Forum: Fahrzeugelektronik KERS System für Skateboard - Auswahl eines Elektromotors


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von Felix H. (fh86)


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Hallo ich habe folgende Idee für ein Projekt das ich sehr gerne Umsätzen 
würde.

Ein Skateboard mit KERS System.

Beim fahren in der Stadt muss man sehr oft bremsen z.b an Ampeln oder 
wenn Hindernisse im Weg sind. Bremsen und wieder anfahren kostet viel 
Kraft und macht nicht wirklich Spaß.

Idee: Die Bewegungsenergie die durch das Bremsen verloren geht irgendwie 
speichern und anschließend zum anfahren wieder verwenden.

Ok, wie kann man das umsetzten?angefangen beim bremsen:
1. Einen Umwandler von Bewegungsenergie in eine andere Form.
2. Einen Speicher.
3. Einen weiteren Umwandler zu Bewegungsenergie.

Welche Formen von Energie kommen hier in frage?

1.Schwungrad (Bewegungsenergie)
2.Feder oder Gummi (mechanisch)
3.Kondensator (elektrisch)
4.Akku (elektrisch)
5.druckspeicher(Mechanisch)

Nach weiteren Überlegungen habe ich mich für Option 3. Kondensator 
entschieden. Auschlaggebend für die Entscheidung waren vorallem das 
geringe Gewicht und die Möglichkeit viel Energie in kurzer Zeit zu 
speichern.

Aufbau sollte also vereinfacht wie folgt aussehen:
Motor/Generator<-> Controller<->Kondensator

Bei der Auswahl der richtigen Komponenten für Motor/Generator bräuchte 
ich nun Hilfe.

Welche Arten von Motor/Generator eigenen sich am besten?

Ideale Eigenschaften aus meiner Sicht wären:
Bremsmoment >= Antriebsmoment
geringes Gewicht.
geringe Größe.
Variable steuerbar

Was für ein Elektromotor wäre geeignet?

von wendelsberg (Gast)


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Felix H. schrieb:
> Was für ein Elektromotor wäre geeignet?

Falsche Frage.
Welche Stadt waere geeignet, wo das Fahren mit einem Fahrzeug ohne jede 
Art von Technikpruefung/Zulassung/... erlaubt waere?

wendelsberg

von Felix H. (fh86)


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Ich habe nicht vor das Ergebnis zu verkaufen und würde es nur auf 
privatem Gelände testen.
Der Weg ist mein Ziel.

von J. T. (chaoskind)


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wendelsberg schrieb:
> Falsche Frage.
> Welche Stadt waere geeignet, wo das Fahren mit einem Fahrzeug ohne jede
> Art von Technikpruefung/Zulassung/... erlaubt waere?

Falsche Antwort. Wir sind in einem technischen Forum, das Juraforum ist 
woanders. Wenn du mal eine technisch hilfreiche Antwort bringen würdest, 
wäre ein kurzer Hinweis auf die Rechtslage ja nicht verkehrt. Aber so 
ist es einfach nur ekelhaft. Dieses Forum verkommt immer mehr.

@TO
Ich würde mich mal im Modellbau-Bereich nach BLDC-Motoren und 
Controllern umschauen. Es gibt auch noch den VESC (Vedder ESC wenn ich 
mich recht entsinne). Der kann schon Rekuperation von Haus aus und ist 
für E-Skateboards entwickelt worden. Allerdings weiß ich nicht, wie gut 
die mit Kondensatoren als Energiespeicher zurechtkommen. Evtl über eine 
Kombination aus Akku und Kondensator nachdenken.
Bedenke auch,  dass die Energiemenge die in nen Kondensator passt, recht 
überschaubar ist. Vermutlich wäre es sinniger, einfach nur Akkus zu 
nutzen.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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J. T. schrieb:
> Dieses Forum verkommt immer mehr.

