Передвигаемся в пробках на электро тяге!?

[disel]

Привет Всем!!!

Созрела идея! Хочу поделиться и проанализировать реальность воплощения в металле!

Объект: Есть Авто Фольксваген Транспортер(масса 1800кг.) . стандартная схема дизель + передний привод. Но есть варианты полноприводные.
Цель: Обеспечить движение на электротяге на скоростях до 50км/ч с запасом хода до 50км. В пробках!!!
Концепция:  т.к мой авто является переднеприводным, Но серийно выпускаяются авто с полно приводной схемой, мне доступны узлы задней трансмиссии а именно редуктор +шрусы, НО я планирую на редуктор подать момент не от ДВС а "повесить" на редуктор  электродвигатель.
  На мой взгляд мне необходимо верно выбрать и расчитать систему Электродвигатель+Система управления+АКБ.
моё видение управления верхнего уровня: т.е фактически мануальное . как выглядит. Ехал на ДВС, приехал в пробку включил тумблер, переключился на Электро. ДВС заглушил. На педаль газа  поставил элемент управления на тормоз тоже . И поехали.

На какие вопросы хочу получить ответ:?
1) Эффективность Концепции.  Экономическое. Фактическое.
2) Экономическая целесообразность  т.е по факту бюджет.
3) Конструктивные элементы
    по двигателю - ограничен массой и размерами по массе до 10 кг. по размеру длина до 300мм. диаметр до 200мм.\
    так же не маловажен тот факт что движок будет находится под днищем т.е всем осадкам открыть как защитить от воздействия пыли грязи и влаги..
    по АКБ ограничен по массе до 100кг. по габаритам почти не ограничен...
4) элементы управлени пока для меня тёмный лес.....

А так же ссылки на литературу или похожие реалезованные проекты!!!

Заранее благодарен всем за проявленный интерес , за комментарии и Ваш опыт!!!

[moonie]

Для чего используется автомобиль? Возит ли какие то грузы?
1) Экономический апспект будет иррационален, съэкономите несколько литров бензина зато бюджет потратите огого!!!
2) Бюджет получится однозначно литий-фосфат с такими требованиями 100кг ~ 10 квт/ч и то сомневаюсь что при такой массе этого хватит на такой пробег = 150 тыщ при средней цене! двигатель 20 квт где то чтобы потянуть такую махину и то думаю будет маловато выйдет где то ~ 50 тыщ ну и контроллер примерно 30-40 тыщ в сумме получается 230-250 тысяч. Соотвественно вопрос через сколько времени это окупится? Можно взять конечно Народные котлеты их можно взять поменьше но от этого пострадает пробег цена уменьшится не сильно тыщ на 50 но и циклов у них в разы меньше чем у фосфатов!
3) при таких ттх двигатель слишком легкий для вашего авто и указаной скорости надо примерно двигатель весом 40-50 кг
4) а вот в элементах управления нет ничего сложно как раз:)

[moonie]

Это я еще не посчитал работу на переделку и всякую мелочевку типа зарядников, бмс, доставки всего это, монтаж!!!

[aleks17121960]

Просчитал вашу машинку-итог:надо 9.2кВт.ч(80кг) АКБ литийфосфат,двигатель типа МАРС 8-10кВт,вес 14-16кг,трехфазный.Это расчет на 50км/ч,пробег 50км,вес авто 1900кг с АКБ и движком и груз 700кг.С учетом разгонов-торможений.144шт. А123/3.2В/20Ач.Управление газом на руль,рычажное или поворотом,управление тормозами(отключение движка при нажатии) с контроллера.Сумма примерно 6000уе.Это по минимуму.

[Cappy]

А насколько часто при движении в проках, удаётся разогнаться до 50 км\ч?
Может ТТХ поскромнее придумать, тогда всё окажется гораздо дешевле 
Для того чтобы в пробке проползти 5-7 км не надо ни 10КВт ни 100 кило фосфата. Села батарейка можно и как автомобиль поездить... а пока движок тарахтеть будет кой чего в аккум подкачает....

Движок с пиковой мощностью около 3 КВт,  понижающим редуктором и обгонной муфтой до соединения с дифференциалом, либо с электромагнитной муфтой сцепления, для возможности ручного (автоматического) отключения двигателя от трансмиссии. Ну чтобы не вертеть его когда не надо (или когда обороты слишком высоки) а заодно аккум подзаряжать от ДВС при движении. Ну чтобы не навешивать на него нештатный генератор достаточно большой мощности. Хотя хороший гена тоже не помешает.

В электромобилях не особо силён, так что можно всё вышеизложенное воспринимать как ИМХО. Расчёт мощности для динамики не делал, цифра скорее интуитивная.

[Cappy]

Небольшое развитие идеи 

Скорость движения в пробке не часто превышает 20км\ч (и если и превышает, то нечасто и недолго)
И даже если все поехали 30 то на своих 20км\ч за те 30м отстанешь не сильно....

Динамика большая не нужна (в основном) значит и мощности большой не надо. И
можно изрядно упростить трансмиссию, вплоть до фрикциона прижимаемого к колесу. Может в мокрую погоду это будет и не айс, но и это надо проверить )
Так что берём парочку среднедохлых вело МК ДД. навинчиваем вместо кассеты одинокую трещётку зубов на 16-18. МК реверсируем и через цепь (правда лучше зубчатый ремень) вертим ведомую большую звезду, закреплённую на своём маятнике, который в свою очередь закреплён на рычаге подвески и может прижимать ось вращения большой звезды к покрышке. Ну а эта самая ось - и есть фрикционный привод колеса а\м...
Не помню максимальный момент ДД навроде MKSUS-а 500Вт, но думаю не меньше 40-50Н*м, если подключить через понижающую передачу 1:2 на фрикцион диаметром пусть 5см, то имеем линейное усилие 3КН на колесе..... по моему даже избыточно (фрикцион может столько и не передать), но машинка точно покатится....
Прижимать фрикцион к колесу можно тросом, ну а чтобы всё это хозяйство не улетело на орбиту когда на ДВС-е поедите поставить на тросовый привод концевичёк, чтобы лямпочку зажигал и заводиться не давал при прижатом фрикционе....


Бредятина.... согласен....
НО, если реализовать не совсем через "опу" то вроде как шансы на успех весьма малой кровью имеются 

[ARM]

1) Экономический апспект будет иррационален, съэкономите несколько литров бензина зато бюджет потратите огого!!!

тут скорее экономия не в бензине а в ресурсе движка, коробки и сцепления, посмотрите какие цены на их замену, можно будет и раскошелиться на будущее + в говнах будет почти квазиполный привод))
А для пробок 20 км в час и вправду хватит, и запаса 50 км тоже зачем?!?
сел акк включил двс и на холостых подтягивает его
P.S. ну а самый дешевый вариант по пробкам ездить это электровел собрать или скут

[niksat62]

Просчитал вашу машинку

После применения губозакаточной машинки, у меня например вышли вот такие расчеты.

Попробуем посчитать диапазон потерь в сцеплении.
Главная передача * 1 передачу = 3.7 * 3.6 = 13.32
Частота двигателя холостого хода 600 об/мин, для трогания доводится до 1000, например.
Скорость = при частота вращения колеса * длина окружности колеса 14"
= (1000/13.32)  * 1.1 м  = 82,6 м/мин = 4.95 км/ч
то есть вплоть до набора этой скорости, автомобиль будет пережевывать диски сцепления превращая мощность в тепло.
Из журнала "За рулем", известно, методом протаскивания по автодрому на динамометре,
что тяга трогания автомобиля ВАЗ весом 1000 кг, около 205 Н.
Приведенная к валу колеса, она дает момент, 205 * 0.16 = 32.8 Нм.
Учитывая, что на малых скоростях, ну до 47 км/ч, сопротивлением воздуха можно пренебречь, то мощность достаточная для движения с такой скоростью = (47000 / 60)  / 1.1 = 712 об/мин * 32.8 Нм = 2.33 кВт в плоскости колеса.
В тоже время из других измерений известно, что при подключении двигателя напрямую к главной передаче, мощность для движения со скоростью 60 км/ч = 4.5 кВт. То есть с учетом потерь в двигателе и кпд передачи - значения почти совпадают, разница 25 %.
То есть для движения с раздельным приводом - ДВС на передний мост и элекропривод на задний, принимаем ближайщий больший типоразмер двигателя - например, 3000 об/мин , 12 Нм, 4 кВт. Это по общепромышленным габаритам двигатель АИР100S2, то есть диаметр 200 мм, длина 350 мм. Это те габариты, которые получаются практически без поиска более плотно упакованных вариантов.
Если выбрать в качестве аккумуляторов свинцовые батареи, 4шт. * 12 В = 48 В * 55 А/ч. Вес батареи 76 кг. Рабочий ток их составит 100 А и проработают в таком режиме всего 10-12 мин до полного разряда. Проехать на полной скорости удасться около 10 км.
Если учесть, что скорость в пробках часто заметно меньше, то при определении скорости в 15 км/ч дальность возрастет до 45 км.
Остается купить двигатель и контроллер на 4 кВт. То есть в пределах 2000$ можно привести машину к полноприводному варианту, при экономии бензина и ресурса двигателя когда передвигаешься в пробках. А также практически удваивается момент на колесах при движении на малой скорости, что всегда сопровождает переодоление всяких препятствий.
При этом производится минимум изменений в конструкции ТС. Добавляется регулятор к педальке газа. Совершенно не важно автаматическая КПП у вас или механика. Они просто не заметят этого довеска сзади и разницы в динамике движения.
Нужно не забыть обычную зярядку добавить из 220 В в 48 В * 5 А = 250 Вт (наверно можно купиь готовую), и подзарядку от напряжения генератора 12 В * 20 А  в батарею 48 В (такой готовой в магазине не видно, придется наверно придумывать самому).
Мне так видится.

[Павел Ходько]

Насчёт зарядки от автомобильного генератора аккумулятора 48в.есть мысли.Камазовский генератор даёт на больших оборотах около 100вольт ,при максимальном возбуждении,да и 12ти вольтовый тоже больше 70в.Если переделать штатное реле регулятор с 24в на 48в,а мне кажется это возможно,то генератор от какмаза поставить на легковушку тоже можно,я ставил на тойоту карина,ну в крайнем случае пойдёт и штатный только желательно поменять диодный мост на более мощный и сделать его выносным.Если что есть схеммы русских релюшек с описанием я нашёл в интернете.

[Cappy]

     Для обеспечения приемлимой динамики, силовая установка должна иметь возможность создать на колесе достаточно неслабый момент.
Например для авто массой 1500кг для получения ускорения 2м\с²
F=m*a  , 3000Н
что в пересчёте на радиус колеса R14 с резиной 175\50 (радиус 0,26м) составит 795 Н*м
Используя стандартный редуктор главной передачи с передаточным в районе i=4 получаем входной момент на его валу почти 200Н*м
      Этот момент должен дать либо сам электродвигатель при подключении его напрямую, но тогда это должен быть весьма "суровый" моторчик. Либо если ограничить максималку от электротяги на уровне 40км\ч то можно обойтись более скромным мотором с понижающим редуктором и обгонной муфтой перед входным валом  главной передачи. Правда это автоматом отметает возможность использовать рекуперацию, что как раз в этом случае имело бы неплохой смысл
Можно конечно там воткнуть аналог сцепления и отключать эл мотор от трансмиссии при достижении максимальных оборотов, но это заметно усложнит конструкцию, но даст возможность регенной зарядки батареи, в том числе быстрой зарядки при движении на ДВС.
Но в таком случае, можно к примеру использовать перемотаный асинхронник 100 высоты, с номинальной мощностью в оригинале (до перемотки) 3 КВт при 1450об\мин, номинальным моментом ~20Н*м.
      Итак, что получаем. Кратность моментов данного двигателя вполне реально может быть в районе 2,5 (максимальный к номинальному). Т.е. на разгоне из него вполне можно "выдавливать" 50Н*м.
Для получения на входном валу главной передачи 200Н*м требуется коэффициент редукции 4.
КПД трансмиссии пока пусть будет ~100% Итого полное передаточное от мотора к колесу составит 4*4=16.
      Имея для  подобного мотора разумные максимально допустимые обороты в районе 6000 об\мин при таком передаточном имеем на колесе максимальную скорость вращения 6000\16=375 об\мин.
Максимальная скорость движения на электротяге при этом будет 0,26*2*3,14*375*60\1000=36,75 км\ч
Ну, как ни странно почти угадал
       Итого, нужен асинхронник на 1500 об\мин мощностью 3 КВт перемотанный для работы от низкого напряжения (неплохо если в "славянку") частотник выдающий до 200Гц при напряжении звена постоянного тока до 100В (правда "номинальная" напруга такого движка будет всего 25В для поддержания постоянного соотношения U\f) номинальные фазные токи если отталкиваться от базовой мощности 40А максимальные 100А.
Ну и в завершение всего нужен авто, со свободным редуктором главной передачи.......

Т.к. напряжение звена постоянного тока 100В, то напрашиваются 8 кислотных "свиней" весом около 150кг и емкостью к примеру 55А*ч либо литиевая батарейка. Например из наркоты. Емкостью 20А*ч в конфигурации 24S4P весом 15кг. При этом свинина будет разряжаться током до 2С и ей будет плохо. Наркота будет работать с токами до 5С  и ей будет вполне сносно. Стоимость литиевой батареи вылезет примерно в 900 американских денег. Запас хода более менее точно на одной зарядке посчитать пожалуй не рискну, слишком много "если"....
Но если учесть, что там "юзабельных" 1,5КВт*ч то при расходе 300Вт*ч\км  в режиме старт\стопа, её хватит на 5км пробки.....либо километров на 20-25 "ползучего" режима в правом ряду на скорости 30км\ч.
Вроде вполне приемлимо ?

Так что всё реально 
     Для обеспечения приемлимой динамики, силовая установка должна иметь возможность создать на колесе достаточно неслабый момент.
Например для авто массой 1500кг для получения ускорения 2м\с²
F=m*a  , 3000Н
что в пересчёте на радиус колеса R14 с резиной 175\50 (радиус 0,26м) составит 795 Н*м
Используя стандартный редуктор главной передачи с передаточным в районе i=4 получаем входной момент на его валу почти 200Н*м
      Этот момент должен дать либо сам электродвигатель при подключении его напрямую, но тогда это должен быть весьма "суровый" моторчик. Либо если ограничить максималку от электротяги на уровне 40км\ч то можно обойтись более скромным мотором с понижающим редуктором и обгонной муфтой перед входным валом  главной передачи. Правда это автоматом отметает возможность использовать рекуперацию, что как раз в этом случае имело бы неплохой смысл
Можно конечно там воткнуть аналог сцепления и отключать эл мотор от трансмиссии при достижении максимальных оборотов, но это заметно усложнит конструкцию, но даст возможность регенной зарядки батареи, в том числе быстрой зарядки при движении на ДВС.
Но в таком случае, можно к примеру использовать перемотаный асинхронник 100 высоты, с номинальной мощностью в оригинале (до перемотки) 3 КВт при 1450об\мин, номинальным моментом ~20Н*м.
      Итак, что получаем. Кратность моментов данного двигателя вполне реально может быть в районе 2,5 (максимальный к номинальному). Т.е. на разгоне из него вполне можно "выдавливать" 50Н*м.
Для получения на входном валу главной передачи 200Н*м требуется коэффициент редукции 4.
КПД трансмиссии пока пусть будет ~100% Итого полное передаточное от мотора к колесу составит 4*4=16.
      Имея для  подобного мотора разумные максимально допустимые обороты в районе 6000 об\мин при таком передаточном имеем на колесе максимальную скорость вращения 6000\16=375 об\мин.
Максимальная скорость движения на электротяге при этом будет 0,26*2*3,14*375*60\1000=36,75 км\ч
Ну, как ни странно почти угадал
       Итого, нужен асинхронник на 1500 об\мин мощностью 3 КВт перемотанный для работы от низкого напряжения (неплохо если в "славянку") частотник выдающий до 200Гц при напряжении звена постоянного тока до 100В (правда "номинальная" напруга такого движка будет всего 25В для поддержания постоянного соотношения U\f) номинальные фазные токи если отталкиваться от базовой мощности 40А максимальные 100А.
Ну и в завершение всего нужен авто, со свободным редуктором главной передачи.......

