Elmotor till bilen

[svenakela]

Hur tungt och stort är fordonet och hur fort skall det gå?

Som en jämförelse:

Cyklist; 95 kg, 42 km/tim, 454 W
Moped (svensk klass II); 160 kg, 30 km/tim, 735 W
Bil; 1800 kg, 250 km/tim, 190 kW

En cyklist som presterar 454 W - det är några få av pro-cyklisterna som gör det under en längre period (inte ens alla kan göra det i en minut). Jag är aktiv cyklist och ligger definitivt under 400, herr Armstrong presterade cirka 500 och då ligger han på dryga 60 km/h på ett tempolopp. Så en cyklist drar mindre än så.

Sen beror det ju på vad gossen vill åstadkomma. En speedster eller något som rör sig?

Jag har letat information så ögonen blöder (pratat med elingenjörer både här i Svedala och i England) om att bygga en eldriven bil med regenerering. Till exempel, killen som driver http://www.metricmind.com/index1.htm har bytt ut sin 200 hk-motor mot en 30 kW elmotor. På http://www.austinev.org/evalbum/ finns mängder med intressanta fordon - en del med direktdrift, andra med växellåda.

Jag har en offert liggandes hemma för att göra en direktdriven konvertering (ingen växellåda, ingen diff) och då räknar vi med att ersätta en 120 hk-motor med två 7,5 kW-motorer. Varför så lite effekt? För att elmotorer är specade med konternuerlig effekt medans förbränningsmotorer är specade med toppeffekt. Det finns inte många bensinmotorer som levererar så mycket effekt på låga varvtal som en elmotor gör från stillastående, och då är det elmotorns toppeffekt som levererar. Där de faktiskt behövs som mest.

Kom igen nu, kör så det ryker. Och funkar det inte - testa igen!

[mikebike]

En elmotor levererar inte alls samma effekt vid alla varvtal, däremot samma moment.
Effekt = moment x varvtal, så vid låga varv fås låg effekt!
Så snacket om toppeffekt från stillastående kan du glömma.

Anledningen till att en bilmotor har så mycket effekt har en enkel förklaring: acceleration!
Det räcker med ungefär 20 kW för köra 100 km/tim, men med så låg effekt tar det flera minuter att nå 100 från stillastående.

Jag var med att ta fram hybridbussarna som gick här i Stockholm (och i Ålborg) för ungefär 10 år sedan. De hade 200 kW och en toppfart på cirka 60 km/tim, trots den relativt höga effekten var de inga raketer direkt.
Förresten har i stort sett alla moderna elfordon regenering, även våra gamla bussar.

En förbränningsmotor har inga som helst problem att lämna en kontinuerlig effekt som motsvarar 2/3 av toppeffekten (om den får tillräcklig kylning), problemet är att en modern bil som går kontinuerligt på den effekten gör över 200 km/tim.
I våra hybridbussar använde vi SAAB-motorer som gick på något av tre driftfall: tomgång, 50 hkr och 100 hkr (maxeffekten var ungefär 150 hkr). Anledningen till att inte utnyttja toppeffekten var inte problem med hållbarheten utan miljöskäl. Motorn gick allra renast vid konstant varvtal under 100 hkr i belastning.

Jag tror du underskattar effektbehovet en smula. Firman som jag gör jobb åt tillverkar drivar till golfbilar och truckar mm. Den minsta driven är till golfbilar och den ger ungefär 4,5 kW, den största truckdriven ger mer än 10 ggr så mycket effekt, och då pratar vi alltså fordon som har en toppfart på ungefär 30 km/tim!


Siffrorna över vikt och effekt för personbil respektive cyklist gäller min bil och mig själv när jag var som bäst (1999*). Numera presterar jag "bara" 390 W (detta är alltså tröskeleffekt, den effekt man klarar i minst 30 minuter.)
Jag är rätt skeptisk till att Armstrong "bara" skulle presterat 500 W, jämför med en moped som levererar 730 W, den gör ändå inga 60 km/tim!



*Jag vann veterancupen 1997 och 1998 , 1998 även distriktsmästerskapet i Stockholm (oavsett åldersklass).


EDIT: Jag hittade en kul hemsida: effektbehov

[danei]

Ni pratar om olika effekter. En elmotor som är specad för 30kW kan köras mycket hårdare under en kortare tid. 30kW är mer att se som en medel effekt. Det är inte hela sanningen. Men ganska nära. Så för en vanlig elbil räcker definitivt en 30kW motor.

Men som sagt en motor på nollvarv kan inte ge någon effekt alls. Och på låga varv skulle momentet bli enormt om du kör på maxeffekt. där har svenakela formulerat sig fel.

Med en 7,5kW motor lär man inte få prestanda som är i närheten av 120hk bilmotor. Bilen får väl prestanda som en slö förbränningsbil på 30-40hk. En ren gissning från min sida.

Jag förstår inte riktigt vilka som tror att n00bl0r14n ska lyckas. 3st okända enfasmotorer med olika märkvarvtal ska in i en bil. Av en snubbe som inte har en susning om vad han pratar om. Det är möjligt att han bygger en elbil någon gång. Men det här projektet borde inte ligga under projekt. För det är inget projekt än, det är frågor på nybörjar nivå.

[svenakela]

Nej, det var en felskrivning av mig. Det är ingen toppeffekt vid stillastående.
Däremot är det som danel skriver olika effekter, och det var det jag ville påvisa med det jag skrev innan. Och resonemanget med att en förbränningsmotor klarar 2/3 av sin toppeffekt konternuerligt är helt ointressant såtillvida du inte ska bygga kustkryssare till marinen (och då finns det kylning så det räcker) eller i någon annan applikation där motorn har konstant varvtal. Överbevisa mig gärna, men ingen förbränningsmotor har varken effekten eller moment där det behövs som mest - det vill säga från tomgång och uppåt. Det finns en anledning till att vissa fordon har växellådor.
Förbränningsmotorer specas med toppeffekt för att det säljer...

De 7,5 kW-motorer jag funderar på levererar mer än så, det är snarare controllern som är begränsningen och de leverar garanterat mer toppeffekt än bensinmotorn som ska ersättas. Det är ju bra att bussar har regenerering. Det är mindre bra att inte fler fordon har det.

Klarar du välmätta 390 W är jag imponerad.
Klippt från http://www.pezcyclingnews.com/?pg=fullstory&id=3748:

Road stages averaged 220 W (3.1 W/kg), HR 142 bpm. With 4 of the 5 stages lasting 160-170 km, that’s nearly 4 h daily at that effort, with an average energy expenditure of 2850 Kcal in addition to normal resting requirements of ~2500 kCal for a total of 5350 Kcal daily.
...
They definitely don’t call time trials the race of truth for nothing!
• Altitude gain for the 13 km uphill TT was 450 m, and mean completion time was 23 min.
• Power averaged 392 W (5.5 W/kg), HR 169 bpm. Both values are well above the LT+1 value in the lab, so there was definitely no slacking here and a good deal of pain being dealt!

Läs hela studien:
Vogt S, Heinrich L, Schumacher YO, Blum A, Roecker K, Dickhuth HH, and Schmid A. Power output during stage racing in professional road cycling. Med Sci Sports Exerc 38: 147-151, 2006.

Off topic? Kanske det, men lite välansade effektsiffor för vad som egentligen krävs skadar inte. Oavsett om det är elmotorer eller cykling.

[/i]

[mikebike]

"Och resonemanget med att en förbränningsmotor klarar 2/3 av sin toppeffekt konternuerligt är helt ointressant"
Ja, det är ointressant eftersom det inte finns något som helst behov av hundratals hkr kontinuerligt i en personbil!


"De 7,5 kW- motorer jag funderar på levererar mer än så, det är snarare controllern som är begränsningen och de leverar garanterat mer toppeffekt än bensinmotorn som ska ersättas"
Då är frågan hur stor bensinmotor som skall ersättas, en gräsklipparmotor?

7,5 kW räcker alldeles utmärkt för en liten lätt stadsbil t.ex. Jämför med trådskaparens ursprungliga plan med 3 motorer på sammanlagt några hundra Watt.


"Controller"?
Frågan är om du förstått hur ett system med asynkronmotor och växelriktare fungerar?
En asynkronmotor (eller annan växelströmsmotor) matas med (någotsånär) konstant volt per Hz. Vid halva maxvarvtalet får den alltså halva spänningen och halva frekvensen (samt halva maxeffekten). Maxeffekten är specad vid max varvtal, ungefär som en förbränningsmotor som ger max effekt innan max varvtal. Frågan är då hur mycket du skall överstiga maxeffekten och hur det skall gå till?
Som allra bäst kan du överskrida den nominella effekten vid ett givet (lägre) varvtal och det sker då genom kraftig övermagnetisering (och/eller slip) och stora förluster (dålig verkningsgrad).

Det är inte växellådan som gör att en bil med förbränningsmotor kan starta från stillastående, det är kopplingen eller momentomvandlaren. Skall du köra över 50 km/tim med elmotor så lär du behöva växellåda du också.


"Det är ju bra att bussar har regenerering. Det är mindre bra att inte fler fordon har det."
I stort sett alla elfordon som drivs av asynkronmotorer har regenerering, det får man liksom "på köpet". När det faktiska varvtalet i motorn är högre än det synkrona varvtalet får man regenerering. Problemet är att ta hand om den regenererade effekten, man behöver väldigt mycket överkapacitet i batterierna för detta, vilket är dyrt och tungt. I fallet med bussarna var vi tvungna att bränna upp effekt i stora motstånd ibland för att inte överladda batterierna.


"Klarar du välmätta 390 W är jag imponerad"
Du har ju själv angett att du ligger på knappt 400!
Mätningarna är utförda av Ulf Haak (Sport & Testkliniken)
Hur fort cyklar du 30 km tempo?

"Road stages averaged 220 W (3.1 W/kg), HR 142 bpm"
Det är rätt stor skillnad mellan tröskeleffekt och kontinuerlig effekt!
Mina 454 W levererades vid 177 bpm (max = 193). Även jag klarar 142 bpm eller mer kontinuerligt, okänt vilken effekt jag ligger på då, men snittfarten ligger kring 30 km/tim.

Här är testdata från ett antal "vanliga" cyklister (medelålder 39 år) Statistics

[danei]

En elmotor för fordonsdrift klarar utan problem att ge högre effekt utan övermagnetisering. Det som är märkeffekten är den effekt som den klarar utan att bli överhettad. Den klarar bra mycket högre effekt utan att tappa en massa i verkningsgrad.

Audi har kuntiuerliga lådor på en del bilar. Med en sådan kan en förbränningsmotor gå på full effekt under nästan hela accelerationen. Och på de låga hastigheter den inte kan det så får man ändå inte ner effekten i backen. Jag har inte stött på någon bil som inte klarar en acceleration från noll till marchfart på fullgas utan att bli överhettad. Det klarar till och med min R5 som inte klarar att hålla marchfart utan att de är kallt och jag har full varme på. Så kyl probemet på förbränningsmotorer kan du nog lägga ner.

[svenakela]

Ja, det är ointressant eftersom det inte finns något som helst behov av hundratals hkr kontinuerligt i en personbil!
Det var just det jag påpekade...

Men vi är lika goda kålsupare båda två - eftersom ingen av oss tillräckliga bakgrundsfakta.

Som jag skrev innan kan "mina" motorer spotta ur sig bra mycket mer. Men jag har inte skrivit att de var AC. De är dimensionerade av ett företag som inte gör annat, så jag är inte orolig att jag kommer att kunna ersätta mer än en Gibbs&Stratton. De ska utväxlas. Det finns däremot ganska många elbilar som kör utan låda eller med en fast utväxling. Ett par Porschar till exempel.

Och så blandar du frukt igen, ingen växellåda - obefintlig acceleration. Kopplingen har ingenting med accelerationen att göra. Det handlar om att flytta effektregistret till ett användbart hastighetsintervall. I ett racingteam. näst efter att optimera motor och chassi, vad gör man då? Anpassar lådan för banan! Nästa gång jag åker till Assen ska jag fråga förarna i teamet om de inte kan skippa växlingen.

Jag är imponerad om du har de effektsiffrorna på cykel (jag menar det, det är riktigt bra!). Det är ingen "average oldboy" som leverar så höga siffror. Frågan är bara hur länge du gjorde 454 W? Jag gör det definitivt inte länge på 92% av VO-max. Det gör däremot gossarna på touren (men under syratröskeln).
Ja, jag vet vad jag har presterat i uteffekt, men då gjorde jag inget annat än tränade.

[danei]

Nu hänger jag inte med. Visst man kan köra en elbil på fast utväxling. Men var har märket på bilen med saken att göra? Det handlar knappast om fabriksbyggen.

kopplingen har visst med accelerationen att göra. Från stillastående. Kan man har motorn på ett varvtal med lämpligt moment och få ut momentet till hjulen.

Vem har föreslagit att köra en förbränningsmotor på en växel?

Försök vara lite mer saklig och lite mindre pajkastning.

[n00bl0r14n]

Ok. Jag ska ge lite mer fakta om mitt projekt.

Jag ska ta en lätt bil, plocka bort motorn och onödiga comfort från coupen (som plast skiten o bakbänken och annat onyttit) och annat som inte behövs.

Sätta 3 st elmotorer (synknron, behålla konstant 230V och växla på frekvensen från 0-100Hz) med frekvens omriktare till en tranformator. (Kan titta senare på motorn vad den hette)

Elmotorerna kopplas till växellådan med kuggremskivor som ska få upp en utväxling så axeln (som går till kopplingen-växellådan) snurrar på 4000rpm.

Om det här projektet skiter på sig har jag en frekvensomriktare som jag kan använda till något annat och man lär sig av sina misstag.

[danei]

Motorerna kan inte vara synkron med de varvtalen.
230V 0Hz kommer att få motorn att brinna på nolltid.
Inte ens din frekvensomriktare gå att använda till något vettigt.

Du behöver läsa på mycket mer innan du börjar bygga.

[n00bl0r14n]

"Inte ens din frekvensomriktare gå att använda till något vettigt."

Varför inte? Den används i frabriken för att styra hastigheten på maskiner där.

El Motorer är jag ingen expert på. Bara utbildad inom IT/Elektronik. Had EN kurs om El Motorer så jag vet typ grunden. Måste kolla igenom böckerna igen.

Jag fick motorerna gratis och gratis är gratis, så jag försöker göra nåt experiment med dem innan jag köper nya dyra.

[danei]

Fattade det som att du skulle bygga den själv. som sagt 230V och låg frekvens funkar inte.

Det kan inte ha varit en särskilt omfattande kurs.

Vet du till att börja med vad det är för motorer?

[n00bl0r14n]

Jo jag ska bygga den själv. De visade en ritning åt mig och sa att det går att göra själv.

Nej kursen var ganska kort.

Jag har för mig det är synkron. Glömde bort att titta efter, kommer med mer info om dem när jag har tittat på dem.

[declint]

Det här med effekt i en elbil är inte alls samma sak som i en vanlig bensinbil. Har själv klurat på att bygga en elbil en längre tid och kommer att göra det så fort mitt garage är färdigtbyggt.

Världens snabbaste elbil "Current eliminator III" kör 1/4mil på 8.91sec. En Bugatti Veyron klarar 1/4mil på 10.4sek.

Det roliga är att Current Eliminator III har en motor på 21hp. Bugattin har en 16 cylinders 8L motor på 1001hp.

Bugatti
Current Eliminator III
Current Eliminator specs

Den DC motor som sitter i elbilen för på en massiv överström och skulle ju inte klara det alltför länge utan att brinna upp alternativt avmagnetiseras. Sen kanske det är fel i någon spec, det vet inte jag. Tänkvärt är det iaf.

[n00bl0r14n]

declint - intressant, ska kolla upp länkarna

Motorerna:

Marland
E. Marland Aktiebolag
Stockholm - Sweden
Electrolux

Typ ke 7865/11
1~50 V220 A 2 (2,6 på 1410r/m)
R/m 900 (1410 på den tredje) ut 75 (100w på den andra 900rpm och 200 på 1410)
Startmoment 100%