Как сделать самодельный электрический багги с мощным мотором

сборка самодельной багги
сборка самодельной багги

Всем привет.

Решили заняться с другом созданием мощного заднеприводного багги для езды по грунтовой дороге. Для себя определили, что разгон должен быть около 5 секунд до 100 км в час. В идеале выйти из 5 секунд. Строить по классической схеме, где сердце багги - это двигатель от ВАЗ нам показалось неинтересным. Долго думали, чтобы такое придумать и идея пришла сама собой. В свое время мы ездили с ним в Японию и уже там на выставках познакомились с входящими тогда в популярность электромобилями.

электромотор nissan leaf
электромотор nissan leaf

За основу Багги мы взяли электрический бесколлекторный мотор от Nissan. Его изюминкой является большой крутящий момент порядка 280Нм с самого начала оборота. Так как багги электрический, а нынче тренд ко всему электрическому добавлять "e", то и наш проект мы назвали еБагги.

В японском электрокаре установлен синхронный трехфазный электромотор мощностью 80 киловатт (109 л.с.) при 2730-9800 оборотов в минуту. Двигатель Nissan Leaf дает крутящий момент 280 Н·м. Паспортный разгон до 100 км/ч составляет 11,9 с. , а максимальная скорость авто равна 145 км/ч. При весе автомобиля значительно превышающим вес нашего багги. График

багги сравнение мощности и крутящего момента от оборотов двигателя
багги сравнение мощности и крутящего момента от оборотов двигателя

По графику сразу видно, что диапазон работы оборотов двигателя гораздо выше, чем у 1.6 литрового атмосферного собрата. В электромоторе от 0-10500 оборотов. У атмосферника 900-6500. Во вторых полка момента в 280 Нм доступна сразу с 0 оборотов и вплоть до 2700 оборотов и далее идет плавное уменьшение крутящего момента. Связано это с тем, что с ростом оборотов магнитное поле не успевает за скоростью мотора и его влияние на отталкивание ослабевает. Именно поэтому в любом электромобиле типа Теслы, Лифа, да и просто троллейбуса/трамвая вы чувствуете с самого старта пинок а потом плавное ускорение. А вот пик лошадиных сил доступен не сразу, но зато с 2700 и вплоть до 10 тысяч оборотов. Если посчитать площади крутящего момента и мощности, то они будут не менее в чем в 2 раза превышать площади атмосферного двигателя.

электробатарея Nissan leaf
электробатарея Nissan leaf

Один из самых дорогих элементов самодельной электробагги это высоковольтная батарея. Мы брали на разборке одну из самых недорогих. Основная задача это покатушки на даче и в деревне, никаких важных поездок по городу или межгороду не предвиделось. Цена батарейки с 6 делениями остатка емкости порядка 100 тысяч рублей. В нашей батареи остаток чуть более 60%, что с весом багги порядка 850 килограмм позволит кататься в районе 80 км по пересеченной местности. Мы хотели оставить именно родной корпус батареи от Ниссан Лиф. Почему? Во первых он герметичен, что позволит испытывать нашу багги и в водных условиях. Во вторых качество исполнения электроники самой батареи и ее защиты на самом высочайшем уровне. В дальнейшем мы можем экспериментировать, меняя ячейки батареи на более современные. Что позволит или значительно уменьшить массу при той же емкости батареи или увеличить емкость при примерно той же массе.

Параметры бaтapeи 24 кВтч; Tип Li-on; Koличecтвo ячeeк192 шт.; Cрок cлyжбы 5 лeт; Macca 270 кг Пoтpeблeниe элeктpoэнepгии нa 100 km 21 кВтч; Врeмя зapядки (220 Вoльт) 9 чacoв; Нoминaльнoe нaпpяжeниe 360 V.

каркас багги сделанной своими руками
каркас багги сделанной своими руками
подвеска самодельной багги
подвеска самодельной багги

Основные компоненты подвески было принято решение ставить от Нивы, так как это крайне доступно по наличию и проверено десятилетиями. Исключениями явились картриджи стоек и задние пружины. Они от VW и Mercedes.

Но недостаточно, чтобы багги заработал, просто взять соединить батарею мотор и педаль воедино. Для таких задач нужен мозг, который будет все контролировать. Многие оставляют штатный ниссан, вырезая блок за блоком и часто получая ошибки на самых разных уровнях. Мы пошли дальше, вооружившись устройством для считывания команд CAN шины мы разобрались со всеми блоками, которые нам необходимы. Далее центральный контроллер мы сделали свой. На этапе отладки на ардуино. Далее перейдем на более правильные промышленные решения.

Собрав рулевое управление на багги, мы решили сделать наш проект радиоуправляемым и в дальнейшем автономным. Начали копать в сторону работы электромотора усилителя руля. Выяснили, что его принцип рассчитан на работу тензодатчика. Тензометрический датчик (тензодатчик; от лат. tensus — напряжённый) — датчик, преобразующий величину деформации в удобный для измерения сигнал (обычно электрический), основной компонент тензометра (прибора для измерения деформаций). Далее разобрались с командами, которые необходимо присылать на ЭУР в зависимости от скорости движения. Тем самым научились менять усилия ЭУР как нам надо. Изучив тензодатчик, поняли его непростое управление и сымитировать сигналы на ардуино, подключив библиотеки от пульта PS4 PRO.

Кому интересно, проходите по ссылке на этой картинке - она ведет на видео, где подробно показываем все этапы работы. Через неделю расскажем, как поставили на колеса и про первые испытания.

Реклама
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее

Комментарии 44

    +1
    Очень круто! Клиренс только маловат для оффроада, скорее асфальтовый сетап получился…
      +1
      Спасибо. Клиренс у нас регулируется. Там в стойках есть резьба с регулировкой. Просто первые выезды и разгон до 100 будем делать на асфальте. Там большой клиренс пока не нужен.
      +3

      А как добились сцепления с дорогой, достаточного для утилизации крутящего момента на такой лёгкой машинке?
      Ну в смысле чтобы разгоняться, а не копать яму бешено крутящимися колёсами?


      Если сделали ASR – какой момент от двигателя она позволила использовать?

        0
        Здесь очень многое будет зависеть от ширины и состава шины. У нас они внедорожные. Когда тестировали машину с настроенной мощностью в районе 30-40% от номинальной мощности мотора, то в букс колеса не уходили. Сегодня планируем подать на контроллер 100%. Посмотрим как будет держать. Для ASR должны стоять датчики скорости от АБС системы. Мы пока готовимся к их установки. Кстати вес машины должен получится в районе 850 кг, что не так уж и мало. В дальнейшем, если не увлечемся сильно другим проектом, то сделаем полный привод.
        +23
        > проект мы назвали еБагги
        И развитие линейки:
        — профессиональная версия (Pro-eБагги)
        — для натурной демонстрации инвесторам (Na-eБагги)
        — для ИТ-мигрантов (S'-eБагги)
        и т.д.
          0
          — для натурной демонстрации инвесторам (Na-eБагги)
          Продолжим эстафету. Не в целях поругаться. А созвучие.
          Так и вижу как вас представляют со сцены
          -Знакомьтесь, это наши Na-eБyгги.
          image
          У вас замечательное хобби для pro-e6угги потратить свободное время. И быть может есть даже маленький шанс сделать что-то уникальное, получить некий контракт, присоединиться к ИТ-мигрантам и сделать $'-eБугги в закат что то стоящее.

          В японском электрокаре установлен синхронный трехфазный электромотор мощностью 80 киловатт (109 л.с.) при 2730-9800 оборотов в минуту. Двигатель Nissan Leaf дает крутящий момент 280 Н·м. Паспортный разгон до 100 км/ч составляет 11,9 с., а максимальная скорость авто равна 145 км/ч
          Мотор сильно дорого обошёлся?
            0
            Спасибо. Именно электромотор одно из самых недорогих удовольствий. Порядка 15 тысяч рублей.
              0
              Во сколько обошелся частотный преобразователь для мотора?
          0
          В точку
          +5

          Это очень круто!


          А зачем вот таk теkct?


          Koличecтвo ячeek 192 шт.; Cрок cлyжбы 5 лeт; Macca 270 kг Пoтpeблeниe элeктpoэнepгии нa 100 km 21 kВтч; Вpemя зapядkи (220 Вoльт) 9 чacoв; Нomинaльнoe нaпpяжeниe 360 V.
            0

            Замена букв на похожие для выявления копипаст?

              0
              Данные технические брал из другого источника. Скопировалось еще хуже, не все видимо исправил. Сейчас поправим.
              +3

              Причина завала крутящего момента не в "не успевающем поле", а в нехватке напряжения батареи. Приведённые графики описывают не отдельно мотор, а конкретную связку батарея-контроллер-мотор, с более высоковольтной батареей изломы графиков были бы правее (если изоляция обмоток мотора выдержит). Левее излома контроллер работает в энергоэффективном режиме MTPA (Maximum Torque Per Ampere), правее в дело вступает режим field weakening, по сути "саботирующий" работу постоянных магнитов мотора, дальнейший рост оборотов покупается повышенным расходом заряда и падением крутящего момента.

                0
                «правее в дело вступает режим field weakening» попробуем проверить на графиках, которые выдает блок высоковольтной батареи. В забугорных источниках прочитали именно про ослабевание поля целую научную статью. Но в Ваших словах есть логика, надо ее только подтвердить цифрами, что мы и сделаем.
                  +5

                  Вкратце суть такая: мотор является также и генератором напряжения, пропорционального оборотам. Проводим мысленный эксперимент: временно обесточиваем мотор и тянем машину на буксире с некоторой постоянной скоростью — мотор генерирует некоторое напряжение, соответствующее этой скорости. Далее на ходу пытаемся подать питание на мотор, и тут возникает интересный момент: если наше питающее напряжение выше генерируемого мотором — ток потечёт в мотор (вкачаем дополнительную энергию в движение и ускоримся), если напряжения равны — ток никуда не потечёт (и ничего нового не произойдёт!), ну и если питающее напряжение ниже генерируемого — ток потечёт наоборот в батарею (получим рекуперативное торможение).
                  Для каждого типа мотора и напряжения батареи есть скорость, при которой достигается равновесие питающего и генерируемого напряжений (в английских терминах “base speed”) и дальше мотор просто «не хочет» потреблять ток. Для обхода этого ограничения и используется ослабление поля (не «ослабевание», оно не само, это принудительное действо, организуемое контроллером) — часть энергии батареи тратится на подавление поля постоянных магнитов мотора, мотор становится «более слабым генератором» (но и тяга падает, как будто у нас мотор с более слабыми магнитами).
                  Если интересно нащупать этот момент в цифрах — попробуйте погонять мотор с полной батареей и с разряженной, с разряженной равновесие напряжений (и решение контроллера о включении field weakening) должно происходить на более низких оборотах.

                    +1
                    Ого, не знал про такое. Т.е. помимо трёх контактов на обмотки есть ещё контакты на обмотки для подавления магнитов? А как это организовано в бесколлекторном двигателе? Ведь магниты вращаются, неужели там стоит дополнительный коллектор?
                      0

                      И MTPA и field weakening реализуются точным быстрым управлением ориентацией поля основных обмоток. Контроллер много раз за оборот определяет ориентацию магнитов относительно обмоток (либо прямо по датчикам положения ротора, либо косвенно — измеряя наводимую магнитами противоЭДС в каждой обмотке) и корректирует напряжения на обмотках так, чтобы их общее поле было ориентировано перпендикулярно полю магнитов (для MTPA. Для field weakening добавляется продольная составляющая, "задавливающая" поле магнитов — вот она и расходует энергию без вклада в тягу). Если интересуют подробности — поищите статьи по FOC (Field Oriented Control). Здесь как-то встречал тоже, но вижу что автор @NordicEnergy удалился.

                        +2

                        Если я правильно помню, NordicEnergy не удалился, а переименовался. И сейчас он IlyaGalkin

                        0
                        сдаётся мне, VelocidadAbsurda путает синхронные (с постоянными магнитами) и асинхронные двигатели. Учитывая, что и там, и там векторное управление — старые навыки не работают.
                          0

                          «Сверим часы», я писал о векторном управлении (FOC) синхронным мотором с постоянными магнитами (PMSM), в статье мотор тот, способ управления, судя по характерным графикам и достаточной современности машины-донора, тоже тот. В чём расхождения?

                            0
                            это я перепутал, этот движок — синхронный. Паrдон.
                        0
                        Если я правильно понимаю, в таком случае график должен состоять из 3 частей?
                        1. режим ограничения тока (крутящего момента) — от нуля оборотов до пересечения с ч.2 — мы упираемся в максимальный выходной ток контроллера;
                        2. режим ограничения мощности — при нарастании оборотов мы упираемся в максимальный входной ток контроллера (или выходной ток батареи);
                        3. режим ограничения напряжения — когда мотор разгоняется настолько, что вырабатываемая им ЭДС становится равна напряжению батареи — мы можем либо просто сделать отсечку (и дальше он разогнаться не сможет), либо ослабить поле, чтобы уменьшить его ЭДС.
                    0
                    Очень крутой проэкт! Мне очень интересно, делали ли вы расчеты рамы?
                    +1

                    Хех, о самом по сути "IT-сложном" и при этом самом важном для электромобиля — "мозгах" (и инверторе :))) — токмо один маленький абзац вскольз. ;)


                    Но круто, молодцы просто!!!

                      0
                      Привет, kabakok. Это только первая статья. Во второй где будет первый выезд и подключения напишем глубже.
                        0
                        Про электрику очень интересно!
                      0
                      «Мотор от лифа» — сразу лайк подписка :)
                      ПЫСЫ куплю раму под два мотора
                        0

                        Спасибо. У нас в планах есть и в данную конструкцию второй мотор поставить.

                        0
                        А можно подробнее про сам мотор? Про его «железную» часть. Правильно я понял, что это просто мотор, который вращает через редуктор обычный автомобильный дифференциал, от которого через привода момент передаётся на колёса? В оффроаде было бы интересно попробовать схему как у теслы — чтобы на каждое колесо был свой отдельный мотор. Мне кажется, внедорожные характеристики такого авто улетят просто в небеса.
                          0
                          В оффроаде было бы интересно попробовать схему как у теслы — чтобы на каждое колесо был свой отдельный мотор.
                          Ещё б такие Теслы увидеть.
                          1 мотор сзади — были. 2 мотора — по одному на ось — были. Есть ещё вариант с 3 моторами — там сзади вроде два.
                          На каждое колесо отдельно — не, не видел.
                            0
                            Все правильно поняли! На счет внедорожных качеств. Через пару месяцев хотим выпустить видео про вездеход.
                              0
                              А вы не подскажете, вы приблизительно (хотя бы и сильно приблизительно) где на глобусе сего мира находитесь?)
                                +1
                                Местоположение не важно. Главное настроение и решение задач. Если соберетесь в гости, то можно найти нас здесь 55.7522, 37.6156: 143 метра.
                                  0
                                  Хм, заманчиво)
                            0
                            чтобы на каждое колесо был свой отдельный мотор.

                            По мне это очень важное преимущество электромобилей. Для реализации полного привода.
                            Можно просто отказаться от 2 дифференциалов и муфтами блокировки.
                            Интересно на сколько быстро падает цена электромоторов с контроллерами?
                            Для невысокой мощности на 1 мотор в районе 100 КВт для упрощения трансмиссии сделать 1 ступенчатую. Может ли стоимость еще 2 моторов с контроллерами стать ниже чем стоимость 2 более мощных моторов со дифференциалов муфтами и всем прочим?
                            Какие моторы с магнитами или без в электромобилях более распространены?
                              0
                              Самый распространенный и недорогой это Лифовский мотор. Цена электромоторов с контроллерами уже практически ничего не стоят.
                              0
                              вы чувствуете с самого старта пинок а потом плавное ускорение


                              это целиком и полностью зависит от настроек контроллера, собственно и в современных тачках с ДВС (и электронной педалью газа) тоже так
                                0
                                От настроек контроллера конечно многое зависит. Мы в зависимости от положения педали сами выставляем в % крутящий момент.
                                Но контроллер контроллером, а еще есть физические ограничения по току, который батарея может отдать и по самому мотору.
                                  0
                                  все так, именно поэтому никакого пинка не будет даже если нажать газ в пол, разве что вы специально запрограммируете контроллер на такое поведение
                                    0
                                    Скорее всего мы по разному понимаем выражение пинка. Для нас это не удар с 1 оборота двигателя в спину. Я резвое ускорение с места, вызывающее прижимание к креслу. Оно есть за счет высокого крутящего момента, как на турбомоторах.
                                0
                                Крутой проект! Буду следить! Удачи парни!
                                В видосе слышал, что с подбором ковшей проблема — рассмотрите вариант реплики Tillet. Изготавливаются под стандартные спортивные крепеления (салазки) + они без обшивки — мыть после покатушек в говнах будет легче!
                                Делают под заказ, ссылка на профиль вот — тут
                                  0
                                  Спасибо большое. Хорошие ковши. Жаль ссылку увидели сейчас, а ковши установили в пару дней назад. Принцип похож на Ваши. Покажем в следующей серии.

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое