Электромобили своими руками

Приветствую всех форумчан!
Несколько лет читаю ваш форум, надо отметить, что он вполне содержательный, что не всегда встретишь в Интернете из-за обилия болтовни, в этом заслуга администратора Андрея и других модераторов. Также хочу отметить активную агитацию за электромобили Игоря «licc», статьи которого я читал еще задолго до создания этого форума. Еще большой респект Александру «batiskaf» за прекрасное пошаговое изложение реализации переоборудования таврии в электромобиль. Именно благодаря его теме меня и занесло на ваш форум. Все это время я не регистрировался, но периодически его мониторил, сейчас пришло время поделиться описанием своего проекта – выхожу из тени!
Писать буду подряд короткими сообщениями, пока все не выложу на суд общественности. Если что не так, пускай опытные форумчане меня поправят!

Множество людей живут в городах или пригородах, и регулярно ездят на работу на автомобиле. Расстояние от дома до работы, как правило, в пределах 25 км. Основной пробег автомобиля наматывается именно в этих циклах езды от работы до дома. Но иногда необходимо съездить и на большее расстояние – например в соседний город за несколько сотен километров.
Известно, что в условиях города электромобиль расходует меньше энергии на пройденный километр пути, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Кроме того, электроэнергия в расчете на единицу дешевле того же количества энергии, полученной из жидкого топлива. Суммируя эти два фактора, получаем снижение затрат на потраченную в городе на км пути энергию примерно в пять раз. У электромобиля есть и другие преимущества, на которых я не буду концентрировать внимание.

[spoiler] читать дальше

Основным недостатком электромобиля является высокая стоимость аккумуляторов, которая усугубляется необходимостью иметь емкость, достаточную для пробега более 100 километров для универсального электромобиля. Для городского электромобиля можно вполне обойтись емкостью аккумулятора, достаточной для поездки на работу. Однако перспектива остаться посреди дороги с севшим аккумулятором не самая радужная.
Очевидным выходом из этой дилеммы стал бы гибридный автомобиль с независимыми системами, способный ездить на электричестве и подзаряжаться от розетки в городе, но также заправляться и ездить на бензине. Эту концепцию воплотила немецкая фирма «AUDI» в конце 80х, предложив автомобиль «AUDI DUO». Взяв за основу «AUDI QUATRO» немцы оставили привод от ДВС на передние колеса, а на привод задних колес установили электромотор. Однако проект заглох.
Независимый электропривод можно также выполнить с помощью мотор-колес, установленных на задней оси переднеприводного автомобиля, но большая неподрессоренная масса таких колес плохо влияет на управляемость, комфортность и вдобавок на плохой дороге ничего не стоит запросто повредить такое колесо на яме, плюс обилие влаги и грязи рядом с мотором не будет ему на пользу.
Еще одно решение предложено американцами в виде установки электродвигателя в разрез карданного вала и применяется на рамных автомобилях, ввиду больших габаритов электромотора и отсутствия кпп между ним и колесами такое решение затруднительно на небольшом городском автомобиле.
Серийные гибриды, типа «тойоты приус» хоть и способны ехать на одном электромоторе, но скорость серьезно ограничена, емкость аккумулятора тоже ограничена, в добавок к этому сам автомобиль сложен и дорог.
Вот я и решил попробовать создать небольшой гибридный автомобиль, с независимыми системами, переделав малой кровью рядовой автомобиль с передним приводом.

