Machen Sie diesen Elektroroller / Rikscha Circuit

Der Artikel präsentiert ein einfaches Design einer Elektrorollerschaltung, das auch modifiziert werden kann, um eine elektrische Autorikscha herzustellen. Die Idee wurde von Herrn Steve angefordert.

Die Schaltungsanforderung

Ich hatte das Glück, Ihren Blog zu finden, wirklich erstaunliche Dinge, die Sie entworfen haben.

ich suche eine DC zu DC Step Up und Steuerung für Elektrorollermotor

Eingang: SLA-Batterie (versiegelte Blei-Säure) 12 V, ~ 13,5 V geladen
Mindestspannung - Abschaltung bei ~ 10,5V

Ausgang: 60V Gleichstrommotor 1000W.

Sind Sie auf eine solche Strecke gestoßen?

Ich kann mir vorstellen, dass es sich um einen Push-Pull-Typ handelt, habe aber keine Ahnung, welche Arten von Mosfets (geben Sie die Leistung 80-100A an), die sie antreiben, dann den Transformator, den Kerntyp und dann die Dioden.
Plus die minimale Spannungsabschaltung, um das Tastverhältnis der PWM zu begrenzen.

Ich habe weitere Informationen gefunden. Der Motor ist dreiphasig bürstenlos mit Hallsensoren.
Es gibt zwei Möglichkeiten, sich ihm zu nähern: a / Lassen Sie den vorhandenen Controller an Ort und Stelle und erhöhen Sie nur 12 V bis 60 V oder b / tauschen Sie den Controller ebenfalls aus.

Es wird keinen Unterschied in der Energieeffizienz geben, Der Controller schaltet einfach anhand der Hallsensoren um, welche Phase Strom erhält. Halten Sie sich daher an Plan a.

Vielen Dank,
Steve

Das Design

Heutzutage ist die Herstellung eines Elektrofahrzeugs viel einfacher als früher, und dies ist aufgrund von zwei Hauptelementen im Design möglich geworden, nämlich den BLDC-Motoren und den Li-Ionen- oder Li-Polymer-Batterien.

Diese beiden hocheffizienten Mitglieder haben es grundsätzlich ermöglicht, dass das Konzept der Elektrofahrzeuge Wirklichkeit wird und praktisch durchführbar ist.

Warum BLDC-Motor?

Der BLDC-Motor oder der bürstenlose Motor ist effizient, da er ohne physische Kontakte außer den Kugellagern der Welle betrieben werden kann.

Bei BLDC-Motoren dreht sich der Rotor ausschließlich durch Magnetkraft, was das System im Gegensatz zu den früheren Bürstenmotoren, bei denen die Rotoren über Bürsten mit der Versorgungsquelle verbunden waren, äußerst effizient macht, was zu viel Reibung, Funkenbildung und Verschleiß im System führt.

Warum Li-Ionen-Akku

In ähnlicher Weise wird das Aufkommen von Strom aus Batterien mit dem Aufkommen der stark verbesserten Li-Ionen-Batterien und der Lipo-Batterien heute nicht mehr als ineffizientes Konzept angesehen.

Früher hatten wir nur Blei-Säure-Batterien für alle DC-Backup-Systeme zur Verfügung, die zwei Hauptnachteile aufwiesen: Diese Gegenstücke brauchten viel Zeit zum Laden, besaßen eine begrenzte Entladungsrate, eine geringere Lebensdauer und waren sperrig und schwer, all dies fügte nur hinzu zu ihrer ineffizienten Art der Arbeit.

Im Gegensatz dazu sind Li-Ionen- oder Li-Po-Fledermäuse leichter, kompakter, bei hohen Stromraten schnell aufladbar und bei jeder gewünschten hohen Stromrate entladbar. Diese haben eine höhere Lebensdauer und sind SMF-Typen. All diese Eigenschaften machen sie zu den richtiger Kandidat für Anwendungen wie Elektroroller, elektrische Rikschas, Quadcopter-Drohnen usw.

Obwohl BLDC-Motoren äußerst effizient sind, erfordern diese spezielle ICs zum Antreiben ihrer Statorspulen. Heute stellen viele Hersteller diese exklusiven IC-Module der nächsten Generation her, die nicht nur die Grundfunktion des Betriebs dieser Motoren erfüllen, sondern auch mit vielen fortschrittlichen Zusatzmodulen ausgestattet sind Funktionen wie: PWM-Steuerung mit offenem Regelkreis, sensorgestützte Steuerung mit geschlossenem Regelkreis, mehrere narrensichere Sicherheitsvorkehrungen, Motor-Rückwärts- / Vorwärtssteuerung, Bremssteuerung und eine Vielzahl anderer integrierter Funktionen auf dem neuesten Stand der Technik.

Verwenden einer BLDC-Treiberschaltung

Ich habe bereits in meinem vorherigen Beitrag über einen solchen hervorragenden Chip gesprochen, der speziell für die Handhabung von BLDC-Motoren mit hoher Leistung entwickelt wurde. Es ist der MC33035 IC von Motorola.

Lassen Sie uns lernen, wie dieses Modul effektiv implementiert werden kann, um einen Elektroroller oder eine elektrische Rikscha direkt bei Ihnen zu Hause herzustellen.

Ich werde nicht auf die mechanischen Details des Fahrzeugs eingehen, sondern nur auf den Stromkreis und die Verkabelungsdetails des Systems.

Schaltplan

Liste der Einzelteile

Alle Widerstände einschließlich Rt, jedoch ohne Rs und R = 4k7, 1/4 Watt

Ct = 10 nF

Geschwindigkeitspotentiometer = 10K linear

BJTs mit höherer Leistung = TIP147

Untere Mosfets = IRF540

Rs = 0,1 / max Statorstromkapazität

R = 1K

C = 0,1 uF

Die obige Abbildung zeigt einen vollwertigen bürstenlosen 3-Phasen-Gleichstrommotortreiber mit hoher Leistung, IC MC33035, der sich perfekt für den vorgeschlagenen Elektroroller oder die elektrische Rikschaanwendung eignet.

Das Gerät verfügt über alle grundlegenden Funktionen, die in diesen Fahrzeugen zu erwarten sind, und bei Bedarf kann der IC durch viele alternative mögliche Konfigurationen um zusätzliche erweiterte Funktionen erweitert werden.

Die erweiterten Funktionen werden speziell möglich, wenn der Chip in einem geschlossenen Regelkreis konfiguriert wird. Die besprochene Anwendung ist jedoch eine Konfiguration mit offenem Regelkreis, die eine bevorzugtere Konfiguration darstellt, da sie sehr einfach zu konfigurieren ist und dennoch alle erforderlichen Funktionen erfüllen kann das kann in einem Elektrofahrzeug erwartet werden.

Wir haben bereits diskutiert die Pinbelegungsfunktionen dieses Chips Lassen Sie uns im vorherigen Kapitel dasselbe zusammenfassen und auch verstehen, wie genau der obige IC implementiert werden muss, um die verschiedenen Operationen eines Elektrofahrzeugs zu erreichen.

Wie der IC funktioniert

Der grün schattierte Bereich ist der MC 33035 IC selbst, der alle im Chip integrierten, hochentwickelten Schaltkreise zeigt und zeigt, was ihn mit seiner Leistung so fortschrittlich macht.

Der gelb schattierte Teil ist der Motor, der einen 3-Phasen-Stator enthält, der durch die drei Spulen in der 'Delta'-Konfiguration angezeigt wird, den kreisförmigen Rotor, der mit den N / S-gepolten Magneten und drei Hall-Effekt-Sensoren oben angezeigt wird.

