Hi Forum,
gibt es eine Möglichkeit eine hydraulische Bremse eines elektrischen
Motorrads (40kW) über einen Microcontroller (wir verwenden einen STM32F4
Microcontroller, basierend auf ARM Cortex-M4F CPU) anzusteueren?
Wir bräuchten hierfür einen Aktor. Eingelesen wird die Bremskraft über
einen Drucksensor, wird ein gewisser Druck überschritten wird der Motor
in den Generatorbetrieb geschaltet und mit dem Vorderrad gekuppelt,
sodass die Bremskraft vorne anliegt. Ist die maximale Bremskraft des
Motors erreicht und nicht ausreichend soll eine mechanische Bremse
addiert werden. Eine elektromechanische Bremse könnte auch in Betracht
genommen werden, ausreichend Spannung (~330V) wäre vorhanden.. Ich würde
mich über Vorschläge sehr freuen.. Fertige Bremslösung diverser
Hersteller (zB Continental, Bosch) kommen nicht in Frage, weil da der
Druck des Bremshebels direkt auf das Bremssystem gegeben wird und nicht
wie bei uns über den Microcontroller zwischen geschaltet ist. :/
Danke und viele Grüße
ensi
Das ist natürlich möglich, aber wie so oft eine Frage des Aufwandes.
Das Kernstück wird auf ein hydraulisches Proportional-Ventil
hinauslaufen. Dieses ist aber nicht in Mikroausführung und schon gar
nicht für lau zu haben.
Natürlich brauchst Du auch eine Druck- und Speicherkombination für den
hydraulischen Teil.
Da viele der angeführten Teile aus dem Steuerungsbereich (24V) kommen,
reichen die 12V der Batterie auch nicht mehr aus.
Danke für die schnelle Antwort, also Spannung haben wir ca 300 Volt, die
könnten wir gegebenfalls über ein DC/DC Konverter herunterregeln..
Ich schau mal was ich zu den Stichworten im Netz finden kann. Hättest du
vielleicht noch nützliche Links? Es muss auch nicht unbedingt
hydraulisch sein, elektromagnetisch ginge auch.. aber man findet so
wenig im netz darüber..
Natürlich gibt es auch elektromechanische Aktoren, aber bei Deinem
Sonderwunsch: "Ordentlich Muggies (Kraft), wenig Weg (kaum Hub) aber
möglichst hohe Stellgenauigkeit (Auflösung; kaum Hub)", sollte es nicht
allzu viele Alternativen geben. Der Öldruck in einem Bremskreis liegt
schließlich im 3-stelligen Bereich.
Vergiss bitte auch nicht, dass Hydraulik extrem Kompakt ist
(Kraft:Volumen) und eine Alternative selten in eine bestehende
Bremsanlage Integrierbar ist.
Eine recht exotische Lösung wäre ein Piezo-Stack.
Die Kenne ich aber nur aus der Lehre. Die sind relativ Kompakt, fast
Spannungsproportional und mit 300V oder vielleicht einem
Spannungsverdoppler zu betreiben. Ordentlich Muggies haben die auch.
Ob es die, in freier Wildbahn außerhalb von Einspritzpumpen gibt und wie
groß der mögliche Hub ist, kann ich Dir nicht sagen.
Willst du das Ding zugelassen bekommen oder zum Spass haben?
Ein wackeliges Kabel, bei dessen abfallen man nicht mehr Bremsen kann,
wird glücklicherweise nie zugelassen.
Elektrische Zusatzbremsen müssen nicht so verschleissfest und fein
dosierbar sein, können also leichter und billiger gebaut werden als
konventionelle Bremsen.
MaWin schrieb:> Ein wackeliges Kabel, bei dessen abfallen man nicht mehr Bremsen kann,> wird glücklicherweise nie zugelassen.
Viel schlimmer noch: ein Kurzschluss und das Ding macht bei Endgeschw.
eine Vollbremsung :-S
elektromechanisch wäre demnach keine gute idee?
also im vordergrund steht die zulassung erst mal nicht.. wir bräuchten
nur erst einmal einen weg, wie es gehen könnte
Einer eventuellen Zulassung würden auch die 300V entgegenstehen.
Fragt euch mal, warum die Lieblingsspannungen bei 4 Akkumulatoren (48V)
liegen. Schon der Sprung auf 5 Stück (60V) ist im wahrsten Sinne des
Wortes ein Quantensprung.
Natürlich sind die Querschnitte und Ströme bei 300V geringer, aber
schenkt den elektrotechnischen Praktikern auch mal ein Ohr.
Übrigens: Die meisten FETs haben mit hohen Strömen und supergeringem Ron
keine Probleme, bei 300V sieht das Ganze schon ganz anders aus.
Kollege IGBT und Thyristor können da bei weitem nicht mithalten.
Keine Probleme, wenn Ihr im trockenem (Prüf-)Labor bleibt.
Tach ensi,
das sieht nach einem wirklich tollen Projekt aus! Aber ihr müsst
dringend eure Texte auf der webside überarbeiten:
"Elektrontechnik", "inderdisziplinäres"
War da ein Legastheniker am Werk?
@Amateur
Natürlich ist ein Hochvolt System rechtlich "unangenehmer". Auch schon
vor der Zulassung, denn das ist ja offensichlitch ein Hochschulprojekt:
Arbeitsschutz und Versicherungsfragen sind da zu beatchten. Aber das
wissen die Damen und Herren die sich damit beschäftigen sicherlicht
besser als ich ;)
Trotzdem ist ein 40kW System nicht so einfach auf Kleinspannung zu
betreiben. Die Kabelquerschnitte sind da das geringste Problem. Alle
Kontakte egal ob gesteckt(hihi süß) oder geschraubt kochen dir weg.
Alles verbackt und fängt an zu gammeln.
Thor
Alex S. schrieb:> Arbeitsschutz und Versicherungsfragen sind da zu beatchten. Aber das> wissen die Damen und Herren die sich damit beschäftigen sicherlicht> besser als ich ;)
Mit einer rein elektrischen Bremse würden sie nicht mal eine Zulassung
nach §19/(6)StVZO als Erprobungsfahrzeug bekommen.
ensiferum schrieb:> Fertige Bremslösung diverser> Hersteller (z.B. Continental, Bosch) kommen nicht in Frage, weil da der> Druck des Bremshebels direkt auf das Bremssystem gegeben wird und nicht> wie bei uns über den Microcontroller zwischen geschaltet ist.
Und das ist auch gut so! ATE & RB wissen schon warum.
Habt ihr euch jemals mit "funktionaler Sicherheit" ISO26262 "Safety
integrity Level" ((A)SIL) auseinandergesetzt?
Amateur schrieb:> Die meisten FETs haben mit hohen Strömen und supergeringem Ron> keine Probleme, bei 300V sieht das Ganze schon ganz anders aus.>> Kollege IGBT und Thyristor können da bei weitem nicht mithalten.
Warum nicht gleich auf 12V runter?
IGBTs sind bekannt dafür, kaum Leistung schalten zu können...;-)
Sicherheit ist auch ein thema.. aber zunächst nicht primär..zu
elektromechanische scheibenbremse für motorräder findet man herzlich
wenig im netz.. kann es sein, dass elektromechanische scheibenbremse
per se nicht verfügbar sind?
Bin jetzt durch Recherche auffallende gestoßen:
Motor on Caliper System
Hierbei handelt es sich um ein System, bei dem direkt am Bremssattel
montierte zusätzliche kleine Motor-Getriebe-Einheiten (auch
Direktaktuator genannt) die Bremskolben der hinteren Bremssättel
betätigen und so die nötige Feststellkraft erzeugen. In diesem System
gibt es keine Seilzüge mehr und der mechanische Betätigungshebel ist
durch einen kleinen Elektroschalter ersetzt. Das System ist sehr einfach
in ein Fahrzeug zu integrieren, funktioniert aber nur mit
Scheibenbremsen.
Könnte man ein solches System nicht auch nutzen? Ist zwar für
Feststellbremse aber eventuell elektronisch steuerbar.
Puh. been there, done that. Die bremse hat ASIL-D. schlimmer geht es
nicht mehr. Mittlerweile gibt es im motorradbereich die MSIL
Einstufung. Ist etwas entspannter aber entspricht dann immer noch einem
ASIL-C. egal was es werden soll: macht euch schlau. Der Ingenieur haftet
privat für grobe Fahrlässigkeit.
Genug geunk, zum Thema.
Schaut euch mal an, wie viel Energie durch die leichte Betätigung der
Reibbremse verloren geht wenn man schon bei kleinen Drücken kräftig
elektrisch bremst. Das ist nicht so viel.
Meines Wissens nach gibt es nur einen Hersteller der am Motorrad ein
echtes brake by wire in Serie hat(te). Honda cbr mit cabs. Das müßte
zumindest mechanisch Alles bieten was ihr braucht.
Viel Erfolg.
ensi schrieb:> Sicherheit ist auch ein thema.. aber zunächst nicht primär..zu> elektromechanische scheibenbremse für motorräder findet man herzlich> wenig im netz.. kann es sein, dass elektromechanische scheibenbremse> per se nicht verfügbar sind?
Das ist doch vollkommener Quatsch! Willst Du damit leben, dass euer
Testfahrer bei >100 km/h über den Lenker absteigt, weil Dein µC meint,
aufgrund einer EMV-Störung vom Motor mal eben den Bremsaktuator zu
schließen??
Meiner Meinung nach sind die Anforderungen an ein "Brake-by-wire"-System
bei einem Motorrad vergleichbar mit einem "Steer-by-Wire"-System von
einem PKW. Denn im Gegensatz zum Auto ist auch der Fehlerfall "Bremse
bremst unberechtigt" bei einem Motorrad deutlich kritischer zu bewerten,
da die Auswirkungen genauso drastisch sein können, wie der Fehlerfall
"Bremse bremst gar nicht". (Bemerkung: Unberechtigter Brems- /
Regeleingriff ist zwar auch beim PKW sehr kritisch, führt aber meiner
Meinung nach nicht zwangsläufig zu einem Unfall).
Somit landet man schnell bei ASIL-D / SIL3
(http://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_Safety_Integrity_Level), was
bedeutet, dass die Sensorik/Signalverarbeitung dreifach redundant
auszulegen ist, die Aktuatorik sowie Spannungsversorgung wenigstens
zweifach redundant.
Zweifache Redundanz bei Sensorik/Signalverarbeitung (Geber vom
Bremshebel + nachgeschaltete Mikrocontroller) ist hier nicht
ausreichend, weil schon der Einfachfehler zum Versagen des
Bremssystems führt! Wenn sich zwei Systeme gegeneinander
plausibilisieren und eine Abweichung feststellen (Fehlerfall), dann
besteht nur die Möglichkeit den Fehler zu erkennen, ihn aber nichtzu korrigieren, was beider einer Bremse mit Sicherheit nicht
ausreichend sein wird. Anders ausgedrückt, weiß man bei zweifacher
Redundanz im Fehlerfall schlichtweg nicht, ob jetzt gebremst wurde oder
nicht.
Zudem gibt es bei einer Bremse auch keine "standardisierte"
Ersatzreaktion wenn der Fehler erkannt wurde. Einfach Lampe im Cockpit
an und System deaktivieren geht nicht, so wie das im PKW bei ABS/ESP,
Airbag & E-GAS üblich ist (entspricht ASIL-C / SIL-2). Auch
"Bremsaktuator betätigen" als Ersatzreaktion führt gerade bei einem
Motorrad nicht zu einem sicheren *Zustand*.
Gegenvorschlag - was spricht dagegen, es genauso zu machen wie bei einem
HEV/BEV in der Automobilindustrie üblich wenn es um das Rekuperieren
geht ;-)
Die hydraulische Bremse bleibt unverändert erhalten, jedoch der der
"Leerweg" des Bremshebels wird vergrößert (allerdings nur soweit, dass
die Bremswirkung der Betriebsbremse nicht eingeschränkt wird). Anstatt
eines Drucksensors in der Hydraulik kommt ein Wegsensor am Bremshebel zu
Einsatz (BTW: den bräuchte man auch bei einer rein elektrischen Bremse).
Der Leerweg wird für das elektrische Bremsen/Rekuperation genutzt, ab
einer bestimmten Kraft auf dem Bremshebel setzt dann automatisch die
normale Betriebsbremse ein.
So ein System ist in meinen Augen deutlich unkritischer. Zweifache
Redundanz bei Geber & Signalverarbeitung ist hier ausreichend. Das
Energierückgewinnungssystem muss den Fehlerfall "lediglich" erkennen
können. Die Ersatzreaktion lautet dann, dass elektrische
Bremsen/Rekuperation zu verbieten um den sicheren Zustand herzustellen
(mit entsprechender Anzeige für den Fahrer). Die Betriebsbremse bleibt
davon unbeeinflusst.
