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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Akkus schnell umklemmen/abklemmen (PWM)


Autor: Daniel (Gast)
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Ich habe folgendes Problem:
Ich habe mir einen Regler für Radnabenmotoren gebaut. Der funktioniert 
soweit, das Problem betrifft die Rekuberation. Wenn ich im Regler 
während der Fahrt das Gas wegnehme sind alle mosfets offen. Dadurch 
fließt der Strom vom Motor über die Dioden im Mosfet richtung Akku. Das 
soll im Freilauf aber nicht sein.
Im Freilauf (Gasregler 0) soll der Akku ganz abgeklemmt sein.
Sonst muss ich ja die Energie in den Akku strampeln...
Beim Bremsen (Gasregler richtung -) möchte ich die drei 12V-Akkus nicht 
mehr in Reihe haben sondern parallel. Ich möchte dabei mit PWM zwischen 
Freilauf und Rekuberation hin und her wechseln.
Jetzt stehe ich vor dem Problem, daß ich einmal die Akkus nach Paralell 
umklemmen muss und zum anderen auch noch den Akku schnell (PWM) an und 
abschalten muss.
Hat das schon mal jemand probiert?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Daniel (Gast)

>Im Freilauf (Gasregler 0) soll der Akku ganz abgeklemmt sein.

Einfach den (dicke) Schottkydiode zwischen Akku und H-Brücke. Optional 
ein dicker MOSFET, der macht weniger Verlustleistung.

>Beim Bremsen (Gasregler richtung -) möchte ich die drei 12V-Akkus nicht
>mehr in Reihe haben sondern parallel.

Wozu? Beim Bremsen kannst du "einfach" den Motor kurzschliessen, dann 
wird die mechanische Energie im Motor verheizt. Oder du speist sie 
zurück in den Akku, was aber mit einer einfachen Schaltung weniger 
Bremskraft erzeugt. Die Luxusvariante wäre ein Umricher/DC-DC Wandler 
mit niedriger Eingangsspannung, damit kannst du dann fett bremsen und 
dennoch die Akkus laden. Ist aber IMO bei kleinen Motoren ökonomisch wie 
technisch sinnlos.

> Ich möchte dabei mit PWM zwischen Freilauf und Rekuberation hin und her 
wechseln.

???

>Jetzt stehe ich vor dem Problem, daß ich einmal die Akkus nach Paralell
>umklemmen muss

Nö.

> und zum anderen auch noch den Akku schnell (PWM) an und abschalten muss.

Ich glaub das macht keiner so. Aus gutem Grund.

MFG
Falk

Autor: Daniel (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort.
Das mit der Luxusvariante möchte ich ja mit dem Parallelschalten der 
Akkus umgehen. Könnte ich in dem Fall auch mit fetten Relais machen. Um 
dosiert zu bremsen brauche ich aber unbedingt die die PWM zwischen 
Freilauf und Bremsen. Das mit dem Kurzschließen des Motors habe ich auch 
schon im Kopf wenn die Bremse über die Rekuberation nicht ausreicht. Als 
ich das mal testweise probiert habe hat es mir fast die Motorhalterung 
am Schreibtisch zerlegt. Darum werde ich das dann auch geregelt machen.
PS: ich habe zwei von den Motoren. Damit ist dann auch ein Fahrrad mit 
ABS möglich.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Daniel (Gast)

>Akkus umgehen. Könnte ich in dem Fall auch mit fetten Relais machen.

UIIIII, bitte nicht. Sowas macht man, wenn überhaupt, mit Halbleitern.

> Um
>dosiert zu bremsen brauche ich aber unbedingt die die PWM zwischen
>Freilauf und Bremsen.

Klar.

> Das mit dem Kurzschließen des Motors habe ich auch
>schon im Kopf wenn die Bremse über die Rekuberation nicht ausreicht.

WOW, das Wort Rekuberation kennt Google nur auf 4 Seiten. Kannte ich bis 
jetzt auch nicht ;-)

>Als
>ich das mal testweise probiert habe hat es mir fast die Motorhalterung
>am Schreibtisch zerlegt.

Hehe ;-)

> Darum werde ich das dann auch geregelt machen.

Ich würde die Rückspeisung vergessen und einfach normal mit PWM bremsen. 
Die paar Ws die da rauszuholen sind machen den Kohl nicht fett, wohl 
aber die Elektronik aufwändig und teuer.

Ach ja, pass auf dass dir die Zwischenkreisspanung beim Freilauf nicht 
zu sehr ansteigt und es deine H-Brücke killt. Dicke Z-Diode bzw. 
Komparator mit Bremswiderstand sollte schon sein.

MFG
Falk

Autor: Daniel (Gast)
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Jetzt bin ich als Nicht-Elektroniker so weit gekommen. Da schrecken mich 
ein paar Euronen auch nicht mehr. Aber die paar Ws die will ich haben. 
Es ist übrigens garnicht so wenig. Wenn der Motor an 12V hängt und alle 
drei Halbbrücken aus sind kann man schon mit der Hand bis zu 3A in den 
Akku drehen. Wenn der Motor an 36V hängt ist das maximal 0,5A und da 
muss man schon verdammt schnell drehen. So bin ich überhaupt darauf 
gekommen. Beim Antreiben betrachte ich das als 36V-Motor, beim Bremsen 
als 12V-Generator.  Die feinen Abstufungen dazwischen ist nur Software.
Wird mich wohl noch einige Mosfets kosten bis ich das so habe wie ich 
das will.

Autor: Dieter Werner (dds5)
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> WOW, das Wort Rekuberation kennt Google nur auf 4 Seiten. Kannte ich
> bis jetzt auch nicht ;-)

Liegt halt ganz einfach daran, dass es dieses Wort nicht gibt - es 
handelt sich um Rekuperation (Nutzbremsung).

