Hybridisering av moped

[storken]

Hei

 

Har nettopp kommet over superkondensatorer og ser hvor lett slike raskt kan ta opp energi, samt frigi den. Jeg har fått tilbud på 2600F 2,5V maxwell kondensatorer til 10 dollar stykket, tenker slå til på den. Hver kondensator veier ~600g, kan lagre 8kJ, har en svært lav internmotstand på 7mOhm og takler en maksstrøm på 600A.

 

 

En moped med fører veier inn på noe sånt som 150 kg, gitt hastigheten 80 km/t er det ca 37 kJ med energi som kan lagres ved regenerativ bremsing - for så å brukes for å komme i gang igjen senere.

 

Denne motoren har jeg egentlig sett meg ut til å bruke. 6,5kW skal klare å stoppe en moped fra 80-0 på under 6 sekunder. Spenningen ut her er 45V ved høye turtall, tar opp det litt senere. Planlegger å ettermontere hall-sensorer for å kunne styre motoren.

 

Jeg har lest en del om regenerativ bremsing, men er usikker på hvike transistorer jeg skal bruke for å takle strømtrekkene som kreves. Denne klarer 80A, men strømtrekk kommer vel nesten opp i det dobbelte - så 2 av disse i parallell burde klare jobben. Eller, finnes det transistorer som klarer lasten?

 

Så, det området der jeg bare fomler i mørket: Kondensatorpakken kommer mest sannsynelig til å dimensjoneres for 15v ut/inn-spenning. (Der oppstår enda et problem med at det er 6 celler i serie, alt over 3 celler må vel balanseres?) Ihvertfall, mellom motor og kondensator må det være en form for dc/dc konverter som kan takle 6,5kW. Her må det til kondensatorer, flere transistorer og gud vet hva - her finner jeg virkelig ikke noe kvalitetsinformasjon.

 

Alt skal styres via en liten joystick med frem=akselerasjon og bak=regenerativ bremsing - vha pwm burde det bli en enkel betjening. Noen måleinstrumenter for status på kondensatorer og slikt får vel også plass.

 

På siden tenker jeg bygge en enkel datasprut til motoren. Motoren som står i nå er en 70cc med ~7 kW effekt. Den sammen med en elmotor som drar 6 kW vil gi rundt 17 hk på bakhjulet - noe som burde gjøre den rimelig kjapp ut fra lyskryss

 

Alt av tips settes pris på, jeg er sikker på at jeg har glemt av en eller flere ting

Endret 7. mai 2011 av storken

[sedsberg]

Har ikke så mye peiling, men håper du har sett at den motoren er en vekselstrømsmotor (3-fas).

[Nedward]

Har ikke så mye peiling, men håper du har sett at den motoren er en vekselstrømsmotor (3-fas).

Det er likestrømsmotor.

[Thomas_st]

Motoren er 3-fas vekselstrøm.

Slike motorer er beregnet for å brukes med en kontroller (ESC, en sånn for eksempel) som gjør om likestrøm til vekselstrøm med passende frekvens for turtallet som ønskes.

[Hårek]

Siden det er konkurranse her om hva slike motorer skal kalles, vil jeg hive meg på med forslaget Brushless DC (BLDC).

[storken]

Siden det er konkurranse her om hva slike motorer skal kalles, vil jeg hive meg på med forslaget Brushless DC (BLDC).

 

Støttes, men jeg er ikke helt sikker selv. Hva er forskjellen mellom en BLDC og en BLAC? Tror det ligger mer i styringsteknikk enn i selve motorutforming?

[Thomas_st]

Fin artikkel

Under "AC and DC power supplies":

Although BLDC motors are practically identical to permanent magnet AC motors, the controller implementation is what makes them DC.

Står litt om virkemåte og hvordan man kan drive motoren også der

[sedsberg]

En BLDC-motor har integrert styringselektronikk som gjør at de fungerer tilsynelatende som likestrømsmotorer. Typisk eksempel er PC-vifter.

 

Motoren i første post har ikke slik elektronikk og er derfor en ren vekselstrømsmotor. En typisk Brushless ESC bruker likestrøm og PWM (3 faser) for å generere vekselstrøm (firkant) som motoren trenger.

Endret 8. mai 2011 av sedsberg

[storken]

Greit, som sagt i førstepost: motoren skal ettermonteres hall-sensorer på - og dette burde vel løse biffen? BLDC betyr ikke automatisk at styringselektronikken er integrert? Men ja, det er BLDC som vil bli brukt i prosjektet.

 

Alt av regenerativ bremsing/akselerering skal gjøres via en arduino. En ESC har ikke muligheten til å kjøre strøm tilbake på batteripakken.

 

Denne boost-kalkulatoren har jeg lekt meg litt med. Problemet er, jeg får Ipeak på godt over 800A - noen ideèr? Ser at induktansen som trengs er relativt lav - så jeg kunne ha lagd min egen induktor med en helt syk ledning, men så skal alt av styringselektronikk også tåle strømmen...

 

 

[toreae]

"Kondensatoren" din er batteri, NIMH er vel nikkel-metall-hybrid.

[storken]

"Kondensatoren" din er batteri, NIMH er vel nikkel-metall-hybrid.

 

nei.

[Zalo Ultra]

"Kondensatoren" din er batteri, NIMH er vel nikkel-metall-hybrid.

Hvor leste du NIMH?

[toreae]

"Kondensatoren" din er batteri, NIMH er vel nikkel-metall-hybrid.

Hvor leste du NIMH?

 

I en av linkene i førstepost som er editert nå.

[Nedward]

Må du ikke ha et eget gir til elektromotoren?. Jeg ser for meg at el-motoren vil rotere betydelig tregere enn mopedmotoren din (el-motoren vil ha 6336 r/min som maksimalt turtall). En mopedmotor går vel gjerne på dobbelt så mye turtall om jeg ikke husker helt feil.

 

 

Når det gjelder bremsingen, er det ikke bare å bruke en trefaset likeretter som kobler inn når du skal bremse?. Denne kan da lade batteri/kondensatorpakken. Da er du ikke avhengig av en ESC som kan kjøre spenning begge veier. Men du er fortsatt avhengig av en dc/dc omformer som kan gi rett spenning til batteriene/kondensatorene.

 

Forøvrig kommer jeg fram til at du kommer til å få kortvarig glede av de 37 kJ med bremseenergi hvis du skal brenne de av på en 6,5 kW motor. 37 kJ tilsvarer ca. 5,7 sekunder kjøring på 6,5 kW ut i fra det jeg beregnet. Hvordan det blir i virkeligheten har jeg dessverre ikke noe grunnlag til å uttale meg på, da det avhenger av faktisk belastning på el-motoren.

[storken]

Må du ikke ha et eget gir til elektromotoren?. Jeg ser for meg at el-motoren vil rotere betydelig tregere enn mopedmotoren din (el-motoren vil ha 6336 r/min som maksimalt turtall). En mopedmotor går vel gjerne på dobbelt så mye turtall om jeg ikke husker helt feil.

 

 

Når det gjelder bremsingen, er det ikke bare å bruke en trefaset likeretter som kobler inn når du skal bremse?. Denne kan da lade batteri/kondensatorpakken. Da er du ikke avhengig av en ESC som kan kjøre spenning begge veier. Men du er fortsatt avhengig av en dc/dc omformer som kan gi rett spenning til batteriene/kondensatorene.

 

Forøvrig kommer jeg fram til at du kommer til å få kortvarig glede av de 37 kJ med bremseenergi hvis du skal brenne de av på en 6,5 kW motor. 37 kJ tilsvarer ca. 5,7 sekunder kjøring på 6,5 kW ut i fra det jeg beregnet. Hvordan det blir i virkeligheten har jeg dessverre ikke noe grunnlag til å uttale meg på, da det avhenger av faktisk belastning på el-motoren.

 

Jeg vet ikke hvor stor kjennskap du har til mopedmotorer, men dette er en scooter og jeg tenker å koble til el-motoren til clutchklokka (variator). Den har en hastighet proposjonal til hjulet - og ikke til motorens turtall. Med riktig dreving går det greit å tilpasse.

 

Greia med regenerativ bremsing er jo at det skal kunne brukes ofte. Dette er mer en metode for å få mopeden til å gå raskere, samtidig som den bruker mindre drivstoff. Bensinmotoren skal aldri kobles ut. Elmotoren skal bare supplere ekstra kraft ved forbikjøringer/akselerasjon. Tenker å dimensjonere kondensatorbanken større enn 37 kJ, men vi får se hvordan det blir med plass.

 

 

10 kW bensinmotor + 6 kW elmotor vil, for øvrig, være nok til å nå 80 km/h på rundt 5 sekunder.

 

Ang likeretter: I førstepost har jeg linket til en instructable med en som eksprimenterer med regenerativ bremsing og en BLDC. Alt av regenerativ bremsing og pådrag kan styres av en mikrokontroller og 6 transistorer - så jeg tenker å gå for en slik løsning. Eller- er en trefaset likeretter en enkel konstruksjon? Enkelt å få inn PWM også slik at bremsingen kan kontrolleres?

