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Forum: Fahrzeugelektronik elektrischer Radlader


Autor: Richard K. (Firma: RK-HPD e.U.) (rk-hpd)
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Hallo, wir möchten für unseren landwirtschaftlichen Betrieb einen 
elektrischen Radlader kaufen.

Vom Hersteller habe ich zur Antriebsart noch keine genauere Auskunft 
erhalten.


Auszug aus Technischem Daten laut Hersteller:

Betriebsspannung 80V DC mit 416Ah AGM Batterie

2x Drehstrommotor asynchron

48 V AC Fahrantrieb
43 V AC Hydraulikmotor

Da ich mich generell für Elektronik interessiere, würde ich gerne 
foglendes wissen:

Wie erfolgt die Steuerung der beiden Motoren, da "AC"?

Per Frequenzumrichter?

Muss dafür vorher der DC wieder in AC umgewandelt werden?

Ich dachte, dass eigentlich BLDCs verbaut sind mit, mit 
demendsprechenden Reglern.

Autor: Stefan (Gast)
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Darin sind Fahrregler verbaut welche aus DC einen 3~Drehstrom erzeugen, 
die Motoren sind welche mit ca. 40V Betriebsspannung. schau mal im 
Internet nach Curtis Fahrregler.

die Motoren sind in der Regel ganz normale Kurzschlussläufer. 
Ansteuerung erfolgt über den Fahrregler mit entsprechender Anpassung von 
Spannung und Frequenz (vergleichbar mit Frequenzumformer).

Ist in jedem neueren Stapler so verbaut.

Autor: Sebastian R. (sebastian_r569)
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Richard K. schrieb:
> Ich dachte, dass eigentlich BLDCs verbaut sind mit, mit
> demendsprechenden Reglern.

BLDC-Controller sind ziemlich genau Wechselrichter, die aus DC eine 
3-Phasen-Wechselspannung machen.

Autor: Christian B. (luckyfu)
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Sebastian R. schrieb:
> BLDC-Controller sind ziemlich genau Wechselrichter, die aus DC eine
> 3-Phasen-Wechselspannung machen.

mit dem kleinen Unterschied, daß die Drehfrequenz beim BLDC Regler vom 
Motor abhängig geregelt wird, ein Frequenzumrichter steuert die 
Frequenz.

Autor: Matthias S. (da_user)
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Richard K. schrieb:
> Muss dafür vorher der DC wieder in AC umgewandelt werden?

Was eigentlich jeder FU macht...

Autor: Max M. (jens2001)
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Richard K. schrieb:
> dachte, dass eigentlich BLDCs verbaut sind

BLDC-Motoren sind eben KEINE DC-Motoren!
(es sei den der controller ist im Motor integriert)

: Bearbeitet durch User
Autor: Richard K. (Firma: RK-HPD e.U.) (rk-hpd)
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Danke für die Antworten,

habe noch eine Frage zu der Batterie:

Daten laut Hersteller, mehr Infos zur Batterie wurden mir leider 
verwehrt.

AGM
Nennspannung 80V
Nennkapazität 416Ah
Brauchbarkeit 5-6 Jahre
Anzahl Ladezyklen 1100 (Dod - depth of Discharge ist nicht bekannt)

Definition von Brauchbarkeit?
Ist die Lebensdauer von 5-6 Jahren auch erreicht wenn die Anzahl der 
Zyklen nicht erreicht werden, bzw. deutlich weniger Betriebsstunden 
erzielt werden?

Der Ersatzteilpreis für die Batterie liegt zum heutigen Stand um 
€17.000,00 inkl. MwSt. Bei nur geringer Auslastung (wenig 
Betriebsstunden  == geringe Einsparung an Treibstoff) und einer 
"maximalen" Lebensdauer von 5-6 Jahren wäre der Einsatz 
unwirtschaftlich.

Weiters habe ich eine Vorführmaschine im Netz gefunden, Baujahr  Januar 
2017 mit nur 60 Betriebsstunden - hat die AGM Batterie obwhohl nur 60 
Betriebsstunden ,somit auch schon 2Jahre der besagten 5-6 Jahre 
Lebensdauer verloren?


Vielleicht ist jemand aus dem Gabelstaplerbereich dabei, der sich mit 
AGMs auskennt. Danke im Voraus.

