www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Freilaufdiode PWM-Motorsteuerung


Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo.

Es geht um folgendes Problem: Für Fahrräder mit 
Elektromotor-Unterstützung wurde ein Akkupack mit Schutzelektronik 
entwickelt. Der funktionierte auch ganz gut, bis der die 
Steuerungselektronik (des Motors) vom Hersteller ohne Rücksprachen 
abgeändert wurde.

Seitdem kommt es oft vor, dass der Akkupak abschaltet. Der Hersteller 
des Akkupacks hatte nun einige Messungen durchgeführt und kam zu dem 
Schluss, dass die Steuerung wohl keine susreichende Schutzschaltung 
aufweist, so dass sie Spitzenströme von bis zu 200A in den Akkupack 
zurückschießt. Der Motor selbst läuft übrigens mit 36V bei max. 20A 
(wenn das Rad z.B. durch die Bremse angehalten wird).

Meine Idee wäre es jetzt natürlich erst einmal eine Freilaufdiode 
antiparallel zum Motor zu schalten und evtl. noch eine Drossel vor den 
Akkupack zu hängen, so dass die Spitzenströme möglichst eliminiert 
werden.

Die Frage ist jetzt natürlich: Welche Diode nehmen? Natürlich habe ich 
schon ein bisschen rumgesucht - bin aber noch nicht auf eine passende 
Diode gestoßen, die das Ganze aushält. Was würdet ihr empfehlen?

Das ganze wird wohl eher eine Übergangslösung werden, die aber trotzdem 
zuverlässig funktionieren soll. Es gab schon Versuche seitens des 
Herstellers des Akkupacks mit dem Hersteller der Steuerung zu 
kooperieren (dem bewusst ist, dass seine Entwicklungen Probleme breiten 
- auch bei anderen von ihm selbt entwickelten Akkupacks (ohne 
Schutzbeschaltung!)), jedoch scheint dem eine Kooperation völlig egal zu 
sein. Wenn es so weitergeht, wird wohl eine neue Steuerung vom 
Akkuhersteller entwickelt und der Steuerungshersteller links liegen 
gelassen. Sein Pech, wenn er jährlich auf mehrere 1000 Aufträge 
verzichten will... ;)

Gruß

Jens

Autor: P-Mobiler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Der Hersteller des Akkupacks hatte nun einige Messungen durchgeführt 
und kam zu dem Schluss, dass die Steuerung wohl keine susreichende 
Schutzschaltung aufweist, so dass sie Spitzenströme von bis zu 200A in 
den Akkupack zurückschießt. Der Motor selbst läuft übrigens mit 36V bei 
max. 20A (wenn das Rad z.B. durch die Bremse angehalten wird)."

Der Hersteller sollte seine Schaltung schnellstmöglich zum Patent 
anmelden !

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
P-Mobiler wrote:
> Der Hersteller sollte seine Schaltung schnellstmöglich zum Patent
> anmelden !

Wieso das denn? ^^


Ich bin gerade am überlegen, ob ich z.B. die 63CPQ100 nehmen soll... 
Hält 60A Dauerbelastung und bis zu 2200A Spitze (je Bein) aus... Okay, 
mag vielleicht ziemlich überdimensioniert sein - aber dann auch nicht 
kaputtzukriegen ;)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Spitzenströme von bis zu 200A
Du kannst Dioden hinbasteln wo du willst,
aber vorher solltest du die Fage beantworten:
Wie lang dauern die Sromimpulse und woher kommen die?

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was die Dauer angeht ist das kein so großes Problem - da kann ich beim 
Hersteller des Akkupacks nachfragen, die dokumentieren alles ;) Woher 
die kommen ist eine gute Frage. Schätzungsweise duch Induktion vom Motor 
her. Der Hersteller der Steuerung rückt ja leider bisher nicht den 
Schaltplan raus, so dass man nicht ganz so leicht Rückschlüsse auf den 
Fehler ziehen kann...
Auf jeden Fall wissen wir schon einmal, dass der Motor per PWM geregelt 
wird - und dass es bisher keine Freilaufdiode gibt. Daher sollte man 
erst mal daran ansetzen ;)

Autor: P-Mobiler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"Wieso das denn? ^^"

Bis jetzt hat sich noch nicht herumgesprochen, dass bei Abschalten eines 
induktivitätsbehafteten Stromkreises mit 20 A ein ( Freilauf )-strom von 
200 A anfallen kann !

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach so, darum... Klingt klar ein bisschen spanisch - wurde aber 
tatsächlich so mit Oszilloskop ermittelt...

Autor: P-Mobiler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mit'm Tastkopf 10:1 ???

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Keine Ahnung - war selbst nicht dabei. Aber ein Weltmarktführer in der 
Akkutechnik sollte schon wissen, was er misst... ;)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> dass bei Abschalten eines induktivitätsbehafteten Stromkreises mit 20 A
> ein ( Freilauf )-strom von 200 A anfallen kann !
Ja, klar... :-/
Wenn eine Induktivität mit 20A bestromt ist, dann wird beim Abschalten 
genau dieser Strom weiterfliessen. Der wird anschliessend nur noch 
kleiner...
Und wenn in dem Augenblick keine Freilaufdiode da ist, wird die 
Spannung über der Induktivität soweit steigen, bis irgend ein Pfad zum 
Energieabbau da ist (Funken, Halbleitertod, usw).

Aber niemals wird ein Strom durch eine Spule nach dem Abschalten 
ansteigen.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eine PWM-Regelung ohne Freilaufdiode ist bei einem Motor keine so gute 
Idee. Das kann mit MOSFETs eine Weile gut gehen, denn viele MOSFETS sind 
Avalanche fest, nehmen bei überspannung also keinen Schaden. Allerdings 
spart man mit der Freilaufdiode Strom, denn man nutzt die Restenergie 
aus der Induktivität größtenteils, statt sie größtenteils im MOSFET zu 
verheizen.

Eine schlechte PWM Steuerung kann hohe Strompulse in Vorwärtsrichtung 
erzeugen. Ein typischer Fall ist es, wenn der FET schneller einschaltet 
als die Erhohlzeit der Freilaufdiode, und das bei hoher PWM Frequenz. 
Durch Überschwinger an einer vermutlich nicht geplanten 
Induktivität/kapazität könnte dann auch schon mal kurzzeitig das andere 
Vorzeichen auftreten.  Ich halte aber auch eine Fehlmessung nicht für 
Ausgeschlossen, z.B. durch induktive Kopplung oder einen falschen 
Massepunkt.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gut, die Freilaufdiode ist ein Muss... ist mir klar ;)
Nachdem mir jetzt hier ja gesagt wurde, dass durch die Induktivität der 
Strom nicht auf die 200A spitze kommen kann, habe ich jetzt einmal den 
Leistungsteil der Steuerungsplatine ein bisschen "reverse-engineered" 
(Siehe Anhang).

Irgendwie habe ich die Befürchtung, dass da ein Schrott zusammengebaut 
wurde... Wofür die hier jeweils 3 MOSFETs parallel geschaltet haben 
leuchtet mir nicht wirklich ein (einer hält max. 110A aus - der Motor 
hat max. 20A). Q3, Q6 und Q9 sind doch auch eigentlich verkehrt herum 
drin - und wenn alle Leiten, sollte es ja nen Kurzschluss geben, was die 
200A Spitze erklären würde...

Wenn das doch kein Schrott sein soll bzw. Q3, Q6 und Q9 aus einem 
speziellen Grund so drin sind, möchte man das mir bitte kurz einmal 
erklären - bin in Sachen MOSFET bzw. generell Analog-Elektronik noch 
ziemlich absoluter Anfänger ;)

Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jens!

> Seitdem kommt es oft vor, dass der Akkupak abschaltet. Der Hersteller
> des Akkupacks hatte nun einige Messungen durchgeführt und kam zu dem
> Schluss, dass die Steuerung wohl keine susreichende Schutzschaltung
> aufweist, so dass sie Spitzenströme von bis zu 200A in den Akkupack
> zurückschießt. Der Motor selbst läuft übrigens mit 36V bei max. 20A
> (wenn das Rad z.B. durch die Bremse angehalten wird).
Was Du schreibst, ist physikalisch nicht denkbar. Der Spulenstrom im 
Motor ist zunächst bestrebt, einfach so weiterzufließen wie vor dem 
Abschalten. Erst nachdem die Feldenergie abgebaut ist, kann sich der 
Spulenstrom verringern. Erhöhen kann er sich nicht einfach so.
Aus 20A werden durch Abschalten des Stromkreises nicht einfach so 200A. 
Im ersten Moment nach dem Abschalten sind es weiterhin 20A, und danach 
langsam weniger.