Электромобилями я интересовался давно, но реализовывал другие проекты и всерьез что то электрическое делать не планировал. Однажды в сети я натолкнулся на мотор от «GOLDEN MOTOR», который отличался малыми габаритами и относительно высокой мощностью, нашел я также проект батискафа на начальном этапе, когда он еще через кирпич переезжал. Его опыт показывал, что для города мотора подобного типа полнее достаточно, к тому же мне было известно, что небольшой автомобиль потребляет при движении по трассе со скорость 100 км/ч около 15 кВт, что гораздо меньше номинальной мощности двигателя внутреннего сгорания. Очень соблазнительно было установить такой электрический мотор вторым параллельно двигателю внутреннего сгорания и пользоваться им при езде по городу. Но как это сделать?
Бросается в глаза при взгляде в подкапотное пространство бюджетного переднеприводного автомобиля определенная пустота над коробкой переключения передач рядом с двигателем, там вполне достаточно места для электромотора. К тому же многие пятиступенчатые коробки передач таких машин имеют конструкцию, состоящую из двух корпусных деталей и задней крышки, под которой скрывается пятая передача. Но в таком же корпусе могут размещаться и четыре передачи, пятая необходима только при движении на высокой скорости на трассе, и для преимущественно городского автомобиля по сути не нужна. Вот с обратной стороны кпп удобно подвязаться к коробке и сделать передачу на электродвигатель.
Вариант с генератором, переделанным в электродвигатель, установленным над коробкой и передающим вращение на вторичный вал КПП реализовали в Харьковском автодорожном институте на таврии – пикап. Их автомобиль разгонялся до 40 км в час, после чего подключался двигатель внутреннего сгорания. Из-за исключения передач из работы, на электродвигатель и ременную передачу приходится большая нагрузка, также затрудняется движение автомобиля в гору.
В результате я решил делать передачу от электродвигателя с дисковым ротором на первичный вал КПП. Связь осуществляется зубчатым ремнем. Это решение я запатентовал, так как не нашел ничего подобного у других.

Сама по себе идея может вполне оказаться неработоспособной, поэтому для доказательства работоспособности ее нужно реализовать на практике, что собственно является нетривиальной задачей, этим она меня и зацепила.
Как то не суждено мне было родится миллионером, поэтому на реализацию этой идеи из разряда хобби денег планировал выделять по минимуму, да к тому же параллельно было еще несколько мелких проектов, решение вопросов с жильем, ремонтом и прочая бытовуха. Что ж минимум денег – максимум осторожности – иду мелкими шагами и затратами, чтобы потом не жалко было потраченных средств, в случае неудачи.
На момент начала проекта я был пешеходным сиротой, что поделать – новое жилье важнее машины, но какие – то колеса все равно были нужны. Можно было совместить приятное с полезным - купить дешевый автомобиль, ездить на нем, а заодно проводить эксперимент по переоборудованию в гибрид. Для себя решил, что оптимальным будет ВАЗ-2108, так как машина легкая, для меня с женой там места вполне хватит, перевозить грузы тоже можно и внутри и снаружи на багажнике.
До покупки машины была приобретена половинка корпуса переднеприводной кпп ВАЗ для замера присоединительных отверстий. Ременная передача, также требовала предварительного расчета и поиска комплектующих, в результате были найдены и зубчатые шкивы и усиленный зубчатый ремень, превосходящий типовой ремень ГРМ в 3,5 раза по передаваемой мощности. Все эскизы и расчеты я выполнял на компьютере. Предварительная компоновка выглядит так.

Уже после получения мной патента появилась информация, что у американцев реализуется подобная идея. Фирма Ashwoods, известная мне своей разработкой «RWD Hybrid Drive System» - т. е. система заднеприводного гибрида, показала свою перспективную разработку «FWD Hybrid Drive System» - т. е. система переднеприводного гибрида, но подробностей не раскрыла.

Уж очень она на мою трансмиссию похожа, хотя там, наверное, внутри шестеренки а не шкивы! Значит верной дорогой идем!
Дополнительно появилась интересная статья на сайте фирмы echo-automotive c экономическим обоснованием их системы в виде набора «echo-drive» для переоборудования в заднеприводный гибрид серийных автомобилей. Вкратце суть статьи сводится к тому, что намного выгоднее для потребителя переоборудовать существующий автомобиль в заряжаемый гибрид, выполненный из имеющихся промышленных комплектующих и с необходимым именно ему числом батарей, чем приобретать готовый гибрид или электромобиль. Эта статья дополнительно добавила уверенности в правильном выборе.

Реализация схемы с электродвигателем, соединенным с первичным валом КПП затрагивает работу синхронизаторов КПП, т.к. увеличивается момент инерции, приведенный к первичному валу. Предварительные прикидки показывали увеличение момента инерции в 1,5 – 2 раза по сравнению со стандартным, следовательно, передачи должны были включаться с задержкой. Для опытной проверки решено было сделать инерционный макет электродвигателя и ременной передачи, а заодно посмотреть как поведут себя комплектующие на реальном автомобиле, как войдут в моторный отсек.
Корпус электродвигателя был сделан из дерева, но внутри поместился маховик по размерам соответствующий диску электромотора. Корпус кожуха трансмиссии вырезан лазером из стального листа, обрамление корпуса отфрезеровано из пластика. Получился такой макет.

И еще вид сверху.

Ребята, я с удовольствием отвечу на ваши вопросы, но с задержкой, задавайте их, но дайте мне пожалуйста возможность изложить всю историю пошагово до текущего состояния, тогда многие вопросы отпадут сами собой! Я еще только учусь писать на форум, к тому же картинок и информации много, а написать хочу поподробнее и без ошибок.

Как раз к этому времени я приобрел автомобиль – карбюраторный ваз 2108, 1990 года выпуска с двигателем 1,3 литра и четырехступенчатой КПП. Стандартный моторный отсек требовал доработки.
Вот что было под капотом купленной машины:

А это укрупнено пространство под будущее расположение электромотора:

Сразу стало видно, что разработчики свободное место не экономили и насовали в него кучу вспомогательных агрегатов! Как выяснилось, электродвигателю и трансмиссии мешают аккумулятор с площадкой, катушка зажигания, и ее кронштейн, термостат, похожий на диковинную корягу, его патрубки, торчащие во все стороны, вентилятор радиатора, который тоже рядом, и не к месту, втягивающее реле стартера и трамблер!

Все эти агрегаты надо было переносить.
Для начала я перенес аккумулятор на правое крыло, раньше там был бачок омывателя, его я снял, а потом установил на левое крыло. Площадку аккумулятора с левого крыла я вырезал, на правое крыло сделал новую площадку с калиновской планкой крепления.

Катушка зажигания была перенесена на кронштейн, закрепленный на чашке правой амортизаторной стойки. Старое крепление катушки внизу было срезано.

Очень мешал корявый родной восьмерочный термостат со всеми патрубками, ему была найдена замена – компактный термостат от Лады Гранты. Он подошел как родной!

Вентилятор радиатора на ВАЗ-2108 штатно располагается слева, он мешал, поэтому я заменил рамку, на которой крепится вентилятор на кронштейн от впрысковой классики, который позволил сместить вентилятор вправо.

Немного изменив положение трубок системы охлаждения, получил гораздо больше свободного пространства под электромотор.

В своем порыве оптимизации подкапотного пространства я так разошелся, что поначалу, было, хотел удалить весь трамблер с приводом вспомогательных агрегатов и перейти на электробензонасос и микропроцессорное зажигание, а на месте трамблера оставить заглушку как на впрысковом моторе.

Но прикинув затраты, и оценив освобожденное пространство под капотом, решил пока трамблер оставить.
Далее нужно было загонять автомобиль на яму и заниматься установкой макета привода и параллельно провести некоторый ремонт машины – она же старая - ремонтировать по любому надо, а не только издеваться над ней!

Приветствую вас на форуме, сразу видно человек не только теоретик а занимается делом., и уже много делает для осуществления своей идеи. Конечно разработка может и не совсем удачная но кто знает что может получиться после преодоления некоторых технических трудностей. Но автор похоже их вовсе не боится, хорошо к ним подготовлен и я конечно же поддерживаю его и хочу пожелать удачи С удовольствием буду наблюдать за проектом и помогу чем смогу.

...блин,а я сидел "в засаде",чтобы при случае "поумничать" по поводу того,что без процедуры
устройство не влезет,но как оказывается автор "не пальцем делан" ,уважаю! Но мне кажется,что крышка распределителя полюбому будет мешать (визуально по фото макета задняя часть эл.мотора практически
вровень с плоскостью разъема КПП). Хотел-бы ошибаться,но...
И ещё - шкив с ремнём пройдёт впритирку к лонжерону,и если ширины ремня будет не хватать для передачи нужного
момента, то "расширять" габарит рем. передачи врядли получится,что тоже нерадует...
Кстати - переход на МПСЗ не так уж и дорог (правда шкив от инж. стоит как чугунный мост ) , но эффект
оправдывает затраты - двиг. работает гараздо эффективнее и оптимальнее!

Если крышка трамблера действительно будет мешать, то самым дешевым вариантом будет переход на двухкатушечную систему зажигания с двухканальным коммутатором или двумя одноканальными.

Проект и неинтересный на сайте голден мотор у них есть такая картинка
именно так они и рекомендуют делать гибрид как и вы