Autor: Interessierter (Gast)
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Das möge mir jetzt mal bitte einer der es WEIS erklären: Aus den AKKUs 
bekommen wir DC. Es werden aber AC-Motoren, auch noch 
Drehstromasynchronmotoren eingesetzt. Warum bitte das?
Ist der Wandlungsverlust (Wirkungsgrad) so vernachlässigbar ggü. der 
Steuerbarkeit per Frequenz anstelle von Spannung bei DC-Motoren?

Wäre nicht ein höherer Gesamtwirkungsgrad bei Einsatz von DC-Motoren zu 
erzielen?

Autor: aldesser (Gast)
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Wie würdest du den die Spannung der Akkus für den DC-Motor anpassen? 
Vermutlich über einen Schaltregler oder ähnliches. -> Vom der 
Schaltungstechnik sehr ähnlich eines normalen FUs.

Warum also einen DC-Motor verwenden, der zwangsläufig auch noch 
verschleißbehaftete Bürsten braucht, wenn man alternativ auch direkt 
BLDC oder ASM verwenden kann.

Diese werden mit 3 Phasen Wechselspannung betrieben, auch hier muss die 
Spannung angpasst werden, wie bei den DC-Motoren. Nur werden halt drei 
verschiedene erzeugt. Im Endeffekt also die selbe Verlustleistung im 
Regler, da zwar 3 Endstufen, aber jeweils nur mit einem drittel der 
Leistung vorhanden sind.

Dazu kommt, dass ASM sehr günstig und leicht verfügbar sind, 
insbesondere im gehoberenen Leistungssegment. Auch die zugehörigen FU 
gibt es wie wasser am meer, dazu mit sehr ausgeklügelten 
Regelungsverfahren.

Der Grund Asynchroner einzusetzen, statt der effizenteren 
Synchronmotoren bzw BLDC, ist einzig eine Kostenfrage.

Autor: Arno (Gast)
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Interessierter schrieb:
> Das möge mir jetzt mal bitte einer der es WEIS erklären: Aus den
> AKKUs
> bekommen wir DC. Es werden aber AC-Motoren, auch noch
> Drehstromasynchronmotoren eingesetzt. Warum bitte das?

Billiger (keine seltenen Erden für die Magnete).
Standardbauteil (von x verschiedenen Anbietern in gleicher Ausführung 
lieferbar).
Weniger Verschleißteile (kein Kollektor, keine Schleifringe).

> Ist der Wandlungsverlust (Wirkungsgrad) so vernachlässigbar ggü. der
> Steuerbarkeit per Frequenz anstelle von Spannung bei DC-Motoren?

Deine Frage verstehe ich nicht ganz - meinst du, der Wandlungsverlust 
ist geringer, wenn du die Spannung per DC-DC-Wandler wandelst, als wenn 
du per FU DC-AC wandelst? Halte ich für unwahrscheinlich, und wenn, dann 
nur im irrelevanten Bereich.

> Wäre nicht ein höherer Gesamtwirkungsgrad bei Einsatz von DC-Motoren zu
> erzielen?

Vermutlich nicht.

MfG, Arno

Autor: Interessierter (Gast)
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Arno schrieb:
> Deine Frage verstehe ich nicht ganz - meinst du, der Wandlungsverlust
> ist geringer, wenn du die Spannung per DC-DC-Wandler wandelst, als wenn
> du per FU DC-AC wandelst?

Ja, das war der Gedanke.

aldesser schrieb:
> Der Grund Asynchroner einzusetzen, statt der effizenteren
> Synchronmotoren bzw BLDC, ist einzig eine Kostenfrage.

Dachte ich mir schon so in etwa.

Aber wie ist das dann bei den so gehypten E-Fahrzeugen für die Straße? 
BMW i3 und Konsorten. Da kann doch ein potentieller Effizienzgewinn 
durch geeignetere, wenn auch teurere Motoren nicht verschenkt werden, 
oder?

Autor: aldesser (Gast)
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So schlecht sind ASM nicht, so werden auch in den Volumenmodell wie 
Tesla S/X/M, i3, Leaf usw. ASM eingesetzt. SM werden werden dagegen im 
Rennsport und bei Fahrzeugen mit Radnabenmotoren eingesetzt.

Insb. bei Radnabenmotoren aufgrund der kleineren Abmaße.

Autor: Richard K. (Firma: RK-HPD e.U.) (rk-hpd)
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Somit wäre das Thema der Sinnhaftigkeit von DC - AC Antriebssystemen 
geklärt, vielleicht nochmal zurück zur Frage bzgl. AGM Batterien:

Richard K. schrieb:
 habe noch eine Frage zu der Batterie:

 Daten laut Hersteller, mehr Infos zur Batterie wurden mir leider
 verwehrt.

 AGM
 Nennspannung 80V
 Nennkapazität 416Ah
 Brauchbarkeit 5-6 Jahre
 Anzahl Ladezyklen 1100 (Dod - depth of Discharge ist nicht bekannt)

 Definition von Brauchbarkeit?
 Ist die Lebensdauer von 5-6 Jahren auch erreicht wenn die Anzahl der
 Zyklen nicht erreicht werden, bzw. deutlich weniger Betriebsstunden
 erzielt werden?
>
> Der Ersatzteilpreis für die Batterie liegt zum heutigen Stand um
> €17.000,00 inkl. MwSt. Bei nur geringer Auslastung (wenig
> Betriebsstunden  == geringe Einsparung an Treibstoff) und einer
> "maximalen" Lebensdauer von 5-6 Jahren wäre der Einsatz
> unwirtschaftlich.
>
> Weiters habe ich eine Vorführmaschine im Netz gefunden, Baujahr  Januar
> 2017 mit nur 60 Betriebsstunden - hat die AGM Batterie obwhohl nur 60
> Betriebsstunden ,somit auch schon 2Jahre der besagten 5-6 Jahre
> Lebensdauer verloren?

Autor: Armin X. (werweiswas)
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Ähh
Die Batterie ist aber teuer. Sehr teuer!
Ich meine, eine ungefüllte 450Ah 80V Staplerbatterie im 
Standardtrog(kein AGM) kostet uns um 2500€. Es kann aber auch sein, dass 
ich mich täusche und den Preis mit einer anderen Batterie verwechsle, 
also falls es jemand besser weis...
Die genannten Batterien halten in unseren FTF bei täglicher Entnahme von 
etwa 200Ah(ca 3h Ladezeit mit 80A) etwa 5 - 8 Jahre.
Wasser wird alle 2 Wochen nachgefüllt.

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Autor: Petra (Gast)
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Bei Asynchronmaschinen kann man bei Automotoren mit einem 
Systemwirkungsgrad on ca. 80% rechnen. Bei Synchronmaschinen sind es 
>90%. Wenn es um Reichweite geht ist die Synchronmaschine erste Wahl, 
wenn es um die Kosten geht, die Asynchronmaschine.

Autor: Janvi (Gast)
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den Batteriepreis halte ich im Vergleich mit Blei Staplerbatterien auch 
für unseriös. Für Radlader scheint das Gewicht ja gerade gewollt. Was 
die neuen LiION bei Still kosten weis ich aber auch nicht. Wenn es aber 
so wie bei den Fahrradakkus ist daß eine Elektronik darin ist die Second 
Source verhindert um den eigenen Preis zu schützen würde ich die Finger 
weg lassen

Autor: Richard K. (Firma: RK-HPD e.U.) (rk-hpd)
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Janvi schrieb:
> Für Radlader scheint das Gewicht ja gerade gewollt.

Naja, die Dieselvariante des Radladers wiegt nur 3,4to.
Der Elektro Lader wiegt 4,1to. (Batteriegewicht ca. 1200kg). Schon um 
einiges schwerer. 700kg Differenz, die immer mit geschleppt werden 
müssen. Bei uns ist nicht alles eben, haben viele Steigungen am 
Hofgelände. Eine Lifepo Batterie mit der gleichen Kapazität würde inkl. 
Gehäuse nur ca. 450kg wiegen.

Janvi schrieb:
> Was
> die neuen LiION bei Still kosten weis ich aber auch nicht.

Laut Recherchen kosten die LiION Akkus ca 3-4 soviel wie normale 
Bleibatterien. Weiters habe ich für zwei Lifepo Battery Packs mit 80V 
400Ah ein Angebot vorliegen. Preis: €10.500 - €14.000 inkl. BMS und 
Stahlblechgehäuse. Also deutlich günstiger als die AGM. Längere 
Lebensdauer, Schnellladefähig, leichter. Hilft mir aber alles nichts, da 
ich den Radlader nicht ohne die AGM bekomme.


Janvi schrieb:
> Wenn es aber
> so wie bei den Fahrradakkus ist daß eine Elektronik darin ist die Second
> Source verhindert um den eigenen Preis zu schützen würde ich die Finger
> weg lassen

Das kann ich leider erst herausfinden, nachdem ich die Maschine gekauft 
habe. (Der Hersteller blockiert sämtliche weitere Informationen - nur 
für interne Zwecke). Falls Second Source möglich ist, könnte mann die 
AGM Batterie als Solarspeicher und die Lifepo Batterie für den Radlader 
verwenden.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Verluste gibts da eigentlich keine bis auf die Rds(on)-Verluste der 
Transistororen

Es funktioniert so, der Motor hat ja 3 getrennte Wicklungen, man 
bestromt nun die eine Wicklung mit +48V und danach wird umgepolt also 
-48V und das muss man eben zeitversetzt für die einzelnen Spulen machen. 
Man hat dann eben einen Rechteck-Wechselspannung wenns gut läuft wird 
ein Sinus digital simuliert so das das Rechteck erst mit kurzen Impulsen 
beginnt die in der Mitte immer länger werden und dann wieder kürzer.

Die ganzen elektrohydraulischen Servolenkungenpumpen machen das auch so.
        +48
       |---|       |---|
GND ---|   |-     -|   |-...........
             |   |
             |---|
             -48V

: Bearbeitet durch User
Autor: Janvi (Gast)
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>Der Hersteller blockiert sämtliche weitere Informationen
>- nur für interne Zwecke

hier gleich vor dem Kauf den Hebel ansetzen und ggf. was anderes suchen.
Ich weis schon das ist hart. Anders lernen das die Hersteller aber nicht 
und Zufallstreffer wie der IBM PC oder aktuell die Risc-V Architektur 
bleiben viel zu selten

Autor: Richard K. (Firma: RK-HPD e.U.) (rk-hpd)
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Janvi schrieb:
> hier gleich vor dem Kauf den Hebel ansetzen und ggf. was anderes suchen.

Ja, wenn dass nur möglich wäre. Es gibt bis jetzt leider keinen 
Mitbewerber der in dieser Leistungsklasse etwas anbietet.



Janvi schrieb:
> Anders lernen das die Hersteller aber nicht.

Dieser Wunsch wird nicht in Erfüllung gehen. Meiner Meinung nach, steht 
Arroganz und Abgehobenheit bei europäischen Unternehmen ganz weit oben 
auf der Liste.

Ich kann ja nicht einmal mit jemanden vom Hersteller direkt sprechen, 
muss alles über den örtlichen Fachhändler angefragt werden.

Die Emailanfrage beim Batteriehersteller blieb auch erfolgos - war aber 
so zu erwarten.

Autor: vn n. (wefwef_s)
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Christian B. schrieb:
> mit dem kleinen Unterschied, daß die Drehfrequenz beim BLDC Regler vom
> Motor abhängig geregelt wird, ein Frequenzumrichter steuert die
> Frequenz.

Nein. Einfach nur nein. Jeder bessere Frequenzumrichter kann geregelt 
betrieben werden.

Interessierter schrieb:
> Das möge mir jetzt mal bitte einer der es WEIS erklären: Aus den AKKUs
> bekommen wir DC. Es werden aber AC-Motoren, auch noch
> Drehstromasynchronmotoren eingesetzt. Warum bitte das?
> Ist der Wandlungsverlust (Wirkungsgrad) so vernachlässigbar ggü. der
> Steuerbarkeit per Frequenz anstelle von Spannung bei DC-Motoren?

Natürlich, jedes Elektroauto fährt dreiphasig. Synchronmaschine wäre 
halt noch besser als ASM, aber da wird gern gespart.

aldesser schrieb:
> So schlecht sind ASM nicht, so werden auch in den Volumenmodell wie
> Tesla S/X/M, i3, Leaf usw. ASM eingesetzt.

Der Wirkungsgrad ist durchaus schlechter, auch ist eine ASM deutlich 
schwieriger zu regeln als eine PSM. Der i3 besitzt keine ASM, sondern 
eine Synchronmaschine. Tesla spart halt gern, und verbaut eine 
ungeregelte ASM.

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