Т.к. напряжение звена постоянного тока 100В, то напрашиваются 8 кислотных "свиней" весом около 150кг и емкостью к примеру 55А*ч либо литиевая батарейка. Например из наркоты. Емкостью 20А*ч в конфигурации 24S4P весом 15кг. При этом свинина будет разряжаться током до 2С и ей будет плохо. Наркота будет работать с токами до 5С  и ей будет вполне сносно. Стоимость литиевой батареи вылезет примерно в 900 американских денег. Запас хода более менее точно на одной зарядке посчитать пожалуй не рискну, слишком много "если"....
Но если учесть, что там "юзабельных" 1,5КВт*ч то при расходе 300Вт*ч\км  в режиме старт\стопа, её хватит на 5км пробки.....либо километров на 20-25 "ползучего" режима в правом ряду на скорости 30км\ч.
Вроде вполне приемлимо ?

Так что всё реально 

ЗЫ. Не стоит обращать внимание на непоследовательность мнений
Во первых с тех пор, как писались прошлые посты может и мой взгляд на проблему малость изменился, а может это просто более капитальный вариант исполнения, хотя в общую концепцию он всё ещё попадает ....

[Павел Ходько]

Ну и в завершение всего нужен авто, со свободным редуктором главной передачи.......                     

А мне кажется с этого нужно начинать.Есть несколько вариантов трансмиссий; самый простой и самый "дохлый"-моторколесо; Замена ленивого моста на ведущий; замена кпп на кпп 4ВД и подсоединение эл. двигателя вместо кардана на задний мост,через обгонную муфту,на нейтралке можно ездить на электротяге или двойной тягой на скорости.

[Cappy]

Ну, топик-стартер как раз и начал с того, что у него подобное авто уже есть, ну почти есть

Объект: Есть Авто Фольксваген Транспортер(масса 1800кг.) . стандартная схема дизель + передний привод. Но есть варианты полноприводные.
Цель: Обеспечить движение на электротяге на скоростях до 50км/ч с запасом хода до 50км. В пробках!!!
Концепция:  т.к мой авто является переднеприводным, Но серийно выпускаяются авто с полно приводной схемой, мне доступны узлы задней трансмиссии а именно редуктор +шрусы, НО я планирую на редуктор подать момент не от ДВС а "повесить" на редуктор  электродвигатель.

Прицепив электромотор на кардан заднего моста, запараллелив его с 4WD коробкой, можно убить парочку зайцев, но вся остальная толпа "зайцев" поставит данное авто на одну ступеньку с серийными гибридами, но с оговоркой на "коленочное" исполнение ....
Мне всё же кажется более привлекательным вариант без жесткой связи электро и ДВС-ной частей трансмиссии. Вот только исходя из того что я написал выше, неплохо бы в электротрансмиссии также КПП воткнуть. Буквально на 2 скорости. И передаточные подобрать из соображений город\трасса.....
Но все эти рассуждения от идеи езды по пробкам уводят всё дальше и дальше
Надо ограничиться на "достаточном" варианте. Ибо дальше начинается только гонка вооружений, а следовательно рост стоимости. При не столь явном улучшении характеристик.

[Павел Ходько]

Мне всё же кажется более привлекательным вариант без жесткой связи электро и ДВС-ной частей трансмиссии. Вот только исходя из того что я написал выше, неплохо бы в электротрансмиссии также КПП воткнуть. Буквально на 2 скорости. И передаточные подобрать из соображений город\трасса.....

То есть ты за отдельный мост со своим эл.двигателем и со своей коробкой.Но какую то нейтралку, или обгонную муфту,или лучше нутлоки на полуоси желательно электрические ,придётся делать.

[SMILE1]

видел где то простой вариант гибрид, мотор стоит по капотом и соеденен с мотором внутр.сгорания ремнем, тот что идет с коленвала на распредвал

))))
Отличное решение - ДВС не работает, но крутится электродвигателем и продолжает жрать топливо.
Рационализатору надо орден дать, даже два.

[Павел Ходько]

12 000$.....и даже 2500$ у меня нет желания оттдавать, да и возможности тоже,а ставить на ДВС эл. двигатель,мягко говоря, глупо.Жрать он конечно не будет потому что сейчас все моторы EFI а в эфишке даже когда тормозиш двигателем отключается подача топлива,но не в этом дело,дело в том что сам ДВС ворочать тяжко.А относительно меня, то я вообще за то что бы эл.привод был вне автомобиля....см. ссылку внизу.

[Cappy]

То есть ты за отдельный мост со своим эл.двигателем и со своей коробкой.Но какую то нейтралку, или обгонную муфту,или лучше нутлоки на полуоси желательно электрические ,придётся делать.

Вопрос....
4WD коробка с отключаемым задним мостом полностью "вывешивает" кардан заднего моста в воздухе? Ну, т.е. кинематическая связь с ДВС-ом и передним мостом разрывается? По идее должно быть так, иначе он просто не отключится..... и это будет постоянный полный привод.
Так вот, если отключается, и "вывешивает" то я за использование подобной гибридизации. Потому как наверняка могут возникнуть случаи, когда помощь ДВС-а окажется весьма кстати. Но постоянная связь электро и классической части будет совершенно излишняя и даже вредная.

[Павел Ходько]

Вопрос....
4WD коробка с отключаемым задним мостом полностью "вывешивает" кардан заднего моста в воздухе? Ну, т.е. кинематическая связь с ДВС-ом и передним мостом разрывается? По идее должно быть так, иначе он просто не отключится..... и это будет постоянный полный привод.
Так вот, если отключается, и "вывешивает" то я за использование подобной гибридизации. Потому как наверняка могут возникнуть случаи, когда помощь ДВС-а окажется весьма кстати. Но постоянная связь электро и классической части будет совершенно излишняя и даже вредная.

Сейчас большинство автомобилей,и легковых,идут в разной комплектации 4ВД и простые и почти всегда можно найти к простому(переднеприводному) авто задний ведущий мост.Или найти кпп для полноприводного варианта авто и подключить эл двигатель к флянцу крепления кардана заднего моста  через обгонную муфту,или отключать електропривод выключением полного привода на раздатке.Коробку желательно найти без всякого рода автоматики.Правда я пытался найти такую на свою машину(тойота карина) и это оказалось намного сложней и дороже чем найти автомат.

[Alien_Rus]

Сегодня рассматривал еще варианты для постройки электромобиля и обратил внимание на Ниссаны с EWD. Там, по моему, даже придумывать особо ничего не придется. Редуктор в сборе с коллекторным двигателем постоянного тока на 42V потребует простешего ШИМ и установку ступиц под привода от распространенных машин