Велогибрид. Как сделать компактынй бензиновый генератор для зарядки АКБ в пути?

[NUBITO]

Мешает то что типичный китайский гена с повышением оборотов повысит частоту и напряжение. А это недопустимо в случае гены с прямой выработкой 220В/50Гц. Поэтому китайские генераторы с прямой выработкой 220В/50Гц делаются именно на 1500 или 3000 об/мин.

Ок, задам вопрос иначе: а нужно ли вам 220в/50Гц? Вам нужно выжать из гены максимум, а не 220/50. Или вы представляете гену на 220 только с БП?

[DIVAS]

Ок, задам вопрос иначе: а нужно ли вам 220в/50Гц? Вам нужно выжать из гены максимум, а не 220/50. Или вы представляете гену на 220 только с БП?

Пока что речь идёт о стандартных решениях, а не разгоне.
Кроме того, увеличение оборотов гены приводит к увеличению напряжения, что негативно сказывается на его полезности. Я уже в своё время спалил таким образом две зарядки - довыжимался до 315В без нагрузки.

Основная проблема в том, что 50Гц генератор как был большим и тяжёлым, так и остаётся, как его ни разгоняй.
В чём смысл дальнейшего обсуждения 50Гц генераторов прямого действия?

Многополюсник на 400-600Гц с ротором из постоянных магнитов в разы легче, компактнее и мощнее.
Да и напряжение сразу нужное, без лишних конвертаций.
Если уж обсуждать генераторы, то лучше уж такие, чем 220В/50Гц.

[Piramidon]

*Давайте как лучше обсудим где взять или как сделать номальную гену под эти задачи. Уже всем понятно, что нужна компактная гена с большой мощностью. Ващи предложения, где покупать или из каких частей делать?*
Я покупал 3-х килловатник на 60В в России, кому интересно пишите в личку.

[DIVAS]

[user]Piramidon[/user],

Так-то вот в продаже есть...
https://electrotransport.ru/index.php?topic=22035.msg427588#msg427588

*Давайте как лучше обсудим где взять или как сделать номальную гену под эти задачи. Уже всем понятно, что нужна компактная гена с большой мощностью. Ващи предложения, где покупать или из каких частей делать?*
Я покупал 3-х килловатник на 60В в России, кому интересно пишите в личку.

Так Вы поделитесь опытом, чего за гену Вы покупали, как работает и т.п.
Где купить мы и так знаем, сейчас больше интересен вопрос "как оно вообще на практике?"

Если делать, то тоже понятно из чего - ДВС и такой же китайский DC генератор с таобао, как ставят на готовых DC ген. Только непонятно нафига что-то делать, если за вменяемые деньги есть готовый вариант, который можно просто купить, заправить и ехать.


А аккумулятор гибриду нужен по нескольким причинам.
1. Генератор предполагается легкосъёмный и нужен исключительно для дальних поездок, которые случаются вовсе не каждый день. А повседневно нужно ездить на небольшие расстояния, для этого необходим аккумулятор и не нужен гена. От розетки заряжаться удобнее, экологичнее, тише и дешевле, чем от гены.
2. При средней крейсерской скорости расход небольшой, а на разгоне - очень большой. Для того чтобы ездить без АКБ понадобится дофига мощный гена. А с АКБ хватит и втрое меньшей мощности.
3. Езда на электричестве - это особый кайф, благодаря тишине и отсутствию вибраций. И даже отправляясь в дальнобой с генератором в любом случае хочется минимизировать время работы генератора и использовать его только для того чтобы не остаться один на один с разряженным АКБ посреди шоссе вдали от цивилизации.

Однако, есть нюанс, о котором, возможно, не все догадались. Для того чтобы время работы генератора было в пределах 1/5...1/2 времени в пути (если заряжаться только им), нужен генератор мощностью в 2-5 раз больше среднего расхода, т.е. не меньше 1кВт, а лучше 2-3 кВт.
Нужно также учитывать, что в моменты наката и остановок вся мощность генератора заряжает батарею. И батарея должна это выдерживать. Я уж молчу про рекуперацию 
Выходит, для езды с генератором нужно что-то делать с батареей. Либо изобретать контроллер-ограничитель тока, чтобы не убить батарею сверхтоками, либо ставить такую батарею, которая выдержит эти издевательства (второе оптимальнее).
У меня на данный момент в проекте Li-Ion батарея 14s30p из элементов Samsung ICR18650-26F - её можно заряжать такой мощностью, для неё это не проблема. Она ещё и рекуперацию при этом сможет съесть.
Но всё же, для конфига с генератором это явно не оптимальная батарея - она сама очень ёмкая и расчётный пробег на ней составляет порядка 200км, что покрывает большинство потребностей пригородных поездок. А если взять только половину от неё, то она не сможет впитывать такие токи. Кроме того, Li-Ion батареи имеют не слишком большой ресурс при таком применении.

Если же изначально строить ЭТС с опциональным генератором, а тем более, с постоянным применением генератора, то я бы наверное выбрал в качестве батареи "жёлтые" 18650 LiFePO4 цилиндрики от А123 емкостью 1.1Ач. При очень скромной удельной ёмкости они имеют чудовищный ресурс и им не страшны ни заряд током 5С, ни разряд током 50С...

Но, с другой стороны, я слабо вообще представляю ВЕЛОгибрид с постоянно используемым генератором. Такие гибриды уже надо строить на базе мопеда или мотоцикла, а не велосипеда, ибо масса тут уже совсем не велосипедная. Для велосипедов, я думаю, есть смысл рассматривать только прицеп с генератором.

[NUBITO]

Как раз хотел написать, что лучше для гибрида брать мопеды, скутеры или мотоциклы.

А как насчёт такого: брать обычную гену, но при стартах, увеличивать обороты(мощность соответственно), чтобы кратковременно увеличить мощность гены? Т.е. для езды хватит 1кВт, а в разгоне 2кВт скажем будем выдавать. Все проблемы отпадают сами собой.

Вообще такие гибриды, где есть и акки и гена, не очень хорошо себя показывают. Да, и как показывает статистика, ни приус, ни вольт не пользуются спросом. Ё-мобиль имел маленький шанс, но прогарел даже не выйдя

[Piramidon]

Так Вы поделитесь опытом, чего за гену Вы покупали, как работает и т.п.
Где купить мы и так знаем, сейчас больше интересен вопрос "как оно вообще на практике?"
[/quote]
4-х тактный мотор 6,5 л/с, генератор 3Квт 60В, 21 кг, устанавливается, при необходимости дальней поездки, на трицикл собственного производства, мотор 650 вт, контроллер 750Вт, АКБ LiFePo4 48В 20А/ч. Генератор имеет электрозапуск от собственного контроллера, работает на оборотах чуть ниже средних, вибрация есть, но подразумеваю, что она от неотбалансированного ротора, договорился на сентябрь привезти весь генератор в Ростов-на-Дону для балансировки. На выходе генератора 3 фазы, подключаются на выпрямительный блок, с блока постоянка 60В, увеличивая обороты, увеличивается напряжение, стабилизации нет.  Эксплуатирую не каждый день в течении 2х месяцев, расход до 1 литра на час работы.
Для меня нужная вещь в хозяйстве, приобретением доволен.

[aleks17121960]

[user]aleks17121960[/user], тогда вопрос опять про компановку. Гену на прицеп или багажник?

Как и писал раньше-между рулевой и педалями.Они с геной не нужны все равно.Раму делать или переделывать готовую,ессно.Прицеп-для небольших скоростей и деревни/поселка,не для трассы.Есть еще вариант с коляской обтекаемой формы.Багажник однажды отвалится-это для гены малого веса,тоесть,для зарядки на питстопах.
Добавлено 30 Авг. 2014 в 20:07

Как раз хотел написать, что лучше для гибрида брать мопеды, скутеры или мотоциклы.

А как насчёт такого: брать обычную гену, но при стартах, увеличивать обороты(мощность соответственно), чтобы кратковременно увеличить мощность гены? Т.е. для езды хватит 1кВт, а в разгоне 2кВт скажем будем выдавать. Все проблемы отпадают сами собой.