 

 

[Nedward]

Greia med regenerativ bremsing er jo at det skal kunne brukes ofte. Dette er mer en metode for å få mopeden til å gå raskere, samtidig som den bruker mindre drivstoff. Bensinmotoren skal aldri kobles ut. Elmotoren skal bare supplere ekstra kraft ved forbikjøringer/akselerasjon. Tenker å dimensjonere kondensatorbanken større enn 37 kJ, men vi får se hvordan det blir med plass.

Med et slikt oppsett vil jo saken stille seg annerledes. Jeg så for meg at du hadde planer om å kjøre over lengre tid med bare strøm.

 

Hvordan variatorsystemet egentlig virker vet jeg ikke. Jeg tok det for gitt at det var en girmoped. Men også der er det mulig å dreve motoren, men du vil jo få tap av dreiemoment ved å dreve slik at den går fortere.

 

Ang likeretter: I førstepost har jeg linket til en instructable med en som eksprimenterer med regenerativ bremsing og en BLDC. Alt av regenerativ bremsing og pådrag kan styres av en mikrokontroller og 6 transistorer - så jeg tenker å gå for en slik løsning. Eller- er en trefaset likeretter en enkel konstruksjon? Enkelt å få inn PWM også slik at bremsingen kan kontrolleres?

Likeretter var kanskje en dårlig idé. Men dem er enkele (klikkbar).

Det eneste du oppnår er å slippe å bruke hallsensorer under bremsing for å styre de rette transistorene, på bekostning av enda mer deler.

 

Sånn sett så er det kanskje like greit å bruke drivkretsen under bremsing også, siden den allerede er der. Og hvis du uansett skulle bruke hallsensorer til kjøring av motoren er det ikke vits å bruke en likeretter.

Jeg vet ærlig talt ikke hvor vanskelig det er å få inn PWM under bremsing. Men du må i alle fall kunne måle spenning og regulere moduleringen ut i fra maksimalt tillatt verdi på spenning inn i kondensatorbanken.

Overskuddet må brennes av i en motstand, det er ikke særlig lurt å kortslutte motoren slik som det er gjort i instructableen. Jeg tror ledningene og motoren kan få problemer med en kortsluttning, du bør i alle fall vite hvor mye strøm motoren/generatoren generer ved kortslutting under bremsing. Viser det seg å være lite strøm så kan du gjerne kortslutte-

 

Her er et prinsipp som jeg tenker på. Ved bremsing så vil motstanden være utkoblet så lenge spenning inn til kondensatorbanken er akseptabel, og når spenningen begynner å bli for høy vil kondensatoren kobles ut, og motstanden kobles inn.

Hvor stor motstanden (både i ohm og watt) skal være er jeg ikke sikker på. Men det skal ikke være for vanskelig å regne det ut når du vet hvor mye spenning som genereres ved bremsing.

Endret 9. mai 2011 av Dj_eLmO

[storken]

Jeg regner med, uten å være sikker, at el-motoren kommer til å levere 40-45V ved høyere turtall. Jeg tenker at en boost converter (step up dc/dc) og en buck converter (step down, dc/dc) må brukes mellom batteri/motor. Tenker et kraftig rele får stå for byttingen mellom vanlig og regenerativ effekt.

 

En slik motstand blir ikke en god løsning da det er effekt rett ut av vinduet i form av varme. Selvfølgelig, jeg regner ikke med at jeg klarer å få ut mer enn 85% effektivitet av dc/dc konverterne - men sånn som det er nå ser jeg på den løsningen som den beste.

 

 

[Nedward]

Hele poenget med motstandene er å gi strømmen et sted å gå når du ikke kan fylle kondensatorene mer. Hvis kondensatorene klarer å ta unna alt, er det som du sier ikke noe poeng med en bremsemotstand.

[storken]

Etter det jeg har forstått trenger du ikke det med superkondensatorer. De fungerer som vanlige kondensatorer og er derfor ikke følsome for overladning.

 

Når kondensatorene er fulle ser kretsen det som et brudd. Altså at det ikke kan gå strøm der.

 

 

[storken]

charge pump ser ut som noe som jeg blir å bruke. Kort fortalt: kondensatorer lades opp i seriell/paralell og utlades i paralell/seriell. Med en halv-smart mikrokontroller kan jeg bestemme dobling/tredobling/firedobling - halvering/dobbelthalvering etc i spenning. Med en høy på/av frekvens trengs det ikke mye kapasitans, men den må takle rimelig store strømmengder. 400A med 15V på den ene siden.