3D 打印开源电动汽车

还没有读者喜欢这个。
One lightbulb lit out of several

Opensource.com

关于 ZWheelz 最让我兴奋的是它有可能改善我们的教育系统、环境、能源独立性和经济——所有这些都通过我喜欢称之为“EZ”项目来实现。

这一切都始于我组装了一架飞机套件,然后看了纪录片《谁杀死了电动汽车?》,并决定制造一辆电动汽车。结果证明,它的功能非常好,我开始想:“为什么路上没有更多的电动汽车呢?”

当我继续完善电动汽车套件的想法时,今天的许多 CNC(计算机数控)机床和 3D 打印机都基于开源设计,这使得可以通过电子邮件发送文件并在本地制造产品。有了桌面版本,就可以使用相同的 CAD(计算机辅助设计)模型进行廉价的快速原型制作,使用比例模型。因此,对于汽车框架,我计划用 CNC 切割玻璃纤维/蜂窝板,并将它们堆叠在一起,形成互锁的 3D 形状。这将是坚固、轻便、易于制造和组装,且不导电且不腐蚀。我已经将所有 CAD 文件、零件、材料、工具和机器 在线提供,并将继续发布关于它的一切。(在 ZWheelz Indiegogo 活动页面上阅读更多关于我的过程。)

作为一个并行过程,我的下一个目标是创建非常精确、功能齐全的四分之一比例模型套件,作为 STEM 教育计划的一部分提供;范围从中学的初中到高中到大学,再到私营部门。即使是孩子们也可以使用廉价的桌面 CNC 机床和 3D 打印机学习 CAD。此外,孩子们有丰富的想象力;让我们通过这种快速原型制作过程来挖掘这一点。然后,他们的想法可以传递给高中生进行审查和改进,在车间课程中构建全尺寸的合法上路版本。接下来,这些车辆可以转移到大学生手中,他们会进一步改进设计。最后,当地的小企业或其他私营企业可以建造、销售和维护电动汽车。

应该有以下选项

  • 可以购买套件和零件在家中组装车辆(即亲子项目)
  • 个人、家庭或团体可以安排时间在工作室组装车辆(即成人动手教育课程)
  • 可以购买完整的“交钥匙”车辆
  • 私营企业可以赞助类似于 BEST/FIRST 机器人项目 的项目,并且它们的组件可以用于全尺寸车辆

这些教育 + 小企业模式可以在世界各地使用,以改善教育、环境和经济。外国石油每年给美国带来约 1.5 万亿美元的直接和军事成本。我们军事开支的大部分(约占我们总支出的五分之一)用于维护中东和北非的稳定,以及保护像霍尔木兹海峡这样的石油航线。这是一个战略“咽喉点”,我们在过去 30 年里在那里驻扎了一艘航空母舰,花费了 7 万亿美元。(要深入了解石油对我们经济的影响,请阅读 《Reinventing Fire》。)重点是,电动汽车阻止了资金流出我们的地方和国家经济,以及流向有时不友好的国家。此外,我们还有间接成本,如健康、环境以及其他影响我们生活质量的因素。

由于电动汽车的电机、控制器、充电器和电池都是现成的且模块化的,因此开源汽车设计将颠覆汽车世界;生产更便宜、运营成本更低、更易于维护和升级、可以无限定制且寿命更长的汽车。电机通常是圆柱形的,带有一个旋转轴——比内燃机更容易更换不同尺寸和制造商的电机。连接非常简单——直流电机的正负极连接或交流电机的三相连接。电池也是模块化和可更换的,因为无论电池化学成分和形式如何,每个电池都只有一个正极和负极连接。更不用说,电动汽车随着电池的每次更换而变得更好,因为随着每一代电池技术的进步,它们变得更便宜、更轻,并且具有更高的能量密度。不再有抛弃型汽车,也不再有专有接口和设计。

此外,一个常见的误解是电动汽车“将污染推向发电厂”的想法,但事实是,提炼汽油比给电动汽车充电需要更多的电力。此外,我们的电网每天晚上都有盈余电力,我们可以“丢弃”这些电力,但实际上可以用来给电动汽车充电。电动汽车还可以充当便携式发电站,为家庭供电数天或数周。目前正在进行一项 2000 万美元的项目,计划使用 电动汽车为整个陆军基地供电。

在研究、设计和制造电动汽车几年后,我确信更广泛地使用电动汽车将对社会和后代产生许多好处。而且它们很有趣,扭矩大,平稳、安静、清洁且简单!

User profile image.
我拥有 UCONN 的 BSEE 学位,曾在海军科学实验室工作,后来离职从事替代能源工作。我看了纪录片《谁杀死了电动汽车》,并在那一年设计并制造了我的第一辆电动汽车。我继续为他人改装汽车,现在我专注于开源电动汽车套件。

27 条评论

非常内容丰富的文章,我很喜欢阅读它。我更像是一个 FOSS “家伙”,但凭借电子工程的背景,这非常有趣。

另外:对于开源电动汽车组件和社区,请查看

http://www.tumanako.net/

对于开源可再生能源管理平台

http://www.solarnetwork.net

我有一个问题。电力从哪里来?发电量必须大幅增加,成本巨大。现实点吧

在许多地方,例如德克萨斯州,夜间电力过剩。核电站(和其他电站)在负荷减少时无法“关闭”,因此我们基本上“丢弃”了电力,同时仍然为成本和环境影响付出代价。电动汽车主要在夜间充电,因此这是解决方案的一部分。

为电动汽车充电所需的电力少于提炼等量汽油所需的电力,因此通过不使用汽油,我们节省的电力比我们使用的电力更多。

我认识的每位电动汽车车主都在家中安装了太阳能电池板。电动汽车可以将太阳能电池板的投资回收期缩短一半,因为您正在使用它们为您的房屋和汽车供电。

有很多怀疑,尤其是在媒体中,但是有很多解决方案。有时,解决方案只是纠正所有错误信息。

<i>为电动汽车充电所需的电力少于提炼等量汽油所需的电力,因此通过不使用汽油,我们节省的电力比我们使用的电力更多。</i>

???? 这种电力是在发电厂使用燃料(即精炼产品之一)产生的。换句话说,您的断言与能量守恒原理和卡诺热力学定律都 <b>直接</b> 矛盾,因为它要求发电厂的产率超过 100%。

除了不使用化石燃料发电的发电厂。例如,一个主要来源是胡佛大坝。

只是指出还有其他发电方式。

这里没有违反任何基本物理学原理。能量已经在化石燃料中。将能量从地下取出并转化为有用的形式需要能量,但这与燃料的能量含量无关,只与经济性有关。

这是美国按能源来源划分的发电量分布
http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=427&t=3
(来自美国能源信息署)

2011 年发电量的能源来源和百分比份额

煤炭 42%
天然气 25%
核能 19%
水力发电 8%
其他可再生能源 5%
生物质能 1.38%
地热能 0.41%
太阳能 0.04%
风能 2.92%
石油 1%
其他气体 < 1%

分布因州而异。

例如,纽约州的分布如下
http://www.eia.gov/beta/state/?sid=ny#tabs-4

天然气发电 44%
核能 27%
水力发电 20%
燃煤发电 4.57%
其他可再生能源 4.09%
石油发电 0.37%

谢谢,这是非常可靠的信息。我感到鼓舞的是,就百分比而言,太阳能光伏发电在该组合中具有如此巨大的潜力。好处是巨大的——加上混合太阳能 + 储能系统对它们所连接的社区和电网的好处也很明显。太棒了——光伏和电动汽车将产生巨大的积极影响,并且现在已经有了很大的发展势头——这真是太棒了。

信息很好,但更重要的是关注趋势...

