Модернизация китайского джипа из помойки или первый блин... 8-)

[FUNTICK]

Приветствую всех!
Решил поделится опытом переделки китайского детского джипа. После рождения детей стал задумываться о создании прогулочной машины на электроприводе. С прицелом на будущее купил детский педальный трактор. Но так руки и не дошли до его переделки, т.к. старший быстро из него вырос.
Однажды зимой во время прогулки мой сын нашел в овраге брошенный разбитый джип Joy Automatic JA-18.

Он был немного разбит- не было капота, обвеса, "оптики", передняя ось сломана, задняя погнута, электрика в плачевном состоянии- провода вырваны, все контакты окислены. Один редуктор был поврежден- срезало зубья на второй шестерне.



Похоже, что на нём катались с горки большие дядьки  . Потом соседи сказали, что он с лета валялся в канаве. Основные функции машинки я восстановил. Шестерню заменил, движки в редукторах были 6-вольтовые. У меня был старый корейский 8 летний свинцовый аккумулятор, вот его я и решил использовать для питания машинки. Восторгу у ребенка не было предела- он "рассекал" по снегу и льду, дрифтовал. Т.к. моторы были включены параллельно на 12В, то скорость была приличной, порядка 8-9 км/ч, но моторы быстро перегревались и я решил сделать принудительное воздушное охлаждение, также был добавлен ШИМ контроллер, собранный за пол дня на коленке из подручных компонентов. Управление газом- педаль от "Калины"
Примерил, как будут расположены педали:





Первая версия начинки:




Покатавшись на такой машине месяц, были выявлены недостатки: очень громкий вой редукторов, сильный нагрев моторов, недостаточно мощный привод для того, чтобы завозить двоих детей в крутую горку.

Почитав форумы, было решено переделывать машину на более тихий и мощный вариант.
Итак, было решено отказаться от шестеренчатых редукторов. Решил использовать двухступенчатый редуктор: первая - зубчатая ременная, т.к. вторая ступень находится в неблагоприятных условия ( вода, песок, пыль), то в качестве второй ступени применил цепную передачу. Сначала рассматривал звездочки и цепь от велосипеда, но в виду "геморроя", связанного с их установкой на валы, решил отказаться от этого варианта. Стал смотреть в сторону промышленных комплектующих. Были выбраны звезды фирмы SATI. Цепь и подшипники CRAFT. В качестве комплектующих для первой ступени были выбраны: шкив малый 5M-15 SATI, шкив большой и ремень от бетономешалки "ЭНТУЗИАСТ". В качестве вала использовал калиброванный пруток 15 мм. В качестве самого главного компонента, двигателя, использовал мотор вентилятора под названием XTMR-007, купленный в экзисте за, внимание! 385 руб!!! Заявленная мощность- 250 Вт.










Прикинул размещение в кузове:




Дальше нужно договариваться с токарем. Нашел на местном заводе токаря, т.к. нашел я его в воскресенье, то договориться с ним сразу не получилось в виду его жутко бухого состояния. Пришлось ждать до понедельника. Итог- 300 руб. и все детали проточены- просверлены. Но без косяков не обошлось. Т.к. у токаря было жуткое похмелье, то зубчатый шкив он расточил чуть больше чем надо, да еще и конусом  Примерил на вал двигателя- болтается. Вся надежда на локтайт 638


Всё собрал. Промучался 2 дня пока всё подогнал:





И вот, что получилось!



В качестве колес решил использовать колеса от тачек PR-3009. Я знал, что они вонючие, но чтоб на столько! После получаса сборки и подгонки задней оси у меня начало першить горло и ощущаться горечь во рту.




В первом варианте задней оси, было использовано 2 корпусных подшипника по краям, в итоге, при первом выезде слетела цепь и выгнуло боковой щиток из фанеры. Исследование показало, что при посадке сверху ребенка ось из шпильки М20 гнётся! Большая звездочка выходит из одной плоскости с верхней и цепь наскакивает на зуб. В итоге, добавил еще один подшипник:



После хорошей подкачки колеса показали себя весьма неплохо и было решено поставить такие же на перед.




После полевых испытаний выяснилось, что двигатель тоже сильно греется, особенно это было заметно после того, как на машине 1.5 км без останова ехало трое детей- двое в машине и один на самокате прицепом  . Пришлось поставить карлсона.



Также выяснилось, что из-за отсутствия кастора машина рыскает по дороге, пришлось наклонить весь передний мост 




Итоговый вариант:




Дети в восторге от катания по бездорожью.



Немного об электрической и электронной частях машинки:
ШИМ-контроллер собран на МК ATiny13. Управление двигателем осуществляется посредством педали газа от А/М Калина, Гранта. Тормоз электрический. Используется родная педаль газа от джипа. Контакты этой кнопки также заведены на МК. Логика такова, что при нажатии на тормоз блокируется подача сигнала ШИМ на ключ и одновременно выдается сигнал на КЗ двигателя. Ключ управления двигателем вынесен на отдельный радиатор. Также на отдельном радиаторе смонтировано твердотельное реле на основе двух N MOSFET. Это реле подключено непосредственно на клеммы мотора. При нажатии на тормоз оно просто коротит двигатель. Схема реверса собрана на двух автомобильных реле. Управляется от бывшего родного переключателя скоростей джипа.
Немного об АКБ: первый вариант ездил на древнем свинцовом АКБ от корейской машины. Его хватало на 5 км пробега по не самой ровной местности, машина везла 2 или 3 человека. Весил он порядка 16 кг и выполнял роль, скорее, противовеса спереди, нежели источника питания. Мне надоело его каждый день заряжать и таскать в машину. Я случайно вспомнил, что пару лет назад делал для одного хорошего парня заказной ИБП и в нем использовались литиевые батареи типа AMP20M1HD-A. 20 Ач 3.3 В.



В итоге, взял попробовать пакет и 5 шт. одну отключил, чтобы получить 12 В. И тут я понял, что до этого просто возил груду бесполезного свинца на машине. В общем, сами понимаете, что я имею в виду. Никаких свинцовых АКБ

Что дальше:
Так как машина была собрана ради интереса и просто попробовать, а процесс и результат мне понравились, то планирую двигаться дальше.
Планирую использовать вот такой двигатель (уже купил):



Сейчас разрабатываю схему нового ШИМ-контроллера с полномостовым H-bridge выходным каскадом, с возможностью реверсирования и управления усилием торможения двигателем. Также будет двухпедальное управление, только в качестве педали тормоза тоже будет использована электронная педаль от Калины.
В дальнейшем планирую перейти на бесщеточный или, скорее всего, 3-х фазный асинхронный двигатель. Ну и конечно же будет сделано шасси нового автомобиля "с нуля".

Надеюсь, мои изыскания и мой первый опыт кому-то помогут.

С уважением.

[абориген]

 Отлично получилось! и никаких понтов типа "гелик" "кожаный салон" и проще хенес купить 
А главное подробно и с фото. Жаль ляктроника на МК схему глупо спрашивать.

А чо за двигатель на последнем фото? и правда-ли 250вт у хз из экзиста за 386р?

[FUNTICK]

[user]абориген[/user], Дети не оценят кожаный салон и прочие понты Зато им нравится скорость и проходимость.
На последнем фото двигатель XTMR-006 - китайский аналог небезызвестного вентиляторного движка от AUDI. Заявленная мощность 500 Вт. По поводу примененного движка XTMR-007-трудно сказать насчёт реальные там 250 Вт или нет, но на холостых оборотах двигатель потребляет 1.2 А при 13.3 В, мне он показался экономичным, а машинка прёт неплохо, при этом под нагрузкой нагрев двигателя сильный, один раз даже лаком от обмотки завоняло.
  Кстати, по поводу двигателя XTMR-006, вопрос к тем, кто использовал этот движок: На холостом ходу этот двигатель потребляет 5.8А при 13.3 В, т.е. порядка 80 Вт. это нормально?

[абориген]

 Нормально, это где-то 84% КПД что весьма не плохо, например газелевский 250вт жрёть около 3А пока новый, потом падает до 1,8-2,2 наверно притираются щётки и подшипники.
А нагрев это нормально:
1- двигло стоит в пластиковой коробке без вентиляции, я именно поэтому во всех китайцах выносил движки из корпуса, на последнем использовал металлические гильзы для защиты и охлаждения. 700-метровый бросок по полю вызывает слабый нагрев моторов.
2- Так-же надо учесть что у вас ось неразрезная и поэтому существенная нагрузка в поворотах и на кочках.
3- у вас просто регулятор оборотов, а я исползую исключительно стабилизаторы тока что в принципе не даёт двиглу выйти из номинальной мощьности и при старте и при подъёмах/гряземесе.

[FUNTICK]

[user]абориген[/user],
2) Ось неразрезная, но привод только на одно колесо. Там видно, что одно колесо зажато шайбами, а другое нет.
3) Полностью согласен, но, в случае со стабилизацией тока, мы потеряем мощность при большой нагрузке на колеса. Хотя я уже рассматриваю установку измерительного шунта с усилителем и подключение его к ЦАП. Но это уже будет явно другой контроллер, более навороченный, полномостовой.

[FUNTICK]

Продолжил модернизацию детского джипа. Поставил двигатель XTMR-006. Зубчатый шкив проточил под диаметр 12.1 мм, намазал вал локтайтом и посадил шкив до упора. Думал, что из-за короткого вала шкив в итоге сорвет, т.к. вал входит в ступицу шкива всего на половину, а остальное висит в воздухе, но локтайт- это просто чудо клей!




Через сутки машина поехала уже на новом движке.



При первом тестировании я сел в машину сам и наложил в неё кучу инструмента, и при заезде в горку машина вдруг резко рванула вперед на максимальной скорости, хорошо, что успел её отключить главным выключателем. Оказалось, что когда я поддал газку в горку, пробило ключ управления двигателем (IRFB4310),  не выдержал тока. Движок просто монстр какой-то: провода 2.5 кв.мм чуть не лишились изоляции, когда ребенок покатался 5 мин. по траве. Пришлось перекладывать проводку. Длинные провода -10 кв.мм, короткие - 6. Ключ заменил на два параллельных IRFB4310. Поставил аккумуляторную сборку из 4 шт. AMP20M1HD-A (13.2В 20 А*Ч). До двигателя под нагрузкой доходит только 10 В . Похоже, что много падает на контактах 2-х реле реверса и главном реле.
Машину невозможно остановить- если упереть её в препятствие, то начинает прокручиваться ведущее колесо на любом покрытии! Если её продолжить нагружать, чтобы увеличить сцепление, то срабатывает автомат защиты (25А). С места машина стартует с проскальзыванием колеса, если педаль нажать "в пол". Скорость по ровной дороге и полностью заряженной батареи порядка 12 км/ч. Запас хода - 10 км, если ехать спокойно, если пришпоривать и лазить по канавам, то пробег уменьшается. Передаточное отношение 20.8 : 1. Машина преодолевает достаточно крутые подъемы (20 гр.), но на очень крутых машину разворачивает, сносит в бок из-за того, что привод только на одно колесо. Зимой попробую задействовать второе колесо для большей проходимости. Думаю, что на этом модернизацию прекращу. Это максимум, что можно сделать в таком пластиковом кузове, его и так гнет, когда газу поддаёшь . Если кому-то будет интересно, могу выложить принципиальные схемы управления двигателем.

В общем, я понял, что 12 вольт хорошо, а 48 или 60 лучше . Решил я делать новую машинку на асинхроннике Порылся у себя и нашел вот такой движок:





Буду советоваться со спецами по перемотке- можно ли его перемотать "славянкой" на 3 фазы.

[big17]

Решил я делать новую машинку на асинхроннике Порылся у себя и нашел вот такой движок:...

О как, 2.2 КВт! 
Серьезная машинка должна получится!  У меня на 1.5 Квт стоит (которая уже по габаритам оку переросла и не хочет останавливаться) 

[FUNTICK]

[user]big17[/user], Решил этот движок не потрошить. Будет однофазным. Думаю купить сгоревший импортный мотор с медным ротором класса IE2 и его перемотать - если уж делать, то сразу хорошо.
Кстати, 2.2 кВт не так уж и много для большой прогулочной машинки! Я тут посмотрел как мой сын отжигает на этой пластмассовой и понял, что 2.2 ему не хватит Задумался над тем, как реализовать привод на оба задних колеса: поставить два движка или мудрить с мех. дифференциалом? У двух более слабых движков получается хуже КПД, чем у одного, но в два раза мощнее. Что посоветуете?

Как и обещал выкладываю схему управления двигателем и файл прошивки для меги.




Машинка проехала уже более 50 км.

[big17]

Обратил внимание на шкивы и ремни... Тоже подумываю перейти на них, а то цепной привод и звездочки - очень шумные.

[FUNTICK]

Обратил внимание на шкивы и ремни... Тоже подумываю перейти на них, а то цепной привод и звездочки - очень шумные.

Мне очень понравилась работа ременной зубчатой передачи. Тихо, высокий КПД, удобство. Цепь хорошо себя ведёт на низких оборотах и больших моментах. Также цепь есть смысл использовать, если предполагаются тяжёлые условия работы- пыль, грязь, вода. Только следить за ней нужно чаще- чистить, смазывать.

[DIVAS]

[user]FUNTICK[/user], А какой контроллер Вы собираетесь использовать для питания асинхронника, пусть даже перемотанного на низкое напряжение?
Или Вы будете делать свой контроллер?

[FUNTICK]

[user]FUNTICK[/user], А какой контроллер Вы собираетесь использовать для питания асинхронника, пусть даже перемотанного на низкое напряжение?
Или Вы будете делать свой контроллер?

Делаем свой контроллер на AT32UC3C1512C. Если интересно, можем сделать под заказ с требуемыми параметрами.

[DIVAS]

Делаем свой контроллер на AT32UC3C1512C. Если интересно, можем сделать под заказ с требуемыми параметрами.

Разумеется, интересно. Особенно векторное управление. Буду с интересом наблюдать за Вашим проектом, т.к. тема применения асинхронников на мелком транспорте меня давно интересует.

[FUNTICK]

Перенёс из темы про контроллер:
У нас была немного снежная погодка , дети поехали на тарантасе кататься, пришлось грузить машинку чтобы ехала. Ехали на среднем токе 50 A . заполнение ШИМ было порядка 70-80%, судя по положению педали. Движок ощутимо нагрелся за 15 мин поездки, наверное, китайцы на проволоке сэкономили. Транзисторы еле тёплые- градусов 35. Ну и аккумуляторы радуют. После свинца просто "небо и земля"

Опять же на тему привода цепь vs ремень, что было бы с ремнем, даже представить не могу. Еще раз убедился в правильности выбора цепной передачи для наружного привода.

[FUNTICK]

Продолжаю испытывать контроллер, а дитё - убивать машинку

Небольшой фотоотчёт о натурных испытаниях контроллера.

Подключение контроллера к машинке:


Установлена вторая педаль для тормоза:


Контроллер занял своё "боевое" место:


Две батареи соединены последовательно для получения напряжения 26 В (после зимних покатушек у машины разбит бампер и контейнер от аккумулятора):


Машинка и контроллер готовы к испытаниям:


Ограничение тока установлено на уровне 25 А. Напряжение питания - 26 В.

Поехали!




В результате испытаний было выявлено следующее:
1) При среднем токе через двигатель 30 А и более, очень желательно установить кулер на радиатор контроллера. Температура радиатора без кулера доходит до 70 С. Датчик температуры работает чётко, включает и отключает кулер с гистерезисом в 10 гр.
2) Рекуперативное торможение показало себя весьма неплохо. Тормозить стало плавно и комфортно, плюс подзарядка батарей.
3) Двигатель XTMR-006 после непрерывной езды в течение 15 мин на токе 20-25 А при напряжении 26 В нагрелся так, что на нем можно было жарить шашлык , что весьма кстати во время праздников . Не годится он для длительного форсированного режима.
Скорость машинки в таком режиме доходит до 22 км/ч. Дитя пищит от удовольствия- надоело ему медленно ездить!

Никаких сбоев и нарушений в работе контроллера за 3 дня испытаний пока не выявлено

После праздников добавим ещё пару полезных функций. Одна из них- настройка начального уровня ШИМ для газа и тормоза,в процентах от полной шкалы, всего 5 уровней 5%, 10%, 15%, 20%, 25%. Сейчас только 20% и в случае с удвоенным напряжением минимальная скорость слишком высока. Также изменится алгоритм работы "умного реверса"- после переключения направления двигатель будет сразу обесточиваться до полной остановки и только потом можно будет снова тронуться, предварительно полностью отпустив газ.

P.S. Очень удобная "фишка" - устанавливать ограничение тока перемычками в полевых условиях. Когда мелкая садится с братом в машину ставлю 5 А, и они едут спокойно - 5-7 км/ч даже с "тапкой в пол", когда ей надоедает, и она слезает, а старший хочет погонять, ставлю 25 А и -вперед!

Решили с дитём на "дальняк" съездить, он - на машинке, я - на велике Ограничение поставил -25 А, что при 27 вольтах, даёт 675 Вт вкачиваемой в движок мощи. После 5 километров пришпоривания на 26 км\ч против ветра я начал отставать , оказывается машинка по ровному асфальту едет очень резво!  10 км проехали с одной остановкой. Китайский движок начал вонять Помогло принудительное охлаждение.

Убийца "ГАУЧО"

[big17]

Установлена вторая педаль для тормоза:

А что за педальки использовали?

В целом - отличный результат, просто супер! 
Кстати, на следующий год уже, похоже, тесновато будет в этой машинке... надо следующую будет строить 

[Александр CRV]

[user]FUNTICK[/user], какая у Вас сейчас емкость батарей, какие батареи сейчас и на сколько хватает ребенку для покатушек заряда? Ну не считая рекордных заездов а так типа обычная эксплуатация.

[FUNTICK]

[user]big17[/user], Педали от машины ВАЗ "Калина",  "Гранта"  Например, http://www.avtoskazka.com/catalog/vaz/pedal/pedal_gaza_jelektronnaja_vaz_1118_v_sb._bosch__111831108500_-39928.html
В авто49 щас стоит 890 руб.  Неубиваемая вещь! Водой заливали, снегом засыпали- работает

Насчёт тесной машинки- я не думал, что она второй сезон будет жить! Дитё убивает её как может, но она не дохнет! И всё-же, не смотря на это, коленки у него всё ближе к ушам . Хочу сделать что-то серьёзное, но времени пока нет. Хотя на трубу 20 х 30 уже поглядываю.
Покрутил асинхронники, почитал и решил от них отказаться, КПД и размер не радует. Хочу сделать IPMSM. Уже с токарем и фрезеровщиком договорился. Читаю теорию.