Nur durch solche Aussagen.
Auch in einem technischen Forum kann man sich die Frage stellen ab wann 
mache ich mich mit meiner Hilfe mit verantwortlich wenn andere 
Unschuldige ggf. zu Schaden kommen.
Mit der Aussage: "Das ist ein technisches Forum" machst du es dir zu 
leicht.

von wendelsberg (Gast)


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Felix H. schrieb:
> und würde es nur auf privatem Gelände testen.

Du hast eine private Stadt (siehe OP)?
Da sollte es Dir leichtfallen, Fachleute zu bezahlen.

wendelsberg

von J. T. (chaoskind)


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Udo S. schrieb:
> Nur durch solche Aussagen

Selbstverständlich, so ohne Zusammenhang zitiert.
Nach meiner Ansicht sollte man lieber gar nichts sagen, wenn man nichts 
technisches Beizutragen hat.

Udo S. schrieb:
> Auch in einem technischen Forum kann man sich die Frage stellen ab wann
> mache ich mich mit meiner Hilfe mit verantwortlich wenn andere
> Unschuldige ggf. zu Schaden kommen.

Sicher ist auch das richtig. Daher auch mein Verweis darauf, dass nach 
einer technischen Antwort ein kurzer Verweis auf die Rechtslage durchaus 
ok ist.
Aber der Gast wendelsberg fällt mir immer wieder damit auf. Ein Beitrag 
wird eröffnet und schon kommt wendelsberg und mimost über die Rechtslage 
und wie sehr doch die Welt untergehen wird, wenn jdm es wagt, mit einem 
selbstgebauten Gefährt eine Testfahrt zu machen. Womöglich gar wirklich 
auf privatem Grund und Boden. Nichts würde darüber gesagt, aber er malt 
gleich den Deibel an die Wand.

von Harald W. (wilhelms)


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J. T. schrieb:

> Falsche Antwort. Wir sind in einem technischen Forum, das Juraforum ist
> woanders.

Ja, deshalb sollte man solche Threads am besten gleich löschen.

von wendelsberg (Gast)


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J. T. schrieb:
> Nichts würde darüber gesagt,

Hmmm, siehe OP:

Felix H. schrieb:
> Beim fahren in der Stadt muss man sehr oft bremsen z.b an Ampeln oder
> wenn Hindernisse im Weg sind. Bremsen und wieder anfahren kostet viel
> Kraft und macht nicht wirklich Spaß.

wendelsberg

von J. T. (chaoskind)


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wendelsberg schrieb:
> J. T. schrieb:
>> Nichts würde darüber gesagt,
>
> Hmmm, siehe OP

Ja gut dann wurde in dem Fall etwas angedeutet. Dennoch nervt dieses 
"verbotenverboten"-Geschreie, zumindest mich, ungemein.

von wendelsberg (Gast)


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J. T. schrieb:
> Dennoch nervt dieses
> "verbotenverboten"-Geschreie, zumindest mich, ungemein.

Das ist bei ungezogenen Kindern eben so. (siehe Dein Nick)

J. T. schrieb:
> wie sehr doch die Welt untergehen wird

Wo?

wendelsberg

von Felix H. (fh86)


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Danke für die Antwort:

Wollte hier keinen Rechtsstreit vom Zaun brechen.

Das man mit normalen Skatboards an Ampeln Bremsen muss glaube ich klar. 
Und sollte nur zeigen wie die Idee zustande kam.

Ich Denke auch nicht das Skateboard in Städten verboten sind auch wenn 
einige Menschen am liebsten die „Allgemeinheit“ vor ihnen schützen 
wollen würden.

J. T. schrieb:
> Es gibt auch noch den VESC (Vedder ESC wenn ich mich recht entsinne).

Danke für die Antwort.
Der VESC sieht viel versprechend aus.

Zu den Kondensatoren als Energiespeicher. Ich möchte maximal die Energie 
von 1 Bremsvorgang Speichern. Im Grunde möchte ich schon noch selber 
fahren und kein dauerhaften Antrieb.

Theoretisch sollte der Kondensator/ im Gegensatz zu einem Akku, beim 
bremsen nicht der begrenzende Faktor sein. Entsprechend wesentlich 
stärker gebremst werden können, weil mehr Energie pro Zeit aufgenommen 
werden kann. Ist das korrekt?

BLDC Motor:
Möchte den Motor gerne so klein wie möglich dimensionieren.
Lieber stärker bremsen als beschleunigen. Wäre ein Gleichstrom Motor mit 
permanent Magnet und Getriebe Evtl. Nicht besser geeignet.

von wendelsberg (Gast)


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Felix H. schrieb:
> Ich Denke auch nicht das Skateboard in Städten verboten sind auch wenn
> einige Menschen am liebsten die „Allgemeinheit“ vor ihnen schützen
> wollen würden.

Dann solltest Du an der Stelle mit Deinen Recherchen zum Projekt 
beginnen.
In D gilt: Alles, was mit Antrieb schneller als 6km/h fahren kann, 
braucht diverse Zulassungen und u.U. eine Versicherung.

wendelsberg

von Blechbieger (Gast)


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Felix H. schrieb:
> Möchte den Motor gerne so klein wie möglich dimensionieren.
> Lieber stärker bremsen als beschleunigen.

Die Antriebsleistung und Bremsleistung/Rekupertationsleistung eines 
Elektromotors ist eigentlich identisch. Das ist auch der Grund warum 
Elektroautos scheinbar überdimensionierte Motoren haben. Man will die 
Energieersparnis durch hohe Rekupertation und nimmt die hohe 
Beschleunigung gerne mit.

von Felix H. (fh86)


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wendelsberg schrieb:
> Felix H. schrieb:
> Ich Denke auch nicht das Skateboard in Städten verboten sind auch wenn
> einige Menschen am liebsten die „Allgemeinheit“ vor ihnen schützen
> wollen würden.
>
> Dann solltest Du an der Stelle mit Deinen Recherchen zum Projekt
> beginnen.
> In D gilt: Alles, was mit Antrieb schneller als 6km/h fahren kann,
> braucht diverse Zulassungen und u.U. eine Versicherung.
>
> wendelsberg

Das gilt für Skateboards mit Antrieb wie du schon richtig schreibst, 
aber nicht wenn es keinen gibt außen der anschiebt. Und auch nur dann 
wenn ich damit an öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen möchte. In 
einer Halle oder privatem Gelände kann ich machen was ich will. Mach dir 
mal nicht so viele sorgen das ich andere Menschen gefährden könnte. Ich 
hab da schon eine „Teststrecke“ auf privatem Gelände.

: Bearbeitet durch User
von J. T. (chaoskind)


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Felix H. schrieb:
> Zu den Kondensatoren als Energiespeicher. Ich möchte maximal die Energie
> von 1 Bremsvorgang Speichern

In einem (einzelnen) Bremsvorgang dürfte vermutlich nicht so gigantisch 
viel Energie stecken, vor allem wenn du den Wirkungsgrad berücksichtigt. 
Vermutlich wird ein Bremsvorgang von 10 km/h auf 0 dann für ein Anfahren 
von 0 auf 5 reichen. (Nur so grob ausm Bauch geraten, ohne was zu 
überschlagen). Der VESC selbst braucht auch eine gewisse Leistung für 
sich selbst. Das führt dann wieder zu nem Kondensator, der recht groß 
sein muss. Dann darf die Spannung auch nicht zu weit absinken,  damit 
der VESC nicht abschaltet. Ich glaube immer noch, mit nem Akku wirst du 
da glücklicher.

von wendelsberg (Gast)


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Felix H. schrieb:
> Ich
> hab da schon eine „Teststrecke“ auf privatem Gelände.

Das faellt allen ein, die Hinweise zur Rechtswidrigkeit Ihres Vorhabens 
bekommen, im OP sah das noch komplett anders aus:

Felix H. schrieb:
> Beim fahren in der Stadt muss man sehr oft bremsen z.b an Ampeln oder
> wenn Hindernisse im Weg sind. Bremsen und wieder anfahren kostet viel
> Kraft und macht nicht wirklich Spaß.

Und es besteht keinerlei Grund zu der Annahme, dass das Fahren in der 
Stadt unterbleibt. Die Reste der Gehwege, die nicht vollgeparkt sind, 
sind eng genug, da braucht es solch Spielzeug nicht auch noch.

wendelsberg

von Dieter (Gast)


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J. T. schrieb:
> Ja gut dann wurde in dem Fall etwas angedeutet. Dennoch nervt dieses
> "verbotenverboten"-Geschreie, zumindest mich, ungemein.

Technik und Verantwortung ist Dein ungeliebter Zusammenhang. Nach diesen 
kann man durchaus belangt werden als Gefälligkeitshelfender.

Beitrag "Re: Seilwinde Ansteuerung 230V"
Beitrag "Verantwortung des Entwicklers bei Geräten in kritischen Anwendungen"

von Harald W. (wilhelms)


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wendelsberg schrieb:

> In D gilt: Alles, was mit Antrieb schneller als 6km/h fahren kann,
> braucht diverse Zulassungen und u.U. eine Versicherung.

Gerade bei Skateboards gibts ja noch zusätzlich das Problem,
das man diese nicht schnell (mit kurzem Bremsweg) abbremsen kann.

von sid (Gast)


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mimimi

mein skateboard macht beängstigende 30km/h (funing kit)
und in der Tat bremst es recht ordentlich;
Ja, springt man ab kommt man schneller zum halten,
allerdings eher liegend als stehend ;)

Solange Kinderchen auf den verschissenen Hoverboards keinen zum Amoklauf 
zwingen, bin ich mit meinem Skateboard als "einigermassen 
zurechnungsfähiger Erwachsener" kaum ein grösseres Risiko.

Aber genug davon..

KERS ist ne schöne Idee, ich wünschte mein Rollbrett böte die VESC 
Rekuperation,
tut es leider nicht, es bremst aktiv (bremsen verbraucht also auch 
Strom)
besonders bergab ist das ein wenig lästig
(vor allem wenn man ungebremst deutlich schneller als 30 wird)

Ich bin nicht sicher, ob BLDC die richtige Methode ist für das von Dir 
gewünschte;
die Regelelektronik schluckt soviel, dass kaum etwas an der 
Speicherzelle ankommt (BMW schafft glaub ich max 20% rückführung und das 
ist schon sensationell)

Ich würde einen "ordinären" PMDC Motor empfehlen wollen..
mindestens testweise..
die Verdrahtung ist banal und die erzeugte Energie kann dann direkt in 
eine Kondensatorbank fliessen;
damit hättest Du eine etwas höhere ausbeute (vllt bis zu 30%?)

Die Kondensatorbank wieder kontrolliert in den Motor zu entladen ist 
leider ein gaaanz anderes Problem, was weitaus komplizierter ist.
1) Du musst den Ruck verhindern,
2) Du solltest die Drehzahl des Motors kontrollieren
(zB um unterhalb von 6km/h zu bleiben, damit die Mimimis da oben nicht 
heulen)
Ich denke du brauchst je nach Körpergewicht in etwa 120-200W mechanische 
Motorleistung;
das dürfte von der Beschleunigung niedrig genug sein um Dich nicht auf 
den Hinterkopf titschen zu lassen
und dennoch genug um etwa 5% Steigung bewältigen zu können.

Mein Funing hat angebliche 1800 Watt Systemleistung
(ich denke die fudeln und meinen 1800VA max battery drain)
Dank des Sinuscontrollers ist das aber echt schön zu fahren,
meist bleib ich so in der 12-15km/h Setting;
das ist angenehm und man kann schnell genug anhalten um sich selbst und 
Andere nicht in unnötige Gefahr zu bringen.
Auf abgesperrten Flächen hab ich's 'ausgefahren' ist aber mit den 
kleinen Rollen schon fast gruselig.. ein deplazierter Strohhalm und 
schwupp...
hatte letztens erst n bösen wheelbite und mich hat's vom Brett geweht;
dasselbe bei 30 km/h hätte echt wehgetan
(ich bin schon alt, meine Knochen heilen nichtmehr so gut wie vor 30 
jahren)

Wo war ich.. ahja.. da meine Rollen direktgetrieben sind
(Im grunde BLDCs mit Gummimantel) hab ich kein immenses Drehmoment
und deswegen die vergleichsweise hohe Systemleistung.
Mit nem Zahnriemen und ner 20:1 untersetzung kommt man sicherlich
auf ähnliche wenn nicht bessere Beschleunigungswerte bei einem Bruchteil 
der Gesamtleistung (mechanisch, nicht elektrisch).

Ich würde also folgendermassen vorgehen:
Son Motorhalter mit antriebsrad und Riemen kaufen
(ebay, aliexpress, hobbyking, gearbest...wo auch immer)
Mir aus nem defekten Akkuschrauber den Motor klauen
und den spasseshalber montieren (die sollten so 120-150Watt haben)
via schalter (Fusstaster am kicktail) direkt in eine Kondensatorbank
füttern (achte auf die Betriebsspannung liber zu hoch als zu niedrig)
Und dann mal die gespeicherte Energie in besagter Kondensatorbank messen
(entladezeit durch genormten Widerstand zB)
bergab stellst Du dabei auch gleich fest,
ob die Bremsleistung für Dich ausreichend ist oder nicht,
die kannst Du mit geänderter Untersetzung anpassen,
oder eben durch einen stärkeren Motor.

Wenn Du das dann weisst, hast Du reale Ausgangswerte
mit denen Du bestimmen kannst wie viel Energie Dir zum Beschleunigen
zur Verfügung stünde.
Ob es für einen 5sekunden kick oder nur 2sekunden reicht ob es gar 10 
sind etc...
danach richtet sich dann (bei identisch dimensionierter Kondensatorbank)
wieviel Watt der Motor maximal haben kann um überhaupt
eine nennenswerte Anzahl Umdrehungen zu generieren.

Hast Du das dann auf Papier wird es zeit für Strasse..
immernoch mit demselben Akkuschraubermotor,
lade die Kondensatorbank daheim um entlade sie über den Fussschalter 
direkt in den Motor.
(Helm und wristguards sind ne gute Idee würd ich meinen.. n Zaun tut's 
aber auch ;))
das gibt Dir ein Gefühl für den Drehmoment und ob er anzupassen ist.

UNd mit ein bisschen mehr Mathe und Physik hast Du recht schnell ein 
theoretisches Optimum ermittelt was Dir auch unter den Füssen ausreicht
(in beiderlei Hinsicht)
Und dann kannst Du entscheiden welchen Motor Du kaufst und wie er zu 
kontrollieren ist.
(nochmal.. ich glaube PMDC +- 150Watt sind okay)
Montageplatte und Rolle hast Du ja schon,
und mindestens den grössten Teil der Kondensatorbank auch
eventuell brauchst Du n anderen Zahnkranz für die untersetzung,
und die Steuer und Regelelektronik
(die sich aber nach dem Motor richtet.. H-Bridge Motortreiber vllt?)
da könnte ein Strombegrenzer sinnvoll sein vilelicht mit ramp-control
aber das ist dann wirklich was für später .. sobald man weiss womit man 
zu arbeiten hat.

'sid

PS VESC ist mein nächstes Projekt für mein ciro kickboard..
mal sehen vllt noch dieses Jahr ;)

von Dieter (Gast)


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sid schrieb:
> mein skateboard macht beängstigende 30km/h (funing kit)
> und in der Tat bremst es recht ordentlich;

sid schrieb:
> Ich bin nicht sicher, ob BLDC die richtige Methode ist für das von Dir
> gewünschte;
> die Regelelektronik schluckt soviel, dass kaum etwas an der
> Speicherzelle ankommt

Das Teil von sid hat anscheinend schon so etwas mit Rekuperation. Da hat 
Felix halt ein Gerät ohne diesem Feature gekauft.

von Robert K. (Firma: Medizintechnik) (robident)


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Ist dir eigentlich klar, wie wenig ein KERS bei einem so kleinen System 
bringen kann? Der Beschleunigungsanteil ist viel zu gering, im Vergleich 
zu den statischen Verlusten.

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