Схема управлением двигателя для электромобиля

Схемы управления электромобилем или электромобиль своими руками

Все чаще мировые автопроизводители обращают свое внимание на автомобили с электрическим приводом. Если раньше это были лишь небольшие городские авто, то сейчас на электрическом приводе строятся настоящие суперкары с несколькими сотнями «электрических» лошадиных сил под капотом. В статье рассмотрим основные принципы управления и устройства электромобиля.

Основой для всех электромобилей служат аккумуляторные батареи (батареи устанавливаются даже в машинах с гибридным приводом) и электрический двигатель. Естественно, что для управления современными электронными системами необходим микроконтроллер, который в зависимости от сигналов задания и управления регулирует скорость вращения электродвигателя. Для задания скорости автомобиля с электрическим приводом, в простейшем случае применяется потенциометр.

К электрической части машины также предъявляются определенные требования. Во-первых, это мощность и количество приводных электродвигателей. Здесь возможно несколько вариантов реализации. Самая простая схема – один электродвигатель мощностью в 5…10 кВт. Самый сложный вариант – по одному электродвигатели на каждое колесо. Подобная конструкция уже давно применяется на самосвалах большой грузоподъемности. Во-вторых, исходя из применяемого количества электродвигателей и с учетом потребляемой ими мощности, необходимо выбрать количество аккумуляторных батарей. При этом стоит учитывать, что чем больше батарей будет установлено в автомобиль, тем тяжелее он окажется, что отрицательно скажется на динамике и дальности езды автомобиля. При чересчур малом заряде аккумуляторов дальность поездок также будет ограничена.

Некоторые умельцы переделывают уже серийные авто с двигателем внутреннего сгорания и устанавливают в них электродвигатели. Сделать электромобиль своими руками, пусть и не с самыми выдающимися характеристиками, под силу каждому. Сейчас же попробуем разобрать, наверное, самую сложную часть электромобиля — систему управления на микроконтроллере.

Возможность управления электромобилем – основная задача, которую обеспечивает микроконтроллер. Если электродвигатель напрямую подключить к электродвигателю, то он будет вращаться практически на максимальных оборотах (скорость вращения определяется нагрузкой). Вариант с реостатным управлением электромобилем (аналогичная технология применяется в городском электрифицированном транспорте старых образцов) рассматривать не будем, так как потери в этом случае слишком велики.

Лучшим вариантом для управления скоростью вращения электромобиля, сделанного своими руками, будет управление с помощью изменения напряжения питания электродвигателя. Для этого необходимо собрать достаточно простую схему на базе микроконтроллера.

Помимо микроконтроллера схема содержит импульсный генератор для задания частоты вращения, переменный резистор и силовую часть (формирует напряжение на электродвигателе).

Выше приведены две принципиальные схемы системы управления электромобилем. Принципы действия этих схем похожи, однако построены они на различной элементной базе. Если нет желания изготавливать схему самостоятельно, то возможно купить уже готовый преобразователь.

Читайте также: Быстро потемнело масло двигателя

Всего комментариев: 0

Cхема электромобиля: какая она и с чем ее едят?

Классическая схема электромобиля включает в себя высоковольтную аккумуляторную батарею, электродвигатель и устройство управления (контроллер). Электродвигатель может быть либо монотипный, либо для каждого ведущего колеса отдельно. Устройство управления предназначено для управления энергией АКБ и подачи ее к электродвигателю.

При разработке первой схемы электродвигателя считалось, что это будет последняя схема, а сам автомобиль будет предельно прост по сравнению с автомобилями, оснащенными ДВС. Считалось, что модернизации электромобилей сведутся лишь к усовершенствованию АКБ и электродвигателя. Однако, при создании трехзвенной схемы электромобиля возникли проблемы с устройством управления.

Кроме того, несовершенной стала аккумуляторная батарея, точнее процесс ее зарядки. В результате пришлось жертвовать главным плюсом электромобилей – экологичностью. Чтобы сохранить экологические показатели пришлось вносить изменения в классическую схему электромобиля, а точнее искать новый тип источника тока. Были опробованы солнечные батареи, щелочные аккумуляторы и даже топливные элементы. Они предназначены для того, чтобы превратить энергию химической реакции в электрическую энергию. Топливные элементы имеют сравнительно небольшие габаритные размеры и вес, что позволило уменьшить габаритные размеры и самих электромобилей. Однако, такой тип энергии не нашел широкого применения из-за своей высокой стоимости.

Шло время – схемы электромобилей совершенствовались. Было решено установить на электромобиль обычный двигатель внутреннего сгорания. Однако работать двигатель будет не на ходовую часть, как в обычном автомобиле, а на мощный электрогенератор. Данный генератор через устройство управления, коробку передач и электродвигатель связан с ходовой частью электромобиля. Кроме того, возможна и немного усовершенствованная схема электромобиля данной модификации, когда на трансмиссию будут действовать два двигателя – электрический и внутреннего сгорания. В результате стремление уменьшить габаритные размеры электромобиля потерпело фиаско. Новая схема электромобиля не только имела большие габаритные размеры, но была сложной по сравнению с первой схемой электромобиля. Однако она позволила получить несколько режимов работы двигателя.