Ob die Energie vorwiegend in der Diode oder in den ohmschen Wicklungen 
umgesetzt wird, hängt vom Wicklungswiderstand ab. Für übliche Aufbauten 
würde ich aber erst an die Diode denken.

> Meine Idee wäre es jetzt natürlich erst einmal eine Freilaufdiode
> antiparallel zum Motor zu schalten und evtl. noch eine Drossel vor den
> Akkupack zu hängen, so dass die Spitzenströme möglichst eliminiert
> werden.
Die Freilaufdiode hört sich vernünftig an. Ob die Drossel sinnvoll ist, 
kann ich Dir ohne Schaltplan nicht sagen.

> Die Frage ist jetzt natürlich: Welche Diode nehmen? Natürlich habe ich
> schon ein bisschen rumgesucht - bin aber noch nicht auf eine passende
> Diode gestoßen, die das Ganze aushält. Was würdet ihr empfehlen?
Ich würde an Schottky-Gleichrichter denken. Die 20A Kurzzeitlast sind 
für die meisten Dioden kein Problem. Es kommt darauf an, wie oft Du 
schaltest und ob dabei nennswert thermische Last anfällt.

http://de.farnell.com/jsp/search/browse.jsp;jsessi...

Behalte bei hohen Spannungen auch den Sperrstrom im Auge.

Gruß,
  Michael

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So wie es im Plan ist, ist es wirklich Quark.
Wofür Q3-6-9 sein sollen ist mir absolut unklar, selbst wenn sie 
richtigrum drin wären.

Q1-4-7 dienen als aktive Freilaufdiode.
Die parallelschaltung von drei Transistoren macht hier durchaus Sinn. 
Die Verlustleistung pro Transistor sinkt somit auf 1/9.
Bei (20A)² * 0,008ohm * 40K/W = 128°C über Raumtemperatur
Also langt hier einer keinesfalls, drei sind dann auf der sehr sicheren 
Seite.

IRF3205S:  Vdss=55V, Rds(on)=8.0mohm, Id=110A

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Michael:
Dass das mit den 200A durch Induktion nicht gehen kann ist mir ja jetzt 
auch schon klar ;) Ich denke, in der Software, die den Lastteil der 
Steuerung steuert ist ein Fehler, so dass es zu kurzzeitigen 
Kurzschlüssen und damit zu dem hohen Strom kommt.

>Ob die Drossel sinnvoll ist,
>kann ich Dir ohne Schaltplan nicht sagen.

Wenn wir den Schaltplan hätten, würden wir wohl auch weniger Probleme 
haben... ;) Aber ich glaube, die kann ich doch weglassen - nach den 
jetzigen Kentnissen der Schaltung.

@Alexander:
Ich vermute mal, dass der Hersteller Q3-6-9 einfach zur Kappung der 
Versorgung angedacht hatte. In einer früheren Variante der Steuerung kam 
hier ein Relais zum Einsatz und zur Steuerung 1 MOSFET wenn ich mich 
nicht gerade irre (habe gerade keine alte Steuerung zur Hand).

Aber nochmal zu den Q3-6-9: leiten MOSFETs etwa in beide Richtungen - 
also im Gegensatz zu einem normalen Transistor (die Zenerdiode mal außer 
Acht gelassen)?

Okay, leuchtet ein mit den 3 parallelen zur Verringerung der 
Verlustleistung. Im Übrigen sind die 20A nur der abgesicherte 
Maximalwert. In der Regel liegt die Leistungsaufnahme beim Fahren bei 
ca. max. 5A, bei Bergauffahrt und Bremsen mit voll aufgedrehtem 
Drehdriff bei ca. max. 16A...

