Электрический задний привод своими руками

Обновлено: 05.07.2024

Незаметно, но очень быстро электроника проникает в системы полного привода. Рассмотрим несколько современных схем, где электроны присматривают за ньютон-метрами.

На некоторых мощных спортивных автомобилях для лучшей управляемости муфты с электронным управлением встраивают не только между осями, но и между колесами. Однако это накладно, а потому на большинстве машин блокировку дифференциала имитирует электроника, прихватывая тормозными механизмами излишне быстрые колеса.

Эй, на корме!

Спустя десять лет после прописки полного привода на асфальте в его истории появилась следующая важная глава. Вписали ее японские конструкторы, создав активный межколесный дифференциал AYC (Active Yaw Control). В привод правого колеса встроены две зубчатые передачи: повышающие и понижающие скорость вращения. Включаются они многодисковыми сцеплениями по команде электроники поочередно — в зависимости от того, в какую сторону поворачивает автомобиль. В результате один вал может крутиться быстрее или медленнее другого. Как следствие вместо ожидаемого заноса получаем следование заданной траектории.

В зависимости от концепции автомобиля, активный дифференциал может обеспечивать точное управление в спортивных режимах или, напротив, работать на опережение, создавая максимальный комфорт и безопасность при вождении. Правда, такие конструкции сложны и недешевы, а потому реализованы лишь на дорогих моделях.

Порочащих связей не имеет

С появлением гибридов конструкции становятся… проще. По крайней мере в том, что касается полноприводных схем. Ведь можно сэкономить место и массу, удалив раздаточную коробку и карданный вал, а задние колеса обеспечит тягой электромотор. Причем совсем не обязательно делать его мощным — двух-трех десятков киловатт вполне хватит для движения полуторатонного автомобиля на малых скоростях и для помощи бензиновому или дизельному двигателю во время разгона или при движении по плохой дороге.

Больше инициативы

C такой конструкцией, во-первых, можно сохранить традиционную подвеску (а заодно и уровень расходов на производство — благодаря унификации с другими моделями), а во-вторых,у каждого колеса появляется индивидуальное точное управление тягой. А значит — ни к чему городить сложные трансмиссии!

С одной стороны, электроника обедняет технические решения, упрощая красивые и хитроумные механические конструкции. С другой — наоборот, раздвигает привычные рамки и дает возможность изобретать нестандартные схемы, пробовать иные подходы, совершать куда более смелые шаги. Не правда ли, в случае с полноприводными трансмиссиями это особенно показательно?

Часто к нам пишут как сделать электромобиль (либо любой другой колёсный транспорт), как рассчитать мощность мотора, ёмкости батареи. Решили написать статью, чтобы ответить на эти вопросы. Советуем сначала прочитать статью до конца, а уж потом переходить по ссылкам, чтобы охватить всё в целом и не утонуть в деталях.

BLDC-мотор (безщёточный безредукторный мотор на постоянных магнитах, требуемой мощности)
Контроллер такой же мощности. Контроллер - это сложное электронное устройство, которое:
- преобразует постоянный ток из батареи в 3-х фазный переменный для питания электродвигателя (мотор-колеса),
- является регулятором уровня мощности (скорости либо момента), подаваемой в мотор, в зависимости от положения ручки газа. .

Батарея (аккумуляторная батарея, собранная из ячеек и соединённых с БМС (платой защиты ячеек от презаряда\переразряда). Чаще всего используют тяговые литий-железо-фосфатные ячейки, которые выглядят так.
Управление:педаль газа либо ручка газа, тормозные рычаги (электронный тормоз), кнопка круиз-контроля (постоянная зафиксированная скорость), кнопка реверса (обратный ход). Педаль/ручка газа является обязательной, остальные - вспомогательные.

Какая средняя скорость планируется?
Какая максимальная скорость во время разгона?
Вес электромобиля (с батареей, водителем и пассажирами)?
Угол наклона дороги? Горная местность резко повышает требование в мощности мотора!
Площадь поперечного сечения автомобиля и его обтекаемость.
Диаметр колеса (от края покрышки до края) для правильного расчета коэффициента редукции (для тихоходных средств с редуктором).
Ускорение: Если Вам в гонках важен старт с места (к примеру, 100 км/ч за 4 сеунды). Для этих расчетов нужны другие формулы, будет в следующей статье.
Стиль вождения: спокойный\спортивный, городской\межгород.
Дальность пробега.

Расчёты по требуемой мощности электродвигателя (к видео ниже) выполнены на скорости 60 км/ч, с углом наклона дорожного полотна 0 градусов. Случай равномерного движения.

Сx=0,342 (коэффициент аэродинамического сопротивления);

S=2м 2 (площадь поперечного сечения автомобиля);

g = 9.81 м/с 2 (ускорение свободного падения);

m=1000 кг (масса автомобиля);

Fтр= 0,018 (коэффициент силы трения для асфальта);

V 3 -(куб скорости автомобиля в м/с); 60 км/ч =16,67 м/с (переводим скорость из "км/ч" в "м/с" делением на 3,6);

α= 0° (угол наклона дороги);

ρв=1,225 кг/м 3 (плотность воздуха).

W= g * Fтр * m * V *cosα + 0,5*Сx * S * ρв*V 3 + g * m * sinα*V

W = 9,8 * 0,018 * 1000 * 16,67*1 + 0,5*0,342 * 2* 1,225*(16,67) 3 + 9,8 * 1000 * 0 = 2940+1940+0= 4 880 Вт.

Это сколько чистой энергии надо затратить на передвижение. Часть энергии теряется по пути из батареи. По этому, поделим полученный результат на общий КПД (трансмиссии (~0,76), электродвигателя (~0,90), контроллера (~0,95)) приблизительно равный 0,76*0,90*0,95=0,65.

Фактически из батареи надо выдать больше энергии, пока передадим эту энергию на движение, часть потеряется в узлах (на трение, теплоотдачу).

Итак, 4880 / 0,65=7509 Вт - такую мощность должна выдавать батарея.

Итого для движения по ровной дороге со скоростью 60 км/ч требуется 7509 Вт мощности системы.

Для того чтобы понять, как мощность зависит от скор ости и угла наклона дороги, произведём вычисления в Excel-е и создадим графики (*):

(*) Здесь указана требуемая мощность, уже с учётом КПД (т.е. делённая на КПД)! Здесь сделано допущение, что КПД линейное, но на самом деле на низких оборотах КПД двигателя меньше, соответсвенно нужно больше мощности на низких оборотах. Напоминаем, это рачёт равномерного равнолинейного движения. Во время разгона и обгона, мощность потребляемая может увеличиться в 2 раза, благо BLDC-моторы можно кратковременно эксплуатировать с нагрузкой 200% от номинала!

1) Мощность на низких скоростях ведёт себя линейно, а при высоких, из-за увеличения лобового сопротивления добавляется часть в виде куба скорости.

2) Каждый градус наклона добавляет в среднем дополнительно 7% к требуемой мощности. Имейте в виду, что дорожные знаки с углом наклона указываются в %! Уклон в процентах - это тангенс угла наклона, умноженный на 100. Обозначает перепад высоты дорожного полотна в метрах на 100 метров пути по горизонтали. Уклон 100% соответствует углу в 45 градусов, 0% - 0 градусов, промежуточные значения: угол = arctg(0,01*уклон в %).

К примеру, наклон в 12% это 6,8 градусов, что даёт увеличение требуемой мощности (при прочих равных) на 23,5%!

Имейте в виду, эти расчеты для прямолинейного равномерного движения с оооочень медленным разгоном! Если нужна хорошая динамика разгона, то мотор нужно по мощнее, раза в 1,5-2!

И ногда просят посчитать "На среднюю скорость и среднюю дальность". Без точных входных данных (даже одного) посчитать не возможно - это математика!

В фильме представлен весь путь по электрификации Ниссан Микра (г.Пушкино, Московской обл.) из комплектов электрификации от Golden Motor 10кВт:

Возьмём другой случай и сделаем примерный расчёт ёмкости батареи (с большим округлением и с запасом), чтобы понять логику расчётов.

К примеру, есть коммерческий электромобиль, и мы посчитали что на скорости 70 км/ч будет потреблять из батареи 10кВт, то 100км надо ехать около 1,4ч (100/70)=> 1,4ч*10кВт=14000Вт*ч=14000 В*А*ч, т.е. нужно затратить 14 кило Джоуль энергии.

Тогда потребуется на батарею 48В - 16 ячеек 300Ah (каждая ячейка 3,2В=> 48В/3.2В=15, но чаще всего используется чётное число ячеек (так проще делать ряды), а именно 16 ячеек для литий-железо-фосфатных ячеек, но иногда используют 15). Для справки: БМС на 16S чаще распространениы и доступны, чем 15S, как и зарядные устройства к ним.

Одних ячеек будет на сумму 11 500$ + БМС (плата защиты ячеек от презаряда\переразряда) около 300$ + быстрая зарядка 300$ , итого батарея выходит более 12 тысяч $. Да, это самая дорогая деталь в электромобиле! В ТЕСЛА электрокаре батарея стоит более половины самой машины.

Имейте в виду, что батарею нужно брать минимум с запасом 20%, чтобы вы не встали на дороге, не доехав до дома\работы! Зимой батарея будет выдавать не полную ёмкость.

Либо можете из свинцовых собрать 48В-300Ач. Свинцовые будут в 2 раза тяжелее LiFePO4, циклов жизни будет всего около 200, что в 25раз меньше чем лифер (LiFePO4), скорость заряда свинца раза в 20 ниже.

Л ифер можно будет подзаряжать даже во время разгрузки\загрузки коммерческого электротранспорта. За 30 мин можно подзарядить около 6% батареи.

Свинец такой ёмкости будете заряжать самое быстрое 30ч , что не имеет смысла (день заряжаем, день едем)!

В среднем, по статистике, в городском режиме потребление электромобиля составляет 170-200 Вт*ч на 1 км.

Кроме того, если у вас машина с полным приводом, возможно переоборудование её в гибрид (ДВС+электро). Затраты при этом на батарею уменьшатся раза в 2, и потребление бензина тоже уменьшится раза в 2. Но об этом уже в следующей статье.

Ниже представлен оптросник из 2-ух вопросов, ответье нам пожалуйста на них: они очень важны для понимания какие моторы вам интересны, и в каком направлении нам двигаться.

Таким образом, именно этот автомобиль переделывают как во внедорожник, так и в другие виды тюнинга.

Содержание

Зачем это нужно?

Полный привод на ВАЗ 2108 своими руками вещь реализуемая, но вместе с тем достаточно сложная. Как правило, основная проблема возникает с подгонкой деталей заднего привода. Это неудобство автолюбители обходят по-разному. Обычно используют различные сборки из трансмиссии настоящих полноприводных внедорожников. Наиболее часто можно встретить 2 варианта подогнанной трансмиссии:

Причем первый встречается несколько реже. Ведь в целом на Нивах трансмиссия не может похвастаться идеальной работой и высокой надежностью.

Делают такие переделки обычно люди, любящие авто отечественного производства. Ко всему прочему сделать из обычного автомобиля настоящий внедорожник считается признаком высшего мастерства среди людей, увлекающихся тюнингом. Многие делают такие переделки для комфортного преодоления бездорожья. Конечно, для серьезного рейда такой автомобиль не подойдет, но просто полазить по грязи можно запросто.

Это достаточно сложный вариант для переделки. Но сделать с помощью комплектующих от Нивы внедорожник из 2108 вполне возможно. Для этого вам понадобятся следующие элементы конструкции:

Раздатка;
Кардан;
Мост задний.

Помимо этого потребуется куча болтов и некоторые мелкие элементы, также позаимствованные у Нивы. К ним можно отнести части тормозной системы и подвески.

Для этого придется обращаться к опытному токарю. Также придется прорезать дополнительное отверстие для рычага управления раздаточной коробкой. В итоге получается неплохой внедорожник.

Volkswagen Golf Syncro

Угловой редуктор;
Редуктор заднего моста;
Вискомуфта;
4 полуоси (ВАЗовских).

Этого хватит для сборки вполне работоспособного автомобиля для бездорожья. Особенностью этого типа передачи будет передача усилия на задние колеса через вискомуфту. Работает это следующим образом. В муфте находится силиконовая жидкость. При повышении нагрузки на задние колеса, она нагревается, ее вязкость увеличивается, и на них передается больше крутящего момента. Поэтому, несмотря на постоянный полный привод, крутящий момент, подающийся на колеса, в зависимости от условий будет разным.

Для крепления задних полуосей придется найти подрамник от Golf Syncro. Карданную передачу собирают из двух полуосей. От коробки крутящий момент передается с помощью углового редуктора, он передает через вискомуфту силу на задние колеса. Для крепления этих элементов придется использовать специальную пластинку. Ее должен сделать опытный токарь. Пожалуй, это единственное, что невозможно сделать в простом гараже. Крепится эта пластина с помощью болтов. Также следует сделать подвесное для самодельного кардана. Можно использовать стандартное от классики.

В итоге у вас получится отличный внедорожник. По ходовым качествам он не уступает многим легким внедорожникам. На такой машине можно спокойно ездить практически по любой грязи. Если все сделать правильно, то можно спокойно отправляться даже в серьезные походы.

Заключение

Для многих автолюбителей настоящими машинами являются именно внедорожники. Поэтому часто мастера делают полный привод на ВАЗ 2108 своими руками. Это позволяет насладиться бездорожьем, осознавая свое полное превосходство над владельцами заводских авто. Тем более, что сделать такую доработку можно без особых временных и физических затрат.

Многие в личку обращаются с вопросом как сделать им полный привод.
Сложно ли это и какие затраты будут необходимы.
Мне раньше приходилось отвечать что всё описано в моём бортовике.

Но уже давно и сам понимаю, что перечитать больше 24 его страниц с количеством тем, переваливших за 460 очень тяжело.
Поэтому решил создать именно такой пост, который касается используемых запчастей, агрегатов и видов работ при переходе с монопривода на синхро.
Когда всё окончательно уже будет установлено и подключено подкорректирую этот пост, а пока выкладываю на главную страницу ссылку на него.
Нажав его на главной странице моей машины вы сможете сразу найти требующуюся тему с интересующим вопросом.
Потому как предыдущие темы довольно подробно старался освещать с номерами всех деталей.
Так будет гораздо удобней и проще искать.
Скажу сразу.
Если у вас есть полностью укомплектованный донор с подобной подвеской перестановка будет гораздо проще, чем мне.
Мне приходилось всё буквально выискивать по крупицам.
Некоторые из запчастей до сих пор ищутся либо висят в заказе или доставке.

Тогда оптимистично я его назвал именно так.
Но сейчас вижу что оптимизма мало.
Мотор совсем плох.
Хотя к синхро-приводу он и не носит отношения.
Поэтому…
О концовку этой темы потом конечно подправлю, что бы пост был полностью о переходе на полный привод.
А пока оставляю его так как есть.

Если кто-то решит повторить — будет полезная инструкция по установке.
А для имеющих с завода такой привод — полезной инструкцией по ремонту.

И вот ещё прикупил синхро-подрамник.
От обычного отличается формой виброгасителя и расположением его кронштейнов.

Способ первый: гидрообъёмная трансмиссия

Французская компания Poclain Hydraulics (известная своей строительной техникой) предлагает всем желающим систему AddiDrive. В набор компонентов входят компактный гидронасос, навешиваемый на штатную коробку передач, а также 30-киловаттный гидромотор, с которым сблокированы дифференциал и полуоси. В обычных дорожных условиях гидропривод не активен, а задние колёса автоматически подключаются при пробуксовке передних на скоростях до 40 км/ч.

Как всё это работает? Насос создаёт напор рабочей жидкости, которая вращает гидромотор, позволяя реализовывать высокий крутящий момент на низкой скорости. Притом себестоимость гидрообъёмного полного привода вдвое меньше, чем традиционного механического, а подвеска и кузов остаются прежними. Впрочем, необходимо понимать, что гидравлика требует высокого качества изготовления и монтажа, а также квалифицированного обслуживания.

Способ второй: электрический привод

Способ третий: гибридная установка

Для превращения велосипеда в электровелосипед чаще всего используется кареточный электродвигатель или мотор-колесо. С помощью мотор-колес можно реализовать передний, задний или полный электрический привод. В зависимости от особенностей конструкции мотор-колеса бывают редукторными и прямоприводными.

Электромотор прямого привода не имеет редуктора и обеспечивает частоту вращения колеса, совпадающую с частотой вращения ротора. По сравнению с редукторными моделями, электродвигатели прямого привода:

более надежны, очень долговечны – из-за отсутствия трущихся деталей и шестеренок;
позволяют использовать рекуперацию – обратное превращение кинетической энергии движения в электроэнергию и восполнение заряда батареи при торможении без применения тормозных колодок;
производятся более мощными и тяжелыми – весом до 10 кг и более, мощностью до нескольких кВт;
более требовательны к толщине спиц, прочности обода, вилки и рамы, мощности батареи, надежности тормозов и остальных узлов;
при той же мощности обеспечивают на старте пониженный момент и меньшее ускорение;
при использовании мощного и тяжелого мотора – влияют на инерционность и маневренность велосипеда.

Как сделать электромотор для велосипеда?

Конечно, проще и надежнее купить готовый электромотор и установить его на велосипед. Но если вы увлекаетесь электросамоделками, можете соорудить мотор-колесо прямого привода своими руками. Для этого подойдет инверторный двигатель от стиральной машины-автомат LG с прямым приводом. Найти его на вторичном рынке – простая задача, но гораздо сложнее адаптировать приобретенный движок под мотор-колесо.

Мощность такого двигателя зависит от вместимости стиральной машины. Компания LG производит модели с вместимостью бака от 3 до 12 кг, с мощностью электромотора от 300 до 1000 Вт. Но выбрать электрический мотор подходящей мощности – это только первый и самый простой шаг. Далее предстоит его превращение в мотор-колесо с использованием ступенчатого подшипника и крепежного диска.

Основные проблемы при изготовлении самодельного МК

При изготовлении мотор-колеса придется столкнуться с несколькими недостатками:

Движок от стиральной машины по виду отличается от велосипедного электродвигателя. Он имеет только статор и ротор. У него нет подшипника и ступицы. Без барабанного вала, за пределами стирального узла, его проблематично установить и отцентрировать. Для использования такого двигателя на электровелосипеде понадобится ступичный подшипник и токарный станок, чтобы выточить посадочное гнездо.
Для статора необходимо сделать крепежное кольцо. Для этого понадобится лист металла и лазерный станок, в крайнем случае – фрезерно-сверлильный станок и болгарка.
На движке от стиралки неподходящая обмотка – алюминиевая, рассчитанная на напряжение 220 В. Нужно перемотать ее на медную и отрегулировать напряжение с учетом бортового напряжения будущего электровелосипеда.
В моторах от стиральных машин стоят ферритовые магниты. Их желательно заменить неодимовыми магнитами, что сопряжено с дополнительными расходами. К тому же,следует усилить чашу ротора кольцом из стали и создать систему замыкания для магнитных полей.
У чаши ротора со стиральной машины не предусмотрены выступы с отверстиями для установки спиц. Об их выполнении придется позаботиться самостоятельно. Поэтому спицовка самодельного мотор-колеса потребует немного больших усилий, чем установка его заводского аналога.

Купить или сделать самому?

Купить мотор-колесо проще и надежнее. Вам не придется проявлять сверхспособности для его изготовления и гадать, будет ли оно работать после стольких потраченных часов и приложенных усилий. Сделать самому – можно, если есть необходимое оборудование и опыт работы с электроникой.

Какой вариант выгоднее – зависит от того, что вы больше цените. Если вам дорого свое время, выбирайте и заказывайте МК с нужными вам характеристиками у нас. Но если хочется поэкспериментировать и сделать мотор-колесо собственного производства, можно рискнуть.

В предыдущей статье мы поделились историей из жизни наших заказчиков – об аренде электровелосипеда для жены.

Читайте также: