включением контроллера и ограничителя мощности
- кнопки запуска и остановки генератора
- 6-скоростная манетка Shimano (ибо к мотор-колесу идет 6-скоростная кассета)
- авто-прикуриватель с разъемом USB 1.5А
- фара с 6 х Cree XM-L U2 (6000 люмен). может с люменами и врут, но светит бесподобно, угол рассеивания очень удачный. Была мысль взять фирменные мотоциклетные противотуманки из серии "transformers", но там линза и очень узкий луч, толку никакого. От фары идет провод на внешнюю кнопку управления (3 режима).
- блок кнопок управления фарой, сигналом и поворотниками
На переднем плане - спортивный автомобильный сигнал
Когда его включил, понял что погорячился
Для питания фары от 12В (ей нужно 7,2В) купил за смешные 4 юаня такой регулируемый DC-DC на 4А:
Прикинул компоновку блока батареи и электроники, предполагается установить на багажник (серая коробка - это мой контроллер, под ним - контроллер МК):
Размеры получились 380x145x110 мм. Вес около 5,6 кг:
Короб планирую делать из листа и уголков дюралюминия, с заклепками. Все провода будут выходить через два кабель-канала с гофрой, одна к генератору, другая к рулю. Ну и еще вниз провод к МК.
Продолжение следует ...