Meiner Meinung nach hätten es aber insgesamt weniger gebraucht... Statt 
Q1-4-7 eben eine Freilaufdiode Q3-6-9 raus und für die Ansteuerung dann 
einfach Q2-5-8 drin lassen...

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jens Schmitt wrote:
> Aber nochmal zu den Q3-6-9: leiten MOSFETs etwa in beide Richtungen -
> also im Gegensatz zu einem normalen Transistor (die Zenerdiode mal außer
> Acht gelassen)?
http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html

Das ist ne recht gute Erklärung zu MosFETs. V.a. die ersten sechs 
Absätze.

> Statt Q1-4-7 eben eine Freilaufdiode
Die macht aber bis zu 15W Verlust.

> Q3-6-9 raus und für die Ansteuerung dann einfach Q2-5-8 drin lassen...
Das wäre in der Tat sinnvoller.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Alexander:
Die Seite habe ich mir heute schon 2 Mal angeschaut ^^ Also, im Prinzip 
geht es wegen der Diode nicht - aber warum klappt das dann in der 
Schaltung? So langsam bin ich verwirrt...^^ Sorry, wenn ich da jetzt 
noch nicht den zündenden Funke gefunden habe, der mir Klarheit 
verschafft... ;)

Okay, 15W Verlust ist schon was... irgendwie vergesse ich das immer, 
dass bei Leistungselektronik die Temperatur auch noch ein Wörtchen 
mitzureden hat... Auch mehrere parallel geschaltete Dioden wären da wohl 
schlechter wegen der größeren Durchflussspannung gegenüber der 
MOSFET-Lösung - habe ich das so richtig verstanden? Andererseits müsste 
man die Diode(n) nicht extra ansteuern und ein Kurzschluss kann auch 
nicht so schnell passieren, wie in der vorliegenden Schaltung...

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alexander Schmidt wrote:
> So wie es im Plan ist, ist es wirklich Quark.
> Wofür Q3-6-9 sein sollen ist mir absolut unklar, selbst wenn sie
> richtig herum drin wären.

Jens Schmitt wrote:
> Auch mehrere parallel geschaltete Dioden wären da wohl
> schlechter wegen der größeren Durchflussspannung gegenüber der
> MOSFET-Lösung

Egal wie viele Dioden man parallel schaltet, die Durchflussspannung 
bleibt immer gleich, jedenfalls in erster Näherung.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201113.htm
Abschnitt Diodenkennlinie.

> Andererseits müsste man die Diode(n) nicht extra ansteuern und ein
> Kurzschluss kann auch nicht so schnell passieren,
Richtig Dioden sind die einfache Wahl, da Holzhammermethode. Vom Preis 
her dürfte der Mosfet besser sein, da er keinen Kühlkörper braucht.

mfg Alexander
PS: Falls von den IRF3205 ein paar über sein sollten...  ;)

Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Alexander,

> Q1-4-7 dienen als aktive Freilaufdiode.
Kannst Du mir mal erklären, wozu mal aktive Freilaufdioden einsetzt? Ich 
kann mir zwei Gründe vorstellen:
- Man möchte den Feldabbau so langsam wie möglich machen (reduziert den 
Spannungsabfall)
- Die Dioden sollen in manchen Schaltzuständen nicht leiten.

> So wie es im Plan ist, ist es wirklich Quark.
> Wofür Q3-6-9 sein sollen ist mir absolut unklar, selbst wenn sie
> richtigrum drin wären.
Nehmen wir mal an, sie sind so eingebaut wie eingezeichnet. Dann sind es 
Dioden, die in Durchlaßrichtung geschaltet sind. Das könnte doch auch 
Spitzenströme liefern.

Aber was ich mich auch frage ist: Was macht denn das VSS des µC dort?

Irgendwie ist das alles Murks.


Gruß,
  Michael

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Okay, dass die Durchflussspannung gleich bleibt ist mir klar - Aber der 
Strom würde sich doch dann aufteilen und somit an jeder Diode weniger 
Verlustleistung auftreten... denke ich mal ;)

Leider sind da keine IRF3205 übrig - die Schaltungen bekommen wir schon 
komplett fertig im Gehäuse geliefert und werden nur verbaut (siehe 
Anhang)... Daher ja auch das Problem die Fehlerquellen zu finden, 
weshalb die Schutzschaltung des Akkus anschlägt (kein Schaltplan und 
Quellcode der Steuerung vorhanden) ;)

Meine ganzen Überlegungen sind also eher theoretischer Natur, was man 
halt besser machen könnte an der "tollen" Schaltung...

Autor: Michael Lenz (hochbett)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jens,

> Aber nochmal zu den Q3-6-9: leiten MOSFETs etwa in beide Richtungen -
> also im Gegensatz zu einem normalen Transistor (die Zenerdiode mal außer
> Acht gelassen)?
Das kommt darauf an, ob der BULK-Anschluß mit Source zusammengeschaltet 
ist oder nicht.

Bulk an Source bedeutet: Der MOSFET ist unsymmmetrisch und kann nur in 
eine Richtung betrieben werden. Das Dotierprofil erzeugt automatisch die 
eingezeichnete Diode. (Das ist der Normalfall. An der eingezeichneten 
Diode und dem fehlenden vierten Anschluß siehst Du, das das bei Dir der 
Fall ist.)

Bulk herausgeführt (extra Anschluß) bedeutet: Der MOSFET hat vier 
Anschlüsse. Du kannst ihn normalerweise in beide Richtungen betreiben.

Gruß,
  Michael

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael Lenz wrote:
>> Q1-4-7 dienen als aktive Freilaufdiode.
> Kannst Du mir mal erklären, wozu mal aktive Freilaufdioden einsetzt?
Hier würde ich sagen: Um die Verlustleistung zu reduzieren. 0,8V*20A=16W


>> So wie es im Plan ist, ist es wirklich Quark.
> Nehmen wir mal an, sie sind so eingebaut wie eingezeichnet. Dann sind es
> Dioden, die in Durchlaßrichtung geschaltet sind.
Ja und man kann sie überbrücken mit dem Mosfet.
> Das könnte doch auch Spitzenströme liefern.
??

> Aber was ich mich auch frage ist: Was macht denn das VSS des µC dort?
Meine Einschätzung: Q3 ist richtig herum verbaut und kann der gesamten 
Schaltung den Saft abdrehen.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Michael:
Also, wen ich das richtig sehe, dann ist Bulk wohl mit Drain verbunden - 
nicht mit Source.

Ich merke gerade, dass ich das Diodensymbol mit einer Zenerdiode 
verwechselt hatte... dabei soll das wohl eine Schottky sein - und somit 
macht es auch wieder mehr Sinn... ;)

Somit erhält die Schaltung also durch die eingebaute Diode verbindung zu 
GND - und wenn der MOSFET durchschaltet, dann sperren Q3-6-9 und es geht 
nichts mehr durch? grübel Für mich gerade schwer vorstellbar... Aber 
wäre recht logisch...

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Meiner Meinung sind Drain und Source auf deinem Schaltbild vertauscht. 
Könntest du das nochmal überprüfen?

Alles ab hier bezieht sich auf dein Schaltbild:
> Somit erhält die Schaltung also durch die eingebaute Diode verbindung zu
> GND
Ja genau. -> Spannungsabfall 0,7V

> und wenn der MOSFET durchschaltet, dann sperren Q3-6-9
Nein!
Q3 ist der Mosfet. Wenn er durchschaltet dann überbrückt er die Diode.
-> Spannungsabfall 0,008ohm x I

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Alexander:
Also nach dem Datenblatt 
(http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/18... 
auf Seite 8) ist es Drain, das auf Bulk geht (Ich hoffe, dass mit Bulk 
die Metallplatte auf der Rückseite des MOSFET gemeint ist).

Ich hatte das Ganze 3 Mal durchgemessen und bin mir sicher, dass alle 
MOSFETs so eingebaut sind, wie auf dem Schaltbild.

Was das Sperren angeht, hatte ich mich ein bisschen schlecht 
ausgedrückt...
Also, die Schaltung wird mit 36V betrieben. Wenn bei Q3 am Gate keine 
Spannung anliegt, so bekommt die Schaltung 36V - 0,7V = 35,3V
Wenn eine Spannung bei Q3 am Gate anliegt und der Transistor 
durchschaltet, dann fließen (bei max. 20A) 36V - 0,008Ohm * 20A min. 
35,84V
Habe ich das so richtig verstanden? Dann würde Q3 aber absolut sinnlos 
sein...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Um diese Schaltung zu verstehen sollte man mehr über die 
Betriebszustände wissen: Bisher wird hier "nur" über den ersten 
Quadranten diskutiert (Eneergieentnahme aus dem Akku).
Wie sieht es aber mit der Generatorfunktion aus? Beim Bremsen speist der 
Motor Energie zurück in den Akku, kommen daher die 200 A? Oder soll die 
Energie einfach vernichtet werden? Das wäre eigentlich ungeschickt ;-)

Diese unteren drei Mosfets sind recht suspekt, die Body-Dioden leiten 
eigentlich immer.
Der Vss der uC-Platine ist auch suspekt. So gesehen ist GND mehr oder 
weniger negativ gegenüber Vss.
Was genau ist an den uC1..3 bezeichneten Pins? Doch nicht einfach der 
uC?

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Lothar:
Es gibt eigentlich nur die Energieentnahme aus dem Akku. Über eine 
Generatorfunktion wurde schon nachgedacht, lohnt sich aber definitiv 
nicht. Erschwerend kommt hier ja auch noch hinzu, dass verschiedene 
Akkutypen mit der gleichen Steuerung benutzt werden können (NiCd, NiMh 
und Li-Io) - da müsste dann auch noch eine Erkennung her, was für ein 
Akkutyp dran ist und dementsprechend verschiedene Ladeelektroniken 
angesteuert werden... Außerdem wäre der Wirkungsgrad der Rückgewinnung 
sehr gering. Es müsste sich also um einen Programmfehler handeln - wird 
der Motor über Q1-4-7 kurzgeschlossen und Q2-5-8 sind noch geöffnet - so 
hat man einen Kurzschluss am Akku.

Ja, die ganze Schaltung ist eigentlich Suspekt ^^ die µC1-3 bezeichneten 
Pins gehen schon zum Mikrocontroller (PIC18F4321) - jedoch über 
Ansteuerungstransistoren.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was die 3 Transistoren Q3-6-9 angeht, habe ich jetzt mitbekommen, dass 
die als Verpolschutz drin sind - daher verkehrtrum... naja, könnte man 
schöner machen...^^

Autor: faraday (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>(Ich hoffe, dass mit Bulk
>die Metallplatte auf der Rückseite des MOSFET gemeint ist)
Bulk ist normalerweise nicht zugänglich und mit Source verbunden.
Bei normalen Anwendungen gibt es nur S,D+G. Und beim IRF3205 ist die 
Metallplatte Drain.
Vielleicht ergibt sich daraus ein neuer Schaltplan.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Verpolungsschutz mit Q3-6-9 ist schon ganz gut so. Eine Diode wäre 
einfacher zu verstehen hat aber mehr Verluste. Gerade weil man beim 
Verpolungsschutz nichts mehr weiter ansteuern muß, sind da die MOSFETS 
in vermeindlich falschen Richtung eine gute Wahl. Bei den Freilaufdioden 
duch die MOSFETs ist das so eine Sache, da braucht man die Ansteurung 
und es kann fasch laufen. Der zusätzliche Verlust durch Dioden wäre auch 
kleiner, denn der Strom fließt nur eher kurzzeitig durch die 
"Freilaufdioden".

Was etwas suspect ist, ist das fehlen von Widerständen vor den Gates. 
Unter ungünstigen Umständen (Verlegung der Kabel) kann es da zu 
kurzzeitigen Schwingungen kommen. Auch ist ein zu schnelles Schalten 
wegen der Funkentstörung eigentlich nicht gewünscht. In professionellen 
Schaltungen sind da deshalb oft kleine Widerstände an den Gates.