“在 2012 年的前十个月中,92 个风力发电项目(5,403 兆瓦)、167 个太阳能项目(1,032 兆瓦)、79 个生物质能项目(409 兆瓦)、7 个地热能项目(123 兆瓦)和 9 个水力发电项目(12 兆瓦)已上线。总计,这些项目总计 6,979 兆瓦,占今年年初以来新增发电容量的 46.22%。”

http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/12/renewables-account-for-46-new-us-electrical-generating-capacity-since-january

现实

http://www.wired.com/autopia/2013/01/volkswagen-solar/

他们现在用太阳能制造(汽油动力)汽车……还有什么?

哇,谢谢你发布这个。这才叫做得好!电动汽车生产使用太阳能会有多酷?

是的,真酷!!我们认为有很多可能性——加上加州的特斯拉工厂(2013 年 Motor trend 年度汽车)肯定已经在考虑这一点了。有很多证据表明这种融合正在顺利进行——无论如何,我收集了一些链接

http://www.solarnetwork.net/evidence.php

您是否看过这个需求响应项目——一些巨大的潜力...

http://open.enernoc.com/

有趣。当我们从马/马车动力转向无马车(即汽油动力)时,也说了同样的话。

问题不是“电力从哪里来?”,而是“电力何时到来?”。

顺便说一句 - 汽油不是可再生能源,但电力是 - 而且现在有很多清洁替代能源可用,我期望也会想到更新的清洁替代能源。

有一个词可以定义电动汽车:愚蠢至极,而且可能是无法弥补的。

以一辆普通的 <b>欧洲</b> 小型车(即行李空间非常小的雷诺 Clio)为例。它有一个 90 马力的发动机。那是 65,000 瓦。假设它以 100 公里/小时(即 60 英里/小时)的速度行驶一小时。让我们假设,由于这不是它的最高速度,它只使用一半的功率,即 30,000 瓦。汽油动力汽车大约每 4 或 5 百公里需要加油一次,并在三分钟内完成加油,但我们将放宽到每 60 英里(即以我们的速度每小时)停五分钟。假设电池和发动机是完美的(即 100% 效率),您必须在汽车加油时提供 30,000 * 12 = 360,000 瓦。在 220 伏电压下(更高的电压将是不安全的),这意味着 360,000 / 220 = 1650 安培。现在,除非超导体取得 <b>巨大</b> 进步,否则您将不得不使用铜。看看额定电流为 40 安培的电缆的尺寸和重量,然后将其重量乘以 41,将其截面乘以 sqrt(41) 即 6.4。好吧,您必须使用这根电缆将您的汽车连接到加油站。每小时一次。或者您可以采用现实世界(即大约十小时)的充电时间,您只需要 15 安培,但是。但是在英国,一位绿色活动家试图驾驶一辆电动骗局,呃,汽车行驶大约三四百英里,这比用一辆由那些产生粪便和甲烷的发动机(称为马)驱动的汽车花费的时间更长。

嗯。也许你的想法错了。对于大多数家庭来说,他们只是在电池没电时更换电池。我读到有人对电动汽车电池做同样的事情感兴趣。这将使充电大约需要 5 分钟的更换 - 并且随着时间的推移,新技术将允许更换更好的电池,这带来了额外的好处。

Better Place 正在做这种电池更换,它有一个有趣的商业模式,但肯定也面临着挑战

http://www.technologyreview.com/view/510906/better-place-pulls-the-plug-on-us-and-australia/?utm_campaign=newsletters&utm_source=newsletter-daily-all&utm_medium=email&utm_content=20130207

要么您的电池足够轻,可以由普通人(女性或男性)的力量更换,要么您需要开发一种特殊的电池起重机:电池提取器。如果您需要一名训练有素的操作员,那么一旦人们忍受每小时停车并在队伍中等待半个小时等待电池更换(别忘了您必须比汽油汽车更频繁地停车),这很可能是一个禁区。理想情况下,它应该像洗车一样:您进入隧道,然后离开时带着新电池。不容易,但可以做到,在五分钟内完成可能是一个挑战。就目前而言,您最好选择马车。

电动汽车不会解决所有人的所有问题。它们适用于简单的通勤车辆。不需要快速充电或电池更换。电池每年都变得更便宜,能量密度更高。它们只需在夜间从普通插座充电即可,续航里程可达 200-300 英里,这已经足够好了。这将满足大约 90% 的人的需求。对于长途旅行,还有其他方法可以解决,但我认为为我们 90% 的需求提供解决方案是一个非常好的开始。我认为在等待“完美”以满足所有可能用途的同时继续照常营业不是很明智。

提炼汽油所需的能量可以看作是能源投资回报率 (EROEI)。100 年前在德克萨斯州从地下冒出的石油大约是 100:1,今天平均是 20:1,而油砂大约是 4:1。一加仑汽油中包含的能量不会变化,但获得该能量所投入的能量会变化。我们可以直接使用这种能量为电动汽车供电,并更有效地利用我们的能源。我们仍然需要汽油和柴油来驱动一些车辆,并且我们仍然需要石油来制造塑料和许多其他东西。我们应该更明智地利用这一切。在过去的 50 年中,美国使用的大部分石油都是进口的(主要来自中东,造成了很多“动荡”)。大部分石油都用于运输。大部分能量都作为热量浪费了,因为内燃机 (ICE) 的效率不高。只有大约 20% 的能量用于移动车辆,其余能量作为热量从排气管和散热器排出。电动机的效率约为 90%。

在“将污染转移到发电厂”的论点中很少提及的一件事是:在发电厂,如果您愿意并且在经济上可行,可以将空气污染降低到任何可测量的量以下。要在车辆上做到这一点,将大大增加有效载荷,从而增加能源消耗。此外,使用内燃机,无论您走到哪里,都会将污染带在身边,这更难以控制。

完全正确!清理发电厂比清理所有汽车更容易。看待它的另一种方式是,随着我们改进发电厂并过渡到清洁能源,电动汽车只会变得更清洁。一篇好文章 - http://www.huffingtonpost.com/amory-lovins/climate-change-no-breakth_b_2654248.html

<cite>“这一切都始于我组装了一架飞机套件,然后看了纪录片《谁杀死了电动汽车?》,并决定制造一辆电动汽车。结果证明,它的功能非常好,我开始想:‘为什么路上没有更多的电动汽车呢?’”</cite>

更好的问题是“谁杀死了氢动力汽车?”

通用汽车有一款比 VOLT 更可行的氢动力汽车,但它已经消失了……

安全的氢气存储是一个问题。第一次兴登堡空难肯定会杀死氢动力汽车。

清洁燃烧,毫无疑问。汽车本身没有“碳足迹”,只有您用来获取氢气的东西。

酷,将柔性太阳能电池板融入车顶,以实现持续充电。

使用超级充电器(快速充电)的 TeslaMotors 汽车——似乎是确凿的事实,并且为他们的汽车充电大约需要 15 分钟。我现在还买不起他们的一辆车,但随着普及,技术应该会降价并改进。我相信 15 分钟充电可以让汽车行驶数百公里。大多数驾驶员在行驶那么远时至少会停那么长时间。
参见 http://www.teslamotors.com/

我认为这篇 Road and Track 文章相当公正

http://www.roadandtrack.com/car-reviews/road-tests/road-test-2013-tesla-model-s

它并没有对 Model S 赞不绝口,因为他们在汽车方面做的一切都是正确的——显然他们没有——但是有足够多的优点让这辆车值得再次关注。我听说西海岸的快速充电器也将对 Tesla S 车主免费?

http://www.fastcoexist.com/1680627/why-teslas-free-electric-vehicle-superchargers-are-a-big-deal-and-why-they-arent

所以再说一遍,仍然有一些东西可以批评,而且不是一个完美的设置,但我想说,方向是对的。

Creative Commons License本作品根据知识共享署名-相同方式共享 3.0 未本地化许可协议获得许可。
© . All rights reserved.