• Электрическая мотособака своими руками: двигатель, аккумулятор и сборка
• Из чего состоит электрическая мотособака
• Как выбрать электродвигатель для мотособаки
• Какие двигатели можно рассматривать
• Почему передаточное отношение так важно
• Как выбрать напряжение: 48 или 72 В
• Как подобрать контроллер
• Какой аккумулятор нужен для электрической мотособаки
• Какие компоненты понадобятся
• Пример подбора силовой установки
• Переделка обычной мотособаки на электрическую
• Собрать самому или использовать готовый электрокомплект?
• Типичные ошибки при сборке

Электрическая мотособака своими руками: двигатель, аккумулятор и сборка

Электрическую мотособаку можно собрать с нуля или переделать уже существующий мотобуксировщик с бензиновым двигателем. В обоих случаях главное — правильно согласовать электродвигатель, контроллер, аккумулятор и механическую часть.

Если сначала хочется разобраться, что представляет собой мотособака и для каких задач её используют, об этом подробно рассказано в статье «Мотособака: лёгкий способ передвигаться по снегу без шума и запаха бензина».

Здесь сосредоточимся именно на электрической версии: как подобрать силовую установку и на что обратить внимание при самостоятельной сборке.

Из чего состоит электрическая мотособака

Основу электрической силовой установки составляют:

• электродвигатель — создаёт крутящий момент;
• контроллер — управляет работой двигателя;
• аккумулятор — обеспечивает систему энергией;
• BMS — контролирует параметры и защищает аккумуляторную батарею от перезаряда и переразряда;
• контактор и защитные элементы — используются в силовой цепи для ее разрывания;
• органы управления — например, ручка или педаль газа;
• трансмиссия — передаёт момент на гусеницу.

Главный принцип здесь простой: все компоненты должны соответствовать друг другу. Нельзя отдельно выбрать «мощный мотор», а затем пытаться подобрать к нему всё остальное.

Например, двигатель может иметь достаточную номинальную мощность, но аккумулятор не сможет отдавать необходимый ток, мощность. Или контроллер будет ограничивать ток двигателя. В результате фактическая тяга окажется ниже ожидаемой.

В каталоге Golden Motor представлены BLDC-моторы, контроллеры, аккумуляторы и ячейки, BMS, контакторы, кабели и другие компоненты для электротранспорта. (goldenmotor.ru)

Как выбрать электродвигатель для мотособаки

Начинать выбор двигателя нужно с самой мотособаки.

Определите:

• массу мотобуксировщика;
• вес водителя и груза;
• условия движения;
• состояние и глубину снега;
• наличие подъёмов;
• желаемую скорость;
• продолжительность поездки.

Для тяговой техники важны не только киловатты, но и крутящий момент, обороты и передаточное отношение.

Поэтому двигатель мощностью 5 кВт не обязательно будет лучшим решением для любой мотособаки. Если конструкция лёгкая, такая мощность может оказаться избыточной. Если же предстоит перевозить большой груз по глубокому снегу, наоборот, потребуется запас по тяге.

Для самостоятельного проекта удобно использовать BLDC-моторы: в каталоге Golden Motor есть варианты различной мощности и рабочего напряжения. В компании вам помогут подобрать комплект под вашу задачу. Подробнее о критериях выбора такого двигателя можно прочитать в статье «Выбор BLDC двигателя: на что обратить внимание?».

Какие двигатели можно рассматривать

Например, Golden Motor предлагает HPM3000B мощностью 3 кВт с воздушным охлаждением. Он доступен в вариантах на 48, 72 и 96 В. Для версии с жидкостным охлаждением также доступны такие же варианты напряжения.

Для более тяжёлой или высоконагруженной конструкции можно рассматривать HPM5000B мощностью 5 кВт. Для этой модели доступны варианты на 48, 72 и 96 В, а также воздушное и жидкостное охлаждение.

При этом эти модели нельзя считать универсальными двигателями «для мотособаки». Конкретный выбор зависит от массы техники, нагрузки, трансмиссии и условий движения.

Если требуется точнее определить необходимую мощность, можно использовать методику из статьи «Как рассчитать мощность электродвигателя для электротранспорта».

Почему передаточное отношение так важно

Электродвигатель работает на определённых оборотах, а гусенице мотособаки не обязательно требуется такая же скорость вращения.

Поэтому между мотором и ведущим валом используется передача с подходящим передаточным отношением. Она позволяет преобразовать скорость вращения двигателя в необходимый крутящий момент на гусенице.

Для мотособаки это особенно важно при:

• трогании с места;
• движении по глубокому снегу;
• подъёме;
• перевозке тяжёлого груза.

Именно поэтому просто поставить более мощный двигатель вместо штатного недостаточно. Если передача не соответствует новому приводу, возможности мотора могут использоваться неэффективно.

Как выбрать напряжение: 48 или 72 В

Для небольшой системы можно рассматривать 48 В. При увеличении требуемой мощности становится интересным более высокое напряжение, например 72 В.

Причина проста: при одинаковой мощности увеличение напряжения позволяет снизить необходимый рабочий ток.

Например, для мощности 5 кВт идеализированная оценка по формуле I = P / U даст:

• при 48 В — около 104 А;
• при 72 В — около 69 А.

В реальной системе ток зависит от режима работы, КПД и параметров конкретного двигателя и контроллера, поэтому эти значения являются только ориентиром.

Более высокое напряжение не означает автоматически лучшую мотособаку. Нужно, чтобы выбранные двигатель, контроллер и аккумулятор поддерживали соответствующую конфигурацию.

Как подобрать контроллер

Контроллер связывает аккумулятор и электродвигатель и определяет, какой ток получает мотор.

При подборе нужно проверить:

• рабочее напряжение;
• номинальный и максимальный ток;
• совместимость с двигателем;
• возможности настройки;
• требования к охлаждению.

Например, в каталоге Golden Motor есть контроллеры для BLDC-систем различной мощности, включая варианты для систем 48 и 72 В. (goldenmotor.ru). Зимой температура внешней среды низкая, поэтому лучше использовать воздушное охлаждение и не заморачиваться жидкостным охлаждением..

Подключение двигателя, настройка контроллера и выбор сечения силовых проводов — отдельная техническая задача. Подробно она разобрана в статье «Подключение BLDC мотора: пошаговая инструкция с подбором контроллера и проводов AWG».

Какой аккумулятор нужен для электрической мотособаки

Аккумулятор определяет запас энергии и должен обеспечивать необходимый ток для работы двигателя.

Его основные параметры — напряжение и ёмкость.

Ориентировочную энергоёмкость можно рассчитать по формуле:

E = U × Ah

Например:

72 В × 40 А·ч = 2880 Вт·ч = 2,88 кВт·ч.

Это номинальный запас энергии батареи. Реальное время работы будет меньше расчёта «энергия / максимальная мощность двигателя», потому что мотор не работает постоянно на максимуме, а потребление меняется в зависимости от скорости, снега, нагрузки, температуры и режима движения, наклона дороги.

Поэтому при подборе батареи необходимо учитывать сразу два параметра: энергоёмкость + допустимый ток разряда.

Если аккумулятор имеет достаточную ёмкость, но не рассчитан на требуемый ток, полноценную мощность двигателя получить не удастся.

Подробнее о выборе батареи можно узнать в статье «Как выбрать аккумулятор для электрического транспорта».

В каталоге Golden Motor представлены аккумуляторы и ячейки LiFePO4, AGM, LTO и Li-ion, а также BMS для аккумуляторных сборок. (goldenmotor.ru)

Какие компоненты понадобятся

В результате должна получиться согласованная система: аккумулятор с BMS → контроллер → двигатель → трансмиссия → гусеница.

Слабое звено в этой цепочке ограничит возможности всей энергосистемы мотособаки.

Пример подбора силовой установки

Рассмотрим условный проект: мотособака должна перевозить водителя и груз, использоваться не только на укатанной трассе и иметь запас мощности для движения по более тяжёлому снегу.

В таком случае логика выбора будет следующей:

1. Определяем массу и нагрузку.
Без этого выбирать двигатель по мощности бессмысленно.

2. Определяем требуемую тягу и скорость.
От них зависит передаточное отношение.

3. Выбираем класс двигателя.
Для проекта средней мощности можно рассматривать, например, HPM3000B 3 кВт; для более тяжёлой нагрузки — HPM5000B 5 кВт. Это не готовый рецепт, а отправная точка для расчёта.

4. Подбираем напряжение.
Для выбранной модели проверяем доступные варианты 48/72 В и выбираем систему с учётом мощности и требуемого тока.

5. Подбираем контроллер.
Он должен соответствовать напряжению и токовым характеристикам двигателя.

6. Рассчитываем аккумулятор.
Определяем необходимую энергоёмкость и проверяем допустимый ток разряда.

Такой подход лучше, чем начинать проект с вопроса «какой мотор купить?».

Переделка обычной мотособаки на электрическую

Не обязательно строить электрическую мотособаку с нуля. Если уже есть исправный бензиновый мотобуксировщик (донор), можно сохранить раму, гусеницу и часть механики.

В таком случае заменяются основные элементы силовой установки:

бензиновый двигатель → электродвигатель

топливная система → аккумуляторная батарея

система управления ДВС → контроллер и орган управления

Перед установкой двигателя необходимо проверить крепления, передаточное отношение и состояние трансмиссии. Электропривод может иметь другие характеристики по оборотам и моменту, поэтому простая механическая замена двигателя не всегда будет оптимальной.

Собрать самому или использовать готовый электрокомплект?

Самостоятельный подбор компонентов даёт больше свободы и творчества: можно отдельно выбрать двигатель, контроллер и аккумулятор под конкретную конструкцию.

Но есть и другой вариант — готовый электрокомплект. Например, в каталоге Golden Motor есть электрокомплект 3 кВт и электрокомплект 5 кВт. В состав комплекта входят двигатель и контроллер, а для управления предусмотрена ручка или педаль газа.

Это может быть удобнее, если не хочется самостоятельно проверять совместимость основных компонентов.

При этом готовый комплект всё равно нужно сопоставить с механической частью мотособаки: массой, трансмиссией, гусеницей и условиями эксплуатации.

Типичные ошибки при сборке

Выбирать двигатель только по мощности.
Киловатты не показывают всей картины. Важны также момент, обороты и передаточное отношение.

Ставить слишком маленький аккумулятор.
Нужно учитывать не только А·ч, но и допустимый ток разряда.

Не согласовывать контроллер с мотором.
Рабочее напряжение и ток должны соответствовать всей системе.

Не учитывать массу аккумулятора.
Увеличение ёмкости увеличивает и массу конструкции.

Игнорировать условия эксплуатации.
Система, подходящая для укатанного снега, может потребовать большего запаса мощности при движении по глубокому снегу.

Электрическая мотособака своими руками — это не просто установка электромотора вместо бензинового двигателя. Хороший результат получается тогда, когда двигатель, контроллер, аккумулятор и трансмиссия подобраны как единая система.

Последовательность выбора проста:

масса и нагрузка → требуемая тяга → мощность и напряжение → двигатель → контроллер → аккумулятор → трансмиссия.

Если вы планируете собрать электрическую мотособаку или переделать существующий мотобуксировщик, специалисты Golden Motor помогут подобрать совместимое оборудование с учётом массы техники, нагрузки, условий эксплуатации и требуемого запаса хода. Желаем вам успешного творчества!