Hallo alle zusammen,
ich bin Mathis und studiere Maschinenbau im 9. Semester. In meiner
Bachelorarbeit habe ich ein Elektro Motocross Motorrad konstruiert und
möchte nun einen Prototypen bauen. Bei dem Steuergerät brauche ich Eure
kompetente Hilfe!!
Mein Problem ist, dass der Motor einen Peakstrom von 400 A zieht und bei
ca 80 Volt seine max Drehzahl von 6000 min^-1 erreicht. Die Machine ist
eine Scheibenläufer Gleichstrommaschine. Die dafür benötigten Akkus
werden vorraussichtlich nicht lange leben, bei einem so hohen
Entladestrom.
Meine Idee ist nun ein "intelligentes" Steuergerät zu bauen, dass aus
einem Akku eine bestiommte Spannung und einen bestimmten Strom zieht und
in eine geringere Spannung bei einem höheren Strom umwandelt. ZB.: Akku:
150 Volt max Entladestrom 200A; Steuergerät: umwandeln in 80V und 375A
(Leistung bleibt damit ja gleich). Ok da muss jetzt warscheinlich noch
etwas Verlust für die Umwandlung abgezogen werden, aber ist soetwas
grundsätzlich möglich?? Gibt es schon solche Steuergeräte am Markt? Und
könnte das genausogut bei einer Asynchronmaschine realisiert werden?
Mein aktuell gewähltes Steuergerät ist das alltrax axe
7245(http://www.electricmotorsport.com/store/ems_ev_parts_controllers_alltrax_7245.php).
Bisher ist das Stueregrät für mich eine Art Black Box, aber ich möchte
gerne wissen, wie es arbeietet und was es für die Motorsteuereung
ausgibt (Spannung, Strom). Habt Ihr eine Idee wo ich mir dieses Wissen
aneignen kann?
Ich wäre Euch wirklich sehr dankbar, wenn ihr mir bei dieser Problematik
weiterhelfen könntet. Ich danke Euch schon jetzt dafür!
Mit besten GRüßen, Mathis
So etwas nennt sich SEPIC - Wandler.
Danach kannst Du mal g**geln. Wir haben im forum einen Spezialisten für
Schaltwandler, der sich - das hoffe ich für dich - auch meldet.
Gruß
Google auch mal nach 'Cougar Controller', ein OpenSource Controller für
DC-Motore mit reichlich Ampere und geeignet für viele Spannungen ab so
ca. 24 V.
Es gilt wie immer der Energieerhaltungssatz. Energie aus dem Akku landet
mit ein paar Verlusten im Motor.
Deine Akkus bestehen aus Einzelzellen mit je nach Typ igendwas zwischen
1V und 4V.
Für die Akkubelastung ist es egal ob Du 100 Einzelzellen parallel hast,
mit wenig Spannung, irrsinnig viel Strom, und einem Wandler der daraus
die Spannung macht die Du brauchst, 100 Zellen in Reihe mit hoher
Spannung, kleinem Strom und einem Wandler der daraus die Spannung macht
die Du brauchst. Oder ob Du die 100 Zellen so in Reihe und Parallel
schaltest das die Spannung gleich passt. Der Einzelzelle ist es egal.
Nur so viel: Einen luftgekühlten DCDC Wandler mit 20kW Eckleistung wirst
Du nicht einbauen wollen. In die Hosentasche passt er zumindest nicht.
viel Erfolg
Hauspapa
Mach am besten den Thread in "Analogtechnik" neu auf.
Allerdings hat Hauspapa recht. So ein Wandler wird einiges an Masse mit
sich bringen.
Wenn Du diese Masse in weitere Akkus investierst - bist du besser dran.
Schalte deine Akkus einfach so zusammen, dass sie 80 - 90 Volt bringen
und bei Spitzenleistung nicht zerstört werden.
Wie hast Du die die Regelung der Geschwindkeit gedacht ?
Wenn Du dafür ohnehin eine aufändige elektische Regelung brauchst ist es
natürlich was anderes!
Gruß
@ Hauspapa, danke für Deine Einschätzung. Wenn der DC/DC Wandler von den
Ausmaßen und Gewicht bei meiner geforderten Leistung ausgeschlossen
werden kann, ist mir auch geholfen. Denn dann muss ich definitiv den
Akku so zusammenschalten, dass die Daten zum Motor passen. Vom GEwicht
her möchte ich ungern ünber 100 kg kommen. Fahrwerk: 60kg Motor 11kg
Steuergerät 2,5kg bleibt für den Akku knapp 27 kg. Auf die Idee, dass
der Akku entlastet wird, wenn ich weniger Strom entnehme bin ich durch
den C Wert gekommen. Ich dachte je weniger Strom ich entnehme, desto
geringer belaste ich den Akku? Ich wollte eigentlich Lipo zellen
verbauen, da sie hochstromfähig ca 20C und leicht sind. Aber die
Sicherheit und Anzahl der Ladezyklen sprechen für LiFePO4. von daher
wollte ich herausfinden, ob ich diese Akkus mit kleinerem C Wert
trotzdem verbauen kann, indem ich den Strom hochtransformiere. Das geht
aber nur, wenn ich nicht allzuviel Mehrgewicht dadurch zu erwarten habe.
Wenn der Akku jetzt 10-12 kg schwerer wird, könnt ichs schon noch
verkraften. denn die Lebensdauer würde steigen.
@ SEPIC was meinst Du mit "wenn ich für die GEschw.regelung eine
aufwändige elektrische Regelung brauche relativiert sich das"? Meinst Du
das Gewicht und die GRöße vom DC/DC Wandler? Könnte der dann leichter
und platzsparender ausfallen? Ich habe mal nach SEPIC gegoogelt und
gesehen, dass für den Wandler Kondensatoren und Spulen benötigt werden.
Daher wohl das Hohe GEwicht bei der benötigten Leistung. Wenn ich das
Mehrgewicht irgendwie relativieren könnte, wärs wieder machbar. Dann
kann das Steuergerät auch komplizierter und aufwändiger werden.
Wenn das aber nicht geht nehm ich zunächst dieses Alltrax Steueregrät
und kann mir bei Bedarf noch übnerlegen ob ich den Cougar Controller
nehme. Wie genau das Alltrax funktioniert, weiß ich leider nicht. Es ist
extra für diese Anwendung hergestellt worden. Ich stelle mir die
GEschw.regelung so vor, dass ich im Controller nen Diagramm für Spannung
und Strom über die 5kOhm des Drehgriffpotis legen kann. Die Drehzahl der
GSM wird dann über die Spannung und das Drehmoment über den Strom
geregelt. Wies genau funktioniert wieß ich leider nicht, aber das würde
mich sehr interessieren....
Gruß Mathis
@ Hauspapa
Hab nochmal über die Akkus nachgedcht... stimmt Du hast Recht. Denn die
benötigte Leistung am Motor bleicbt ja gleich! (P=400A*80V=32kW) Ein
passender Akku wär ein 24S9P (88,8V const entl.I 900A) und wenn ich
daraus jetzt einen 54S9P(199,8V const entl.I 400A) machen würde, steigt
zwar die Spannung, aber der const Entladestrom sinkt! Um nun auf die 32
kW zu kommen müsste ich bei beiden Akkus ca die Hälfte (const eintlI
/2,25) vom konstanten Entladestrom entnehmen. Damit werden die
Einzelzellen gleich belastet. Wenn ich jetzt noch die Verluste mit
einberechne, wird die zweite Akkuversion sogar stärker belastet! Von
daher ist meine Idee quatsch!
Ich danke Euch vielmals für Eure wirklich schnelle Hilfe!!
WEnn Ihr noch einen Tip für Literatur oder eine HP habt, mit der ich die
Funktionsweise von Motorsteuergeräten besser verstehen kann, würde ich
mich darüber sehr freuen!!
Viele Grüße, Mathis
Die Frage ist die:
Wie arbeitet denn die bisherige Steuerung ?
Wenn es eine Steuerung ist welche die Spannung regelt, dann hast du
natürlich die Chance einen Wandler + Spannungssteuerung zu kombinieren,
was evtl. den zusätzlichen Aufwand in Grenzen hält.
Wenn es eine Steuerung ist, die dem Motor Impulse zuführt (also eine
Regelung über PulsWeitenSteuerung PWM) dann ist der bisherige Aufwand
für die Steuerung wohl gering und du würdest mit den zusätzlichen
Bauteileaufwand den Rahmen sprengen.
Aber - wie du schon richtig erkannt hast bringt ein Wandler auch nur
etwas wenn gegen Ende der Ladungkurve die Spannung der Akkus sinkt. Dann
könnte ein Sepic - Wandler die Spannung auf Kosten noch höherer
Entladung länger auf 80 Volt halten. Ob das den Aufwand wert ist
müsstest Du Anhand von Messungen ermitteln.
Gruß
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