Во-первых, так как двигатель работает на генератор, последний получает три режима работы – холостой ход, режим средней и полной нагрузки. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания может работать в стационарном режиме, то есть с постоянной частотой вращения коленчатого вала. Это позволило добиться не только снижению расхода топлива, но и заметному улучшению экологической составляющей показателей электромобиля.

Во-вторых, двигатель внутреннего сгорания работает не только на ходовую часть автомобиля, но и на зарядку аккумуляторной батареи, что убрало необходимость зарядки батареи на специализированных станциях, так как заряд идет от генератора. В таком случае автомобиль даже режиме города может работать от аккумуляторной батареи.

При этом даже при торможении будет происходить рекуперация энергии, то есть возвращение части энергии. Теперь водителю нет необходимости волноваться о том, доедет ли автомобиль до зарядной станции. В любой момент он может перевести работу электромобиля из режима электродвигателя в режим двигателя внутреннего сгорания.

Учитывая все ошибки изменения схем электромобилей, в настоящее время применяется именно последняя схема. Применительно к данной схеме, современные автомобили принято называть не электромобилями, а гибридами.

Управление ходовой частью детского электромобиля

В настоящее время на рынке представлены различные детские электромобили, с разным соотношением цена/качество, с разными габаритными размерами и пр. Однако они весьма дороги и не всегда удовлетворяют всем требованиям покупателя. В этой статье будет рассказано о том, как можно доработать электропривод такого автомобиля.

Сформулируем основные требования к детскому электромобилю:

электромобиль предназначен для обучения правилам дорожного движения, а также получения начальных навыков вождения с соблюдением правил дорожного движения для детей 5-9 лет, на специально оборудованных площадках:

скорость движения фиксированная - 10. 15 км/ч:

время непрерывной работы - 5 ч:

возможность движения передним или задним ходом:

возможность небольшого изменения скорости движения:

безопасность:

комфорт и удобство.

Автор обращает внимание только на схемотехнику и электронные компоненты и не будет останавливаться на конструкции, как составных частей электромобиля, так и на конструкции самого автомобиля.

Управление ходовой частью

Ходовая часть выполнена на базе комплектующих, которые поставляет НПФ «Электропривод» (г. Санкт-Петербург). Это функционально законченный привод шагового двигателя, который включает в себя: шаговый двигатель с редуктором FL86STH65-2808AG и блок управления SMSD-4.2. В нем уже реализованы необходимые функции для ходовой части: вращение вала шагового двигателя с заданием направления вращения (реверс): изменение скорости вращения вала и пр. Причем шаговый двигатель может поставляться с разными редукторами, что значительно упрощает разработку ходовой части. В табл.1 приведены технические характеристики шаговых двигателей с редукторами серии FL86STH65-2808AG.

Для увеличения крутящего момента можно применить два (три) подобных шаговых двигателя с необходимыми редукторами. Рассмотрим ходовую часть на базе одного FL86STH65-2808AG. Принципиальная схема ходовой части показана на рис.1 .

Блок управления SMSD-4.2 предназначен для управления работой шаговых двигателей с максимальным током питания каждой из фаз двигателя не более 4,2 А по заданной программе.

Основные функции SMSD-4.2:

запись управляющей программы в блок с помощью ПК и выдача кодов управляющей программы в ПК

управление работой ШД в режиме контроллера по программе, хранящейся в памяти блока, установка скорости, режима дробления шага, величины перемещения, направления вращения вала ШД, получение ASCII команд от ПК и управление ШД по сложному алгоритму (программа записывается в энергонезависимую память блока)

работа в режиме драйвера с набором стандартных логических сигналов уровня ТТЛ «ШАГ», «НАПРАВЛЕНИЕ» или задание двухфазного квадратурного сигнала «ШАГ» - две фазы А и В, сдвинутые на 90° друг относительно друга

работа в ручном режиме - управление ШД с помощью потенциометра (задание скорости) и дополнительных сигналов «РЕВЕРС» и «АВАРИЯ»

синхронизация работы с другими блоками и устройствами:

имеется три дополнительных входа для приема сигналов от внешних устройств (датчиков) и один дополнительный выход для подачи сигналов внешним устройствам

возможность синхронизации работы нескольких блоков управления ШД

программное управление внутренним реле

работа с компьютером или в автономном режиме

функция поиска нулевой точки по отдельному датчику, позволяющая вернуть исполнительный механизм в исходное положение.

Основные технические характеристики блока управления SMSD-4.2 приведены в табл.2 .

На первой машине мы покатались два сезона (сейчас она пылится в гараже). По началу она казалась такая красивая, теперь же трезво оценив её вид, мы ужасаемся. Сын вырос, у него поменялся взгляд на эстетическую сторону машины, может какие еще причины, но машина-1 уже не подходила, а кататься хочется…Денег у родителей как обычно нет (нет мы не жадные, просто цены опять выросли). Короче, пора делать машину-2. Все тяготы создания автомобиля-2 можно почитать на сайте http://izh.2126.ru/forum/index.php/topic,15127.0.html Было несколько нюансов: 1. Машина должна быть максимально большая и мощная и одновременно входить в обычный лифт, проходить в двери обычной квартиры и быть легкой. 2. Потреблять мало энергии. 3. Быть красивой. 4. Другие несовместимые между собой требования. 5. Суммарная мощность двигателей – не менее 180 ватт. 6. Имея опыт машины-1 было решено – тормоза ОБЯЗАТЕЛЬНО. 7. Плавный «газ», т.е. нужна была электронная схема регулировки двигателей. 8. Колеса надувные.

Сначала были приобретены колеса. Колеса от обычной садовой тележки. Выбирались на вид, размер и ВЕС. Был сегодня на рынке и купил колеса для машины диаметра - 350 мм ширина - 80 мм вес - примерно 600 гр одно (т.е. на удивление легкое. что и нужно) два подшипника. За 4 штуки просили 2000 руб. отдали за 1800. ну просто нет слов. и эта зеленое создание (в смысле жаба). Ох. Чем больше дети, тем дороже игрушки. Теперь о грустном вскрыл колеса (которые купил за 450 руб за шт. ), посмотрел подшипники. Нет слов от негодования огромный люфт, некачественное железо (обычным гвоздем можно сделать глубокую царапину ), шумят при движении. отстой полный, а не подшипники придется тратиться и покупать 8 новых подшипников. А это дополнительные рублей 250. Да уж, Китайские подшипники это. ну короче не ожидал такого. Купил 8 подшипников 204 для колес, 4 - 101 для подвески, 3 - 100 для тормозов - всего отдал 290 руб. Подшипники удовлетворили - люфта нет и гвоздем не царапаются. Затем выбирались двигатели. Учитывая все накопленные знания и окружающую обстановку в сфере наличия на рынке двигателей, остановились на двигателях системы охлаждения от легкового автомобиля.

250 ваттные (очень заманчивые по мощности) от УАЗа или «Волги» не подошли по двум причинам. 1. дорого ( 1000 руб. штука). 2. потребляемый ток – довольно таки большой.

Остались 110 ваттные от ВАЗа, их то и купили по 450 руб. за шт.

После покупки двигателей стал вопрос, а как же будет передаваться крутящий момент на колеса?

После многочисленных экспериментов было решено, что резиновой лентой вырезанной из камеры легкового автомобиля.И потому бы на заводе у токаря были заказаны шкивы на колеса и на двигателя.Согласно отданному мной чертежу.Токарь МОНСТРАНУЛ и из листа железа с помощью станка и горелки сотворил вот такие шкивы.

Хочу предупредить тех, кто будет повторять мои деяния. Как оказалось, для плоскоременной передачи нужны БОЧКООБРАЗНЫЕ шкивы, иначе ремень выползает наружу со шкивов…переделывать я ничего не хотел да и несобирался и вышел из этой ситуации разрезав один широки ремень на 4 тонких

Что же делать с регулировкой оборотов двигателя, я не знал,но мои коллеги ( ser16 )по автоклубу ИЖ-2126 (http://izh.2126.ru ) подогнали замечательнейший вариант фирмы МАСТЕР_КИТ! http://www.masterkit.ru/main/set.php?num=306 ,а уж как его приспособить я придумаю. Заказал Регулятор яркости ламп накаливания 12 В/50 A - NM4511. попросили 250 руб. обещали привезти в течение двух недель максимум.

Этот регулятор работает в импульсном режиме, точно такой же режим на шуруповертах. Получил комплект управления двигателями. первые впечатления - И эта сопля будет управлять двигателями в 600 Ватт. Вот пока не сделаю и не убедюсь - не поверю.

Правда по советам наших ИЖевских гуру с http://izh.2126.ru ( B.Mike ), схема всего автомобиля была доработана под использование в качестве регулятора двигателей, добавленные некоторые элементы. Силовой транзистор был посажен на радиатор от процессора.

Руль….нужен был маленький руль…где его взять?

Всякие думки думали, но пришлось сходить на авторынок раскошелиться на500 руб. на настоящий спортивный руль от настоящего автомобиля.

Теперь об важном – тормоза. сначала задумывались дисковые от велосипедов, но их цена 1400 за один комплект . а так было бы вообще шикарно пришлось искать более дешевый вариант… и он был увиден на заводском 4-х колесном взрослом велосипеде - колеса тормозятся простым прижиманием планки к резине колеса сверху.

Теперь надо докупить фанеры, болтов еще, радиодеталей, датчиков… ну очень еще много всего и мелкого…А некоторое в нашем городе вообще не найдешь – приходится заказывать.Сварить педали…,купить краски, работы, жуть короче.