Ich habe als Hobbyprojekt einen BLDC-Controller gebaut, um einen Fahrradanhänger elektrisch zu unterstützen. Im Gegensatz zum eBike habe ich keinen Freilauf, sodass ich bergab prinzipiell auch rekuperieren kann. Ich mache das, indem ich den Motor über die Low-Side-Transistoren kurzzeitig kurzschließe und die induzierte Spannung dadurch erhöhe. Nach dem Öffnen fließt der Strom über die Freilaufdioden zurück. Ich regle den Strom über das PWM-Tastverhältnis und rampe ihn raus, wenn die Spannung Richtung Ladeschlußspannung geht. Soweit funktioniert das erstmal ganz gut.
Jetzt habe ich gemerkt, dass der Wirkungsgrad sehr gering ist. Der Anhänger bremst deutlich stärker als er mit gleichem positivem Strom unterstützt. Das leuchtet auch ein, da über die Freilaufdioden ja immer eine Spannung abfällt und damit dort Leistung verbraten wird. Prinzipiell nicht so schlimm, da ich ja sowieso bremsen würde. Das Problem ist nur, dass die Low-Side-Transistoren (mit integrierten Dioden) trotz großem Kühlkörper sehr heiß werden. Ich nehme an, dass ich den Effekt vermeiden könnte, wenn ich statt die Freilaufdioden zu benutzen, die richtigen Transistoren zum richtigen Zeitpunkt schließen würde. Über diese Idee möchte ich an dieser Stelle aber nicht diskutieren(*).
Ich habe drei andere Ideen und gern Eure Meinung dazu gewusst.
- Statt den Motor über die Low-Side-Schalter kurzzuschließen, müsste man doch prinzipiell auch die High-Side-Schalter benutzen können. Müsste den gleichen Effekt haben. Ist das so oder habe ich was übersehen? Dann könnte ich regelmäßig umschalten und die Last verteilen.
Hintergrund zur Schaltung: 6 gleiche N-Kanal-FET mit integrierten Dioden, 3 Halbbrücken-Treiber IR2104, 1 PWM-Quelle, die ich mit UND-Gattern auf die Halbbrücken-Eingänge verteile. Es ist also auch möglich, die High-Side-Schalter synchron mit dem PWM zu schließen.
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Hat die PWM-Frequenz einen Einfluß auf diesen Effekt? Für mich haben sich 32kHz als günstig für den Motor-Betrieb ergeben, deshalb benutze ich sie auch für den Reku-Betrieb. Ich könnte auch auf 8kHz umschalten.
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Eigentlich wollte ich erstmal SW-Lösungen finden, falls ich aber die Hardware nochmal überarbeite: Wäre es sinnvoll extra Freilaufdioden mit möglichst geringem Spannungabfall zu benutzen?
*Den Wechsel zwischen Kurzschluss und alle Tr. offen kann die Schaltung in Hardware via PWM durchführen, der Wechsel zwischen Kurzschluss und die richtigen Tr. geschlossen wäre ein erheblicher Aufwand für die SW.
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