Die Signale von den drei Hall-Effekt-Sensoren werden den Pin-Nrn. 4, 5, 6 des IC zur internen Verarbeitung und Erzeugung der entsprechenden Ausgangsschaltsequenz über die angeschlossenen Ausgangsleistungsgeräte zugeführt.

Pinbelegungsfunktionen und Steuerelemente

Die Pinbelegungen 2, 1 und 24 steuern die extern konfigurierten oberen Leistungsgeräte, während die Stifte 19, 20, 21 zur Steuerung der komplementären unteren Leistungsgeräte zugewiesen sind. die zusammen den angeschlossenen BLDC-Fahrzeugmotor gemäß den verschiedenen gespeisten Befehlen steuern.

Da der IC in einem offenen Regelkreis konfiguriert ist, soll er über externe PWM-Signale aktiviert und gesteuert werden, deren Arbeitszyklus die Drehzahl des Motors bestimmen soll.

Dieser intelligente IC benötigt jedoch keine externe Schaltung zum Erzeugen der PWMs, sondern wird von einem eingebauten Oszillator und einigen Fehlerverstärkerschaltungen gehandhabt.

Die Rt- und Ct-Komponenten werden geeignet ausgewählt, um die Frequenz (20 bis 30 kHz) für die PWMs zu erzeugen, die zur weiteren Verarbeitung an Pin Nr. 10 des IC weitergeleitet wird.

Dies geschieht über eine 5-V-Versorgungsspannung, die vom IC selbst an Pin 8 erzeugt wird. Diese Versorgung wird gleichzeitig zur Speisung der Hall-Effekt-Geräte verwendet. Es scheint, dass hier genau alles getan wird. Es wird nichts verschwendet.

Der rot schattierte Teil bildet den Geschwindigkeitsregelungsabschnitt der Konfiguration, wie zu sehen ist, wird er einfach mit einem einzigen gewöhnlichen Potentiometer hergestellt. Wenn Sie ihn nach oben drücken, wird die Geschwindigkeit erhöht und umgekehrt. Dies wird wiederum durch die entsprechend variierenden PWM-Arbeitszyklen über die ermöglicht Pin # 10, 11, 12, 13 .

Das Potentiometer könnte in eine LDR / LED-Montageschaltung umgewandelt werden, um a zu erreichen reibungslose Pedalgeschwindigkeitsregelung im Fahrzeug.

Pin # 3 dient zur Bestimmung der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Motordrehung bzw. der Roller- oder Rikscha-Richtung. Dies bedeutet, dass Ihr Elektroroller oder Ihre elektrische Rikscha jetzt die Möglichkeit haben, rückwärts zu fahren. Stellen Sie sich ein Zweirad mit Rückwärtsfunktion vor. Interessant?

Pin # 3 Wenn Sie diesen Schalter schließen, wird der Pin Nr. 3 gegen Masse geschaltet, wodurch eine Vorwärtsbewegung zum Motor ermöglicht wird. Beim Öffnen dreht sich der Motor in die entgegengesetzte Richtung (Pin 3 verfügt über einen internen Pull-up-Widerstand, der sich öffnet Der Schalter verursacht keine nachteiligen Auswirkungen auf den IC.

Identisch wählt der Schalter Nr. 22 die Phasenverschiebungssignalantwort des angeschlossenen Motors aus. Dieser Schalter muss in Bezug auf die Motorspezifikationen entsprechend ein- oder ausgeschaltet werden. Wenn ein 60-Grad-Phasenmotor verwendet wird, muss der Schalter geschlossen bleiben und offen für einen 120-Grad-Phasenmotor.

Pin # 16 ist der Erdungsstift des IC und muss mit der Minusleitung der Batterie und / oder der dem System zugeordneten gemeinsamen Erdungsleitung verbunden werden.

Pin # 17 Ist der Vcc oder der positive Eingangspin, muss dieser Pin mit einer Versorgungsspannung zwischen 10 V und 30 V verbunden werden, wobei 10 V der minimale Wert und 30 V die maximale Durchbruchgrenze für den IC sind.

Pin # 17 kann in die 'Vm' oder die Motorversorgungsleitung integriert werden, wenn die Motorversorgungsspezifikationen mit den IC Vcc-Spezifikationen übereinstimmen, andernfalls könnte Pin17 von einer separaten Abwärtsreglerstufe geliefert werden.

Pin # 7 Ist dies die 'Aktivierungs'-Pinbelegung des IC, so ist dieser Pin über einen Schalter mit Masse verbunden. Solange er eingeschaltet ist und Pin Nr. 7 geerdet bleibt, darf der Motor beim Ausschalten aktiviert bleiben. Der Motor ist deaktiviert, wodurch der Motor im Leerlauf läuft, bis er schließlich zum Stillstand kommt. Der Ausrollmodus kann schnell zum Stillstand kommen, wenn der Motor oder das Fahrzeug unter einer Last steht.

Pin # 23 ist mit der Fähigkeit 'Bremsen' ausgestattet und bewirkt, dass der Motor fast sofort stoppt und stoppt, wenn der zugehörige Schalter geöffnet wird. Der Motor darf normal laufen, solange dieser Schalter geschlossen bleibt und Pin 7 geerdet bleibt.

Ich würde empfehlen, den Schalter an Pin Nr. 7 (Freigabe) und Pin Nr. 23 (Bremse) zusammenzuschalten, damit diese mit einer doppelten Aktion geschaltet werden. Zusammen würde dies wahrscheinlich dazu beitragen, die Motordrehung effektiv und gemeinsam zu 'töten' Außerdem kann der Motor mit einem kombinierten Signal von den beiden Ausläufern betrieben werden.

'Rs' bildet den Erfassungswiderstand, der in solchen Situationen für die Überprüfung der Überlast- oder Überstrombedingungen des Motors verantwortlich ist. Der Fehlerzustand wird sofort ausgelöst, indem der Motor sofort ausgeschaltet wird und der IC intern in einen Sperrmodus wechselt. Der Zustand bleibt in diesem Modus, bis der Fehler behoben und die Normalität wiederhergestellt ist.

Damit ist die ausführliche Erläuterung der verschiedenen Pinbelegungen der vorgeschlagenen Pinbelegung des Elektrorollers / Rikscha-Steuermoduls abgeschlossen. Es muss nur gemäß den in der Abbildung gezeigten Verbindungsinformationen korrekt implementiert werden, um den Fahrzeugbetrieb erfolgreich und sicher zu implementieren.

Darüber hinaus verfügt der IC MC33035 über einige integrierte Schutzfunktionen, wie z. B. eine Sperrung unter Spannung, die sicherstellt, dass das Fahrzeug ausgeschaltet wird, wenn der IC von der erforderlichen Mindestversorgungsspannung ausgeschlossen wird, sowie einen thermischen Überlastschutz dass der IC niemals mit Übertemperaturen arbeitet.

So schließen Sie die Batterie an (Netzteil)

Gemäß der Anforderung ist das Elektrofahrzeug so spezifiziert, dass es mit einem 60-V-Eingang arbeitet, und der Benutzer fordert eine an Schnellumrechner zum Erfassen dieses höheren Spannungsniveaus von einer kleineren 12-V- oder 24-V-Batterie.

Das Hinzufügen eines Aufwärtswandlers könnte jedoch die Schaltung unnötig komplexer machen und zu einer möglichen Ineffizienz beitragen. Die bessere Idee ist, 5nos 12V-Batterien in Reihe zu verwenden. Für eine ausreichende Sicherungszeit und einen ausreichenden Strom für den 1000-Watt-Motor kann jede Batterie eine Nennleistung von 25 Ah oder mehr aufweisen.

Die Verkabelung der Batterien kann unter Bezugnahme auf die folgenden Verbindungsdetails durchgeführt werden: