
如果你经常在高尔夫球场或当地养老社区拖动自己,你可能已经拥有一辆高尔夫车。许多高尔夫车依赖于原始的电动驱动系统和铅酸电池,而另一些则依赖汽油。但如果你将两者结合,会得到一个奇怪的混合动力车吗?Jimbo,这位背后拥有Robot Cantina YouTube频道的人,正在这样做。
高尔夫车是一种有趣的车辆。它们就像汽车,只是更慢,后果也更少。它们也是进行奇怪构建和黑客攻击的理想平台;至少如果你买一辆烂得不能再烂的车。运行良好的示例通常能保持其价值,但那些电池或机械问题的车辆有时可以以极低的价格买到。
Jimbo最近获得了一辆完全没电的三轮Cushman高尔夫车。他的计划很简单——用“石油电池”替换失效的电池单元。
如果你从未听说过“石油电池”,这其实是个玩笑。高尔夫车原本有一个功能正常的电动机,只是电池出了问题。Jimbo没有更换沉重的老式铅酸电池,而是考虑用小型汽油发动机代替。不同的是,他不是直接驱动车轮,而是将其连接到发电机。这将产生电力来运行原来的驱动电机。“发电机装置是我们称之为石油电池的东西,因为它使用石油运行,并替代了电池,”Jimbo说。
这种设置有几个好处。汽油发动机、发电机和一些支持的电气硬件比原来的铅酸电池轻得多。它还可以更快地加油——比连接电池充电器花费数小时要快得多。缺点是这种设置不如直接使用发动机那么高效。这是因为通过发电机将发动机的机械能转化为电能,然后再通过电机转化为机械能,会因热力学定律而产生损失。我们在网站上对此进行了深入探讨。但Jimbo对此并不在意。“我们不在乎,因为这是一个有趣的项目,”Jimbo说。
总体来说,这个想法基本上与柴油-电动机车相同。在那种应用中,柴油发动机驱动发电机,产生的电力用于驱动牵引电机,从而驱动列车。Jimbo的设计只是用汽油发动机代替了柴油发动机。
Jimbo选择了212cc Predator发动机作为这个构建的动力源。他之前曾多次使用过这种小型汽油发动机,曾将其安装到早期的本田Insight中。为了用发动机产生电力,他将发动机通过皮带驱动连接到发电机。当发动机旋转时,发电机产生电力来驱动高尔夫车的原始驱动电机。更棒的是,Jimbo有一个巧妙的想法,可以利用发电机来控制驱动电机的速度。
通常,发电机有一个调节器,通过改变其定子绕组上的电压来控制其输出电压。调节器这样做是为了保持汽车电气系统和电池的电压。
在这种设置中,调节器被移除,取而代之的是,Jimbo将一个可变电压电源连接到发电机的定子绕组上。传递给发电机定子绕组的电压越高,定子中产生的磁场就越强,从而增加发电机的输出电压。由于发电机直接连接到高尔夫车的驱动电机,其输出电压越高,车速就越快。可变电压电源由一个12伏电池供电,不需要提供大量电力。它只是为定子提供电力,以产生控制发电机输出的磁场。
这个系统避免了需要任何智能电机控制电子设备,甚至不需要改变主发动机的速度。如果发电机的定子电压设置为零,它将不输出任何电力,也不会有动力传递给驱动电机。提高定子电压实际上就像踩油门,提高了发电机的输出和驱动电机的速度。Predator发动机本身大部分时间都以大约2500到3000转/分钟的恒定速度运行。然而,为了获得最大功率,发动机可以被调至最大转速,以尽可能快地旋转发电机。
将这转化为实用的油门稍微复杂一些。在测试中,定子电压由一个小变频器上的旋钮控制,该变频器是从亚马逊购买的。Jimbo不得不拼凑一个解决方案,使其与Cushman的原始油门踏板兼容。
变频器实际上充当了油门,最初是通过旋钮旋转一个100千欧的电位器来控制的。虽然Jimbo可以轻易地从任何报废场获得一个e-油门踏板来替换它,但这会带来问题。大多数e-油门踏板和油门位置传感器的额定值约为2到5千欧。这将迫使他大幅修改变频器电路。
相反,他最终拼凑了一个复杂的3D打印解决方案,将高尔夫车的加速踏板连接到一个简单的100千欧线性滑动电位器上。线性电位器然后被插入变频器电路中,取代了原来的旋钮。这是一个杂乱的解决方案,但据说一个更好的解决方案已经在进行中。
为了安全起见,还有一个紧急停止装置。当按下时,它会切断发电机定子绕组的电源。车上的刹车踏板也会触发一个继电器,切断电源,提供多种方式在情况失控时停止操作。当你自己构建油门机制时,这是一个明智的选择。
在安装了这个古怪的报废车驱动系统后,Jimbo开始确定他这辆实际上的混合动力高尔夫车的性能。Cushman的后差速器具有12.7:1的减速比。初步假设是高尔夫车的电机在4000转/分钟时达到最大功率。计算表明,最高时速约为25公里/小时。然而,在短暂的路试中,高尔夫车轻松达到了30公里/小时,表明该数据还有一定的余量。在该速度下,高尔夫车电机以5200转/分钟运行,Predator汽油发动机以3600转/分钟运行,以提供必要的动力。
自制汽油-电动高尔夫车现在已经成为一种成熟的技术。这辆高尔夫车能够轻松承载两名成人,没有电子设备过热或释放任何神秘烟雾,发动机也表现良好。它比传统的电池供电或汽油动力高尔夫车更复杂吗?是的。但它能工作吗?也是的。
Jimbo指出,他可以为这辆改装车在当地获得驾驶公共道路的许可。然而,还有更多的工作要做。目前,Predator发动机特别嘈杂——这既是因为排气,也是因为振动。油门设置也需要更新。第一次修订相当机械复杂,沉重的回弹弹簧使其使用起来很麻烦。
这个构建本质上是一个有趣的实验,是在一辆即将被丢弃的高尔夫车上进行的。因此,这是一个巨大的成功。看到一辆备受煎熬的车辆以一种有趣而独特的方式重新焕发生机总是令人高兴的。
看到这个装置工作得如此顺利,真是太棒了,请务必关注并订阅Robot Cantina频道,如果你喜欢这种类型的构建。(编辑:卖车180小义)
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