Вообще такие гибриды, где есть и акки и гена, не очень хорошо себя показывают. Да, и как показывает статистика, ни приус, ни вольт не пользуются спросом. Ё-мобиль имел маленький шанс, но прогарел даже не выйдя

Небыло в Ё-мобиле АКБ,и проект погас не из-за конструктива.Буферная АКБ решает кучу задач при простоте конструкции и малом весе.Напряжение гены как раз оборотами и регулируется,так что скакать с 1кВт на 2кВт нереально.

[NUBITO]

Ёшка прогорела из-за дорогих суперконденсаторов. Почти тоже что и акки, только не для постоянного хранения энергии.

Отчего же нераельно? МК же есть на высокие напруги, да и кто мешает перемотать или сделать редуктор гене, чтобы снизить напругу на высоких оборотах?

[aleks17121960]

Вы же сами писали про два режима-нормальный и типа турбо,так вот оба сразу нереализуемы за вменяемые деньги и с хорошей надежностью.Ёшка прогорела из-за политики,хотя суперкондеры были еще тем бредом.Поначалу там и движок роторно-лопастной ставить хотели,но одумались вовремя.Сама схема,если АКБ добавить,вполне рабочая.

[DIVAS]

Отчего же нераельно? МК же есть на высокие напруги, да и кто мешает перемотать или сделать редуктор гене, чтобы снизить напругу на высоких оборотах?

Похоже, Вы чего-то недопонимаете в теории гибридостроения. Рассмотрим разные стороны этого вопроса ближе на примере автогибридов.

1. На старте любому мобилю нужна большая мощность - вся которая есть, но не меньше чем в разы больше средней расходуемой при равномерном движении. А при равномерном движении такая мощность избыточна. Цель создания любого гибридомобиля - экономичность и экологичность, т.е. минимальный расход топлива, в том числе возможность ездить только на электричестве из розетки.
2. На слишком высоких оборотах эффективность ДВС снижается и даже если он выдаст потребную мощность, бензина он будет жрать столько же, сколько при прямом приводе на колёса. А учитывая что придётся вжимать всю до капли мощность из маленького ДВС, жрать он будет минимум за троих. Поэтому используют промежуточные аккумуляторы - именно они обеспечивают скачки мощности.
3. Обычно в гибриды ставят относительно небольшой маломощный двигатель, который и обеспечивает экономичность. Этот двигатель не обеспечит мощности, необходимой для разгона, а покрывает лишь расход при равномерном движении и заряжает батарею. Поэтому для схемы ДВС-гена-МК понадобится мощный ДВС - такой же, как в обычном автомобиле, чтобы он мог вытянуть необходимую максимальную мощность на разгоне. Но при равномерном движении он будет использоваться на 10-20% и впустую жрать кучу топлива.
4. Электропривод, в отличие от ДВС, может работать в обоих направлениях - не только разгонять и расходовать энергию, но и тормозить, при этом возвращая энергию. Но если её некуда возвращать, то эта функция теряется.
5. При стоянии в пробке гибридомобиль не просто тарахтит и впустую жрёт топливо, а заряжает батарею. Если батарея заряжена, он может выключить ДВС и ползти по пробке на электричестве, не расходуя бензин. Без аккумулятора это не прокатит.

Как ни крути, а для обеспечения максимальной экономичности гибридомобиля нужно обеспечивать равномерную линейную работу ДВС на оптимальных оборотах и использовать для разгона какие-то сторонние восполняемые запасы энергии. И пока что для запасания энергии ничего лучше разнообразных аккумуляторов не придумали.

Одной из наиболее эффективных идей гибридостроения оказалось полное электромеханическое взаимодействие ДВС и электродвигателя. ДВС соединяется с электромотор-генератором и колёсами хитрой трансмиссией наподобие дифференциала (но не дифференциал, там что-то хитрее) таким образом, что при разгоне ДВС и электромотор помогают друг другу (причём, электромотор при помощи дифференциала обеспечивает оптимальные работы ДВС), а после разгона гибридомобиль едет на ДВС, а электромотор переходит в режим генератора и заряжает батарею. Электромотор-генератор в этой схеме также занимается рекуперацией, что тоже немаловажно. Можно также заглушить ДВС и ехать только на электричестве, или наоборот - выключить/заблокировать электропривод и ехать только на ДВС, забыв об экономичности и резких разгонах. Очевидные плюсы такой схемы - оптимальное использование ДВС и при этом снижение насилия над батареей, т.к. за счёт прямой механической помощи ДВСа нагрузка на электродвигатель при разгоне меньше, а при равномерном движении электроприводная система может вообще не участвовать в процессе. Также сохраняется возможность рекуперации, зарядки от розетки и другие полезные фичи гибрида.

По сути, гибридные мобили были придуманы для езды по городу - с постоянными разгонами и торможениями, постоянным бессмысленным прожиганием бензина в  пробках и другими факторами, отличающими езду по городу от езды по шоссе в равномерном экономичном режиме. Ну и зарядка от электросети тоже немаловажна, т.к. позволяет при ежедневной езде на небольшие дистанции вообще не расходовать бензин.

А то что исопльзуется в тепловозах и карьерных самосвалах - это не гибрид, а электротрансмиссия для ДВС. Её назначение - упростить управление (избежать 100500-ступенчатой КПП и кучи другой очень тяжёлой механики) и обеспечить вообще как таковую возможность трогания с места дохренатонной махины. Она, конечно, обеспечивает некоторую экономичность по сравнению с прямым приводом (на 100500-ступенчатой КПП, хе-хе), но эта экономичность ничтожна и идёт бонусом ко всему остальному.
К тому же, у тепловозов и карьерных грузовиков не требуется никакой динамики разгона - они плавно разгоняются, ездят не слишком быстро и не стоят в пробках по 2/3 рабочего времени, поэтому в них ДВС с электротрансмиссией имеет шансы оставаться относительно экономичным. Что будет, если добавить туда аккумуляторы? А ничего особенного. Аккумуляторов понадобится дохренища, а существенного прироста экономичности не будет, потому что в пробках они не стоят, каждые две минуты не разгоняются и не тормозят, а работают вдали от розетки - поэтому ничего из того что могут дать аккумуляторы им просто не нужно.

[Steel RAT]

Основная проблема системы ДВС-колесо в том, что ДВС имеет высокую сколько-нибудь приличную эффективность только в узком диапазоне частот вращения, а при слишком низких оборотах его КПД и мощность ничтожны.
Любое реально эксплуатируемое транспортное средство вынуждено постоянно разгоняться с нулевой скорости, и именно на разгоне ДВС жрёт больше всего бензина и выдаёт меньше всего мощности.

Не частот вращения, а нагрузок.
Даже правильнее говорить "наполнений", т.е. наибольший КПД (30% для бензина) достигается на оборотах максимального наполнения (максимального крутящего момента) и максимальной нагрузки (100%).
Так вот при разгоне всё с точностью до наоборот.  Двигатель выдает больше всего мощности и имеет максимальный КПД (20...30%). И чем быстрее разгон (выше ускорение), тем лучше топливная экономичность. А вот когда автомобиль переходит к равномерному движению при скорости 60 км/ч КПД падает до (10...15%). Просто при разгоне вы вкачиваете энергию двигателя в кинетическую энергию автомобиля. Можете посчитать сколько её надо для автомобиля весом в 1000 Кг и скорости 60 Км/ч. А при прямолинейном движении вы перестаете её вкачивать и вам кажется, что режим стал экономичнее, хотя на самом деле никакой разницы нет. Вы преодолеваете только трение в колесах и сопротивление воздуха.
А дальше, на светофоре вы тормозите и утилизируете кинетическую энергию автомобиля в тепловую через тормозные механизмы. Вот тут и происходят большие потери. Которых нет при передвижении между городами на постоянной скорости. дальше вы минуту стоите на светофоре и действительно тратите топливо впустую. Это тоже большие потери, т.к. при езде в городе остановки могут достигать половины времени движения.
Экономить очень просто: ДВС должен быть маломощным и постоянно ездить газ в пол.
Для этого не нужен никакой последовательный гибрид, а достаточно двигателя 0,6...0,8 л - 35 л.с.

[Steel RAT]

По сути, гибридные мобили были придуманы для езды по городу - с постоянными разгонами и торможениями, постоянным бессмысленным прожиганием бензина в  пробках и другими факторами, отличающими езду по городу от езды по шоссе в равномерном экономичном режиме. Ну и зарядка от электросети тоже немаловажна, т.к. позволяет при ежедневной езде на небольшие дистанции вообще не расходовать бензин.

Тут тоже не могу согласится. Гибриды были придуманы, что бы сочетать основной ДВС большой мощности для неограниченного движения по межгороду с городским движением с небольшими скоростями и ускорениями, когда непроизводительный расход бензина мощным ДВС зашкаливает за все разумные пределы.
Т.е. по причине желания сочетания в одном транспортном средстве всех возможных опций.
Если бы оно еще смогло летать и плавать, то могу предположить, что и это бы быстро вошло в возможную комплектацию.
Если рассматривать автомобиль оптимальный для города (японский кей-кар), то тут мы видим компактный размер, относительно малый вес, небольшую максимальную скорость и динамику.
Тут оптимален чистый электропривод.  Он позволит получить выгоды от снижения веса и потерь на простое и торможении. На гибриде все эти выгоды компенсируются возросшей массой и потерями при преобразованиях между механическим, химическим и электрическим видами энергии.
Резюмируя скажу, что на любой гибрид (автомобиль, мотоцикл, автобус) массой Х и потерями на приведение в движение Y можно предложить ДВС(дизель)+КПП который будет экономичнее гибрида (при одинаковой цене транспортного средства). И можно предложить ТС с чистым электроприводом на аккумуляторах. Только электромобиль будет в 2-3 раза дороже, чем ТС с ДВС при одинаковых потребительских качествах.  . 

Собственно на межгороде и велосипеде выиграет схема  прямого привода колеса от ДВС с подобранным передаточным отношением, чтобы при крейсерской скорости попадать в обороты максимального крутящего момента при нагрузке не менее 70% (тут надо выбрать мощность- объем ДВС - обязательно 4-х тактный). Двумя преобразованиями - ДВС-генератор и генератор-мотор-колесо вы снизите КПД в полтора раза. А разгон на ДВС (в неоптимальном режиме) занимает 5-10 секунд при последующем оптимальном движении - 1 час.   
Поэтому на межгороде рулит обычный бензиновый мопед, если надо ехать на большое расстояние.
И стоит он так же как генератор (новый мопед, новый генератор) 

[agat50]

Даже правильнее говорить "наполнений", т.е. наибольший КПД (30% для бензина) достигается на оборотах максимального наполнения (максимального крутящего момента) и максимальной нагрузки (100%).

Добавить хотел. Связка с геной чуть большей мощности чем надо даёт возможность убрать дроссельную заслонку и насосные потери - гена будет принимать весь момент который есть. Кпд чуть повыше и конструкция проще - управляешь только зажиганием и форсунками.

[Steel RAT]

[user]agat50[/user], плохая идея. При высокой нагрузке и так заслонка открыта на 70...100% и насосные потери сведены к минимуму.
А управление мощностью в 100 раз лучше, чем не иметь этого управления.
Гена будет "принимать момент" и хавать бензин в разы больше, чем с заслонкой из-за падения оборотов и с ними КПД ниже 10%. А при падении нагрузки уходить в перекрут (хорошо если максимальные обороты ограничены душилкой в зажигании) При этом будет ужасно перегреваться и даже заклинивать (тепловые прихваты). Соответственно имеем многократное падение ресурса поршневой.
Про впрыск даже не думайте. Сам впрыск будет стоить столько же, сколько карбюраторный генератор. При этом в экономичности вы практически не выиграете (5-10% по сравнению с карбюратором).

[agat50]

[user]Steel RAT[/user], вы чуть не поняли кажется. Идея именно в том, что при полностью открытой заслонке обычный двс не может оставаться на допустим 2000 оборотов - даже на 5й передаче автомобиль будет разгоняться. Итого как раз при нагрузке на гену имеем ваше определение идеальных условий работы - средние обороты, хорошее наполнение, низкие насосные потери. А управление мощностью - ток рекуперации. 

Впрыск и т.п. -  в общем это всё мечты, но если делать то нормально - 4 такта, инжектор, лямбда зонд и т.п.

[DIVAS]

Тут тоже не могу согласится.

Не согласиться с чем? Вы же в итоге написали почти тоже самое, только немного другими словами, с другими акцентами и в другом порядке.

Но, спасибо за уточнение о работе ДВС в предыдущем сообщении. Когда я писал про оптимальные обороты, я уже догадывался что это не совсем верное утверждение, но более правильная формулировка не придумалась вовремя, т.к. у меня не шибко большой опыт по ДВС.

При равномерной езде по шоссе просто выбирается нужная передача, ДВС разгоняется до нужного сочетания оборотов/нагрузки и обеспечивается максимально экономичный режим. Ну, почти экономичный - потому что сам ДВС в обычных автомобилях имеет дохрена избыточную мощность (этого требует динамика) и в равномерном режиме работает на малой нагрузке. Жрёт конечно по шоссе меньше чем по городу, но всё равно много.
Для этого, кстати, придумали решение на базе инжекторной топливной системы - просто динамически отключать лишние горшки, когда в них нет надобности. Таким образом мощный ДВС получает способность быть экономичным при равномерном движении.

Но проблема адского перерасхода топлива по городу от этого никуда не девается, потому что при городской езде с экономичностью беда из-за того что вся езда состоит из разгонов, торможений и бессмысленного тарахтения в пробках.

Добавить хотел. Связка с геной чуть большей мощности чем надо даёт возможность убрать дроссельную заслонку и насосные потери - гена будет принимать весь момент который есть. Кпд чуть повыше и конструкция проще - управляешь только зажиганием и форсунками.

Вы о велогибриде или автогибриде?
"Чуть больше чем надо" - имеется в виду, кому надо?
Ну, то есть, так:
1. больше чем нужно для движения?
2. больше чем нужно для зарядки АКБ?
3. больше чем нужно для движения и зарядки АКБ одновременно?
Да и какой смысл лишать ДВС органов регулирования его работы?

[Steel RAT]

[user]agat50[/user], может автомобиль оставаться на 2000 оборотах при полностью открытой заслонке. Берете автомобиль разгоняетесь до 50...60 км/ч и включаете 5 передачу. Обороты будут около описанных и заслонка будет открыта на 90...100% при максимальной мощности двигателя порядка 50 КВт. Если очень надо, делается 6-7-8 передача, которые помогают сбалансировать нагрузку и мощность ДВС. На грузовиках часто 14-16 передач именно для этого.

Итого как раз при нагрузке на гену имеем ваше определение идеальных условий работы - средние обороты, хорошее наполнение, низкие насосные потери.

Обороты придется поднять. Для автомобильного ДВС до 3500, а мелкого "мопедного" до 6000.

Впрыск и т.п. -  в общем это всё мечты, но если делать то нормально - 4 такта, инжектор, лямбда зонд и т.п.

И, это никому не надо. Так как получаемая польза не оправдывает вложения. В массовых автомобилях тоже бы не делали никаких впрысков, если бы не законодательство ограничивающее экологические классы. Поэтому новые машины такие дорогие. ~20% цены это плата за систему управления ДВС.

[agat50]

Вы о велогибриде или автогибриде?
"Чуть больше чем надо" - имеется в виду, кому надо?

Я о генераторах вообще. Иметь чуть больший момент, чем двс - чтобы иметь возможность тормозить его на полном моменте.

[user]Steel RAT[/user], ну в общем на трассе режим близок к оптимальному можно обеспечивать, вопрос сейчас чуть о другом. По поводу цены - хз, сейчас электроника дешевая, в машинах деньги за работу инженеров\манагеров в основном берут. Цены на бензин всё растут, инжектор быстро окупается имхо (если конечно не раз в год на дальняк).