Autor: Daniel (Gast)
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Mein Problem ist aber von der Rächtscheipunk unabhängig.

Autor: Der Warze (Gast)
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>Im Freilauf (Gasregler 0) soll der Akku ganz abgeklemmt sein.
>Sonst muss ich ja die Energie in den Akku strampeln...

Wie Du schon selbst sagst muss der Motor schnell drehen dami überhaupt 
was in den Akku zurückfliesst. Bei meinem Rad (28er, 250W 36V 
DLDC-Motor) muss ich über 35 kmh fahren damit die Generatorspannung des 
Motors so hoch wird das was zurückfliesst, erst ab 40kmh ist der 
Rückflusstrom nenneswert (1-8A). Da die allermeisten Radfahrer 40kmh 
wohl nur beim Bergabfahren erreichen ist die Bremswirkung da eher 
erwünscht.
Von einer Diode zur Rückflussvermeidung rate ich ab, es wird darin eine 
Menge Leistung in Wärme umgesetzt. Besser ist antiserielle MOSFET als 
Leistungsschalter einzusetzen die dann bei Bedarf den Akku abtrennen.

Bremsen einfach die Wicklungen mit PWM 'Kurzschliessen'. Dabei entstehen 
(außer bei 100%) recht hohe Spannungen die wenn nicht in dem Akku oder 
anderweitig abgeleitet ruck zuck die FETs grillen. Rückladeströme über 
10A an den 36V Akku sind durchaus drin. Daher ist die Umschaltung der 
Akkus unnötig. Problematisch wird es wenn gebremst werden muss und der 
Akku ist voll, ein Bleiakku verkaftet das noch einigermassen aber beim 
LiIon muss Überladung unbedingt vermieden werden. Da muss der Akku 
abgeschaltet werden und die Energie anderweitig abgeleitet werden oder 
eben nicht gebremst wird.

Autor: Der Warze (Gast)
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Mist, Tippfehler sollte BLDC-Motor dastehen.

Autor: Stefan Heindel (Gast)
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Hier gibts mehr Infos zum Thema:

Beitrag "Nutzbremsung"

Gruss, Stefan

Autor: Daniel (Gast)
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An den antiseriellen Mosfets bin ich dran. Ich kämpfe noch etwas mit der 
Spannung fürs Gate. Was das Rückspeisen angeht sehe ich das genauso. Es 
braucht einfach zu hohe Drehzahlen um auf eine Spannung zu kommen damit 
auch etwas zurückfließt. Darum will ich ja die Akkus für diesen 
Betriebszustand parallel schalten. Dafür habe ich noch keine Lösung. 
Wegen der zu hohen Spannungen im Freilauf mache ich mir keinerlei 
sorgen. Die kann ich ja einfach messen. Wenns zu hoch wird kann ich ja 
einfach kommutieren wie bei normaler Fahrt. Das sollte die Überspannung 
zuverlässig vernichten und auch nicht merklich bremsen. Als letzte 
Sicherheit kann auch noch eine fette Zenerdiode rein, wie von Falk schon 
angemerkt.

Nur das umklemmen der Akkus von 36V auf 12V. Wenn da einer eine Lösung 
hätte..

Meine Motoren sind 24V/250W BLDC mit Hallsensoren. (Billige 
Chinamotoren)
Bei meinen Versuchen habe ich gemerkt, daß die auch weitaus mehr als die 
250W können. Zumindest habe ich bisher noch keinen Temperaturanstieg am 
Motor bemerkt.
Als Akkus sollen billige Bleiakkus verwendet werden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Daniel (Gast)

>braucht einfach zu hohe Drehzahlen um auf eine Spannung zu kommen damit
>auch etwas zurückfließt. Darum will ich ja die Akkus für diesen
>Betriebszustand parallel schalten.

Das macht man aber nicht so, weil es auch nur das Bremsen etwas besser 
macht, aber nicht so gut wir du willst. Dazu brauchst du einen zweiten 
DC-DC Konverter, der mit sehr niedriger Eingangsspannung und hohem Strom 
arbeitet. Der kann dann dem Motor stark belasten (auch bei niedrigen 
Drehzahlen) und bremsen und dabei die Energie rückspeisen. In den 
normalen 36V Akku.

>Nur das umklemmen der Akkus von 36V auf 12V. Wenn da einer eine Lösung
>hätte..

Vergiss es. Falscher Ansatz.

>250W können. Zumindest habe ich bisher noch keinen Temperaturanstieg am
<Motor bemerkt.

Unter Last?

MFG
Falk

Autor: Der Warze (Gast)
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Ja die Chinamotoren sind wirklich nicht schlecht, werden dort 
milionenfach benutzt und oftmals sogar von Hand gewickelt - selbst 
gesehen.
Mach meiner Erfahrung kann man aus so einem 250W Motor bis 600W 
rausholen, der Wirkungsgrad geht dann aber schon stark zurück. Im 
Dauerbetrieb bei 400W wird meiner kaum nenneswert warm.
Einen anderen 24V 180W Motor betreibe ich seit Jahren (hat schon einige 
1000km auf dem Buckel) mit 36V (wegen der höheren Drehzahl) und der 
läuft noch wie am ersten Tag.
Die antiseriellen FET kann man gut mit Photovoltaik-Optokopplern 
ansteuern. Der AVP1121S (den gibt es zu einen passablen Preis sogar bei 
Conrad) hat sich da bewährt.
Wie gesagt das Umschalten der Akkus beim Bremsen ist unnötig.

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