Beim Bremsen könnte der Motor Strom zurück in den Akku Speisen (über die 
Bulk Dioden von Q2,Q5,Q8). Allerdings wird die Spannung des Motors nur 
bei hohen Geschwindigkeiten (vermutlich deulich über 25 km/h) die nötige 
Spannung erreichen. Selbst dann sollte man aber kaum die 20 A Nennstrom 
erreichen. Die als Verpolungsschutz geschalteten MOSFETS könnten das 
Laden der Akkus Verhindern, wenn die bei höheren Geschwindigkeiten 
abgeschaltet werden. Das würde durchaus Sinn machen, denn sonst wäre die 
Motorgeschwindigkeit begrenzt dadurch das irgendwann die 
Batteriespannung überschritten wird und dann der Akku geladen wird.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Heute konnte ich die Ansteuerung endlich mal an ein Oszilloskop hängen. 
Herausgekommen ist, dass Q3-6-9 dauerhaft angesteuert werden - wohl um 
den Spannungsabfall an den Dioden zu verhindern. Der Verpolschutz greift 
also nur wenn die Stauerung angeschaltet wird.

Was die Ansteuerung der Gates an Q1-4-7 bzw. Q2-5-8 angeht wird zwar 
abwechselnd geschalten, jedoch überkreuzt sich hier die Ansteuerung - 
d.h. Q1-4-7 schaltet schon, währens Q2-5-8 gerade abfällt und angersrum. 
Daher bekommen Q1-4-7 und Q2-5-8 gleichzeitig eine niedrige Spannung 
aufs Gate - wenn auch nur für ein paar µs... (Die Steuerung wurde hier 
ohne Last getestet).

@Ulrich: Widerstände konnte ich jetzt nicht direkt an den Gates finden - 
ist schon etwas schwierig diese 4 oder 6-lagige Platine durchzumessen. 
Was ich herausgefunden habe ist, dass die Gates über Transistoren 
angesteuert werden... Welche Kabel genau meinst du? Motor oder 
Spannungsversorgung? Das Kabel für die Spannungsversorgung ist recht 
kurz (ca. 25-30cm), da der Akku direkt bei der Steuerung ist. Das 
Motorkabel jedoch ist ca. 1,50m lang...

Die Motoren laufen nicht mehr als 25km/h - mehr ist auch bei den 
Pedelecs nicht erlaubt (sonst bräuchte man ein 
Versicherungskennzeichen). Beim Bremsen oder wenn ein steiler Berg 
hochgefahren wird, steigt die Stromaufnahme auf bis zu 16-18A.

Autor: Toll (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ulrich:
> Was etwas suspect ist, ist das fehlen von Widerständen vor den Gates.
> Unter ungünstigen Umständen (Verlegung der Kabel) kann es da zu
> kurzzeitigen Schwingungen kommen.
Halte ich für Quark, die Leitungen zum Gate sind ja nur ein paar cm lang 
und werden hart auf +/- gezogen. Schwingen wird da nichts.

> Auch ist ein zu schnelles Schalten wegen der Funkentstörung eigentlich
> nicht gewünscht.
Verringert allerdings die Verluste.
Und bis jetzt kenne ich nur MosFet Schaltungen die eine schnelle 
Umschaltzeit anstreben, z.T. mit erheblichen Aufwand.

Jens:
> Beim Bremsen [...] steigt die Stromaufnahme auf bis zu 16-18A.
Dann ist was faul.

Autor: Jens Schmitt (Firma: eXtensive media) (djstorm)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Toll:
Gemeint ist natürlich, wenn Vollgas gegeben wird und gleichzeitig das 
Rad, also der Motor, völlig abgebremst wird.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die extra steilen Flanken an den MOSFETs werden angestrebt, bei 
Schaltnetzteilen mit entsprechend hohen Frequenzen und einer mehr oder 
weniger geschlossenen Abschirmung.
Bei einer Motorbrücke mit noch ein paar externen Kabeln kann es zu 
deutlich mehr Funkstörungen kommen und man sollte besser nicht so 
schnell schalten. Außerdem sind die Frequenzen deulich niedriger, die 
Verluste also niedriger.

Die Leitungen zum Gate sind zwar nur ein paar cm, aber die leigen zum 
Teil parallel zu den Drain/Source Leitungen. Im zig Mhz Bereich kann das 
schon genug für eine Induktive Kopplung sein. Gerade mit den Zuleitungen 
zum Motor kann man da nicht sicher sein, das man nicht doch bei 
ungünstiger Lage der Kabel einen UKW Sender hat, wenn auch nur für eine 
eher kurze Zeit beim Umschalten.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.