Maak dit elektrische scooter / riksja-circuit

Het artikel presenteert een eenvoudig circuitontwerp voor elektrische scooters dat ook kan worden aangepast om een ​​elektrische auto-riksja te maken. Het idee werd aangevraagd door de heer Steve.

Het circuitverzoek

Ik had het geluk om je blog te vinden, echt geweldige dingen die je hebt kunnen ontwerpen.

ik zoek een DC naar DC Step Up en controller voor elektrische scootermotor

Input: SLA (verzegeld loodzuur) Batterij 12V, die ~ 13,5V is opgeladen
minimumspanning - afgesneden bij ~ 10,5V

Uitgang: 60V DC-motor 1000W.

Ben je zo'n circuit tegengekomen?

Ik kan me voorstellen dat het een push-pull-type zal zijn, maar heb geen idee van de soorten mosfets (geef het wattage 80-100A), ze aandrijven, dan de transformator, het kerntype en dan diodes.
Plus de minimale spanning die is afgesneden om de inschakelduur van de PWM te dekken.

Ik heb wat meer informatie gevonden. De motor is 3 fasen borstelloos met Hall-sensoren.
Er zijn twee manieren om het te benaderen, a / laat de bestaande controller op zijn plaats en doe alleen 12V naar 60V step up of b / vervang de controller ook.

Er zal geen verschil zijn in energie-efficiëntie, de controller schakelt eenvoudig welke fase stroom krijgt op basis van de Hall-sensoren. Daarom vasthouden aan plan a.

Hartelijk bedankt,
Steve

Het ontwerp

Tegenwoordig is het maken van een elektrisch voertuig veel gemakkelijker dan vroeger, en dit is mogelijk geworden door twee hoofdelementen in het ontwerp, namelijk de BLDC-motoren en de Li-ion- of de Li-polymeer-accu's.

Deze twee uiterst efficiënte leden hebben het concept van elektrische voertuigen fundamenteel mogelijk gemaakt en praktisch uitvoerbaar gemaakt.

Waarom BLDC Motor

De BLDC-motor of de borstelloze motor is efficiënt omdat deze is ontworpen om zonder fysieke contacten te werken, behalve de kogellagers van de as.

Bij BLDC-motoren draait de rotor uitsluitend door magnetische kracht, waardoor het systeem extreem efficiënt is, in tegenstelling tot de eerdere motoren met borstels waarvan de rotoren via borstels aan de voedingsbron waren bevestigd, wat veel wrijving, vonken en slijtage in het systeem veroorzaakte.

Waarom een ​​Li-ionbatterij

Op vergelijkbare wijze wordt met de komst van de veel opgewaardeerde Li-ion-batterijen en de Lipo-batterijen het verkrijgen van elektriciteit uit batterijen niet langer als een inefficiënt concept beschouwd.

Eerder hadden we alleen loodzuuraccu's tot onze beschikking voor alle DC-back-upsystemen die twee grote nadelen hadden: deze tegenhangers hadden veel tijd nodig om op te laden, hadden een beperkte ontlaadsnelheid, een kortere levensduur en waren omvangrijk en zwaar. vanwege hun inefficiënte manier van werken.

In tegenstelling hiermee zijn Li-ion- of Li-po-batts lichter, compact, snel oplaadbaar bij hoge stroomsterktes en ontlaadbaar met elke gewenste hoge stroomsterkte, deze hebben een langere levensduur, zijn SMF-typen, al deze kenmerken maken ze de juiste kandidaat voor toepassingen zoals elektrische scooters, elektrische riksja's, quadcopter drones enz.

Hoewel BLDC-motoren buitengewoon efficiënt zijn, vereisen deze gespecialiseerde IC's voor het aandrijven van hun statorspoelen.Tegenwoordig hebben veel fabrikanten deze exclusieve IC-modules van de volgende generatie die niet alleen de basisfunctie vervullen van het bedienen van deze motoren, maar ook worden gespecificeerd met veel geavanceerde extra functies, zoals: PWM-open-loop-regeling, sensorondersteunde closed-loop-regeling, meerdere waterdichte beveiligingen, motor achteruit / vooruit-regeling, remregeling en een groot aantal andere geavanceerde ingebouwde functies.

Met behulp van een BLDC-stuurprogramma

Ik heb in mijn vorige bericht al zo'n uitstekende chip besproken, speciaal ontworpen voor het hanteren van BLDC-motoren met een hoog wattage, het is de MC33035 IC van Motorola.

Laten we eens kijken hoe deze module effectief kan worden geïmplementeerd om bij u thuis een elektrische scooter of een elektrische riksja te maken.

Ik zal het niet hebben over de mechanische details van het voertuig, maar alleen over het elektrische circuit en de bedradingsdetails van het systeem.

Schakelschema

Onderdelen lijst

Alle weerstanden inclusief Rt maar exclusief Rs en R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Snelheidspotentiometer = 10K Lineair

Bovenste macht BJT's = TIP147

Lagere Mosfets = IRF540

Rs = 0,1 / max. Statorstroomcapaciteit

R = 1K

C = 0,1 uF

De bovenstaande afbeelding toont een volwaardige borstelloze driefasige DC-motoraandrijving IC MC33035 met hoog wattage die perfect geschikt wordt voor de voorgestelde elektrische scooter of elektrische riksja-toepassing.

Het apparaat heeft alle basisfuncties die van deze voertuigen mogen worden verwacht, en indien nodig kan de IC worden uitgebreid met aanvullende geavanceerde functies door middel van vele alternatieve mogelijke configuraties.

De geavanceerde functies worden specifiek mogelijk wanneer de chip is geconfigureerd in een gesloten-lusmodus, maar de besproken toepassing is een open-lusconfiguratie die een meer geprefereerde configuratie heeft, omdat deze veel eenvoudig te configureren is en toch in staat is om aan alle vereiste functies te voldoen dat mag worden verwacht in een elektrische auto.

We hebben het al besproken de pinout-functies van deze chip Laten we in het vorige hoofdstuk hetzelfde samenvatten en ook begrijpen hoe precies de bovenstaande IC moet worden geïmplementeerd om de verschillende bewerkingen van een elektrisch voertuig te realiseren.

Hoe de IC werkt

Het groen gearceerde gedeelte is de MC 33035 IC zelf, die alle ingebouwde geavanceerde schakelingen in de chip laat zien en wat het zo geavanceerd maakt met zijn prestaties.

Het geel gearceerde deel is de motor, die een driefasige stator bevat die wordt aangegeven door de drie spoelen in de 'Delta'-configuratie, de cirkelvormige rotor aangegeven met de N / S-polige magneten en drie Hall-effectsensoren aan de bovenkant.

De signalen van de drie Hall-effectsensoren worden naar de pinnen nrs. 4, 5, 6 van de IC gestuurd voor interne verwerking en het genereren van de corresponderende schakelsequentie voor de uitgangen over de aangesloten uitgangsvermogensapparaten.

Pinout-functies en bedieningselementen

Pinouts 2, 1 en 24 besturen de extern geconfigureerde apparaten van het hogere vermogen, terwijl de pinnen 19, 20, 21 zijn toegewezen om de aanvullende vermogensapparaten van de lagere serie te besturen. die samen de aangesloten BLDC-automotor besturen volgens de verschillende gevoede opdrachten.

Omdat het IC is geconfigureerd in een open-lusmodus, moet het worden geactiveerd en bestuurd met behulp van externe PWM-signalen, waarvan de duty-cycle de snelheid van de motor moet bepalen.

Dit slimme IC heeft echter geen extern circuit nodig voor het genereren van de PWM's, maar wordt afgehandeld door een ingebouwde oscillator en een paar foutversterkerschakelingen.

De Rt- en Ct-componenten worden op de juiste manier geselecteerd voor het genereren van de frequentie (20 tot 30 kHz) voor de PWM's, die wordt toegevoerd aan pin # 10 van de IC voor verdere verwerking.

Bovenstaande wordt gedaan door middel van een 5V voedingsspanning die door de IC zelf wordt opgewekt op pin # 8, deze voeding wordt gelijktijdig gebruikt voor het voeden van de Hall-effect apparaten, het lijkt erop dat hier alles precies wordt gedaan .... niets gaat verloren.

Het rood gearceerde deel vormt het snelheidsregelingsgedeelte van de configuratie, zoals te zien is, het is eenvoudig gemaakt met behulp van een enkele gewone potentiometer ... omhoog duwen verhoogt de snelheid en vice versa. Dit wordt op zijn beurt mogelijk gemaakt door de overeenkomstig variërende PWM-werkcycli over de pin # 10, 11, 12, 13 ​

De potentiometer kan worden omgezet in een LDR / LED-montagecircuit om een wrijvingsloze pedaalsnelheidscontrole in het voertuig.

Pin # 3 is voor het bepalen van de voorwaartse of achterwaartse richting van de motorrotatie, of liever de scootmobiel of de riksja-richting. Het houdt in dat je elektrische scooter of je elektrische riksja nu de mogelijkheid heeft om achteruit te rijden ... stel je eens een tweewieler voor met een achteruitrij-voorziening, ... interessant?

Pin # 3 kan worden gezien met een schakelaar, als je deze schakelaar sluit, wordt pin # 3 geaard waardoor een 'voorwaartse' beweging naar de motor mogelijk is, terwijl het openen ervoor zorgt dat de motor in de tegenovergestelde richting draait (pin3 heeft een interne pull-up-weerstand, dus opening de schakelaar veroorzaakt niets schadelijk voor de IC).

Op dezelfde manier selecteert pin # 22-schakelaar de faseverschuivingssignaalrespons van de aangesloten motor, deze schakelaar moet op de juiste manier AAN of UIT worden geschakeld met verwijzing naar de motorspecificaties, als een 60 graden fasemotor wordt gebruikt, moet de schakelaar gesloten blijven , en open voor een 120 graden gefaseerde motor.

Pin # 16 is de aardingspin van het IC en moet worden verbonden met de negatieve accukabel en / of de gemeenschappelijke aardingslijn die bij het systeem hoort.

Pin # 17 is de Vcc, of de positieve ingangspen, deze pin moet worden aangesloten op een voedingsspanning tussen 10V en 30V, waarbij 10V de minimumwaarde is en 30V de maximale doorslaggrens voor de IC.

Pin # 17 kan worden geïntegreerd met de 'Vm' of de motortoevoerleiding als de specificaties van de motorvoeding overeenkomen met de specificaties van de IC Vcc, anders kan pin17 worden geleverd vanuit een afzonderlijke trap van de regelaar.

Pin # 7 is de 'enable' pinout van het IC, deze pin is via een schakelaar te zien als geaard, zolang deze is ingeschakeld en pin # 7 geaard blijft, mag de motor geactiveerd blijven als hij is uitgeschakeld, de motor wordt uitgeschakeld, waardoor de motor uitloopt totdat hij uiteindelijk tot stilstand komt. De vrijloopmodus kan snel tot stilstand komen als de motor of het voertuig enigszins wordt belast.

Pin # 23 wordt toegewezen met de 'remmende' mogelijkheid, en zorgt ervoor dat de motor vrijwel onmiddellijk stopt en stopt wanneer de bijbehorende schakelaar wordt geopend. De motor mag normaal draaien zolang deze schakelaar gesloten blijft en pin # 7 geaard wordt gehouden.

Ik zou aanraden om de schakelaar op pin # 7 (inschakelen) en pin # 23 (rem) samen te combineren, zodat deze met een dubbele actie worden geschakeld en samen, dit zou waarschijnlijk helpen om de motorrotatie effectief en collectief te 'doden' en laat ook de motor draaien met een gecombineerd signaal van de twee pnouts.

'Rs' vormt de meetweerstand die verantwoordelijk is voor het controleren van de overbelasting of overstroomcondities voor de motor in dergelijke situaties. de 'fout'-toestand wordt onmiddellijk geactiveerd, waarbij de motor onmiddellijk wordt uitgeschakeld en de IC intern in een vergrendelingsmodus gaat. De toestand blijft in deze modus totdat de fout is verholpen en de norm is hersteld.

Hiermee is de gedetailleerde uitleg over de verschillende pinouts van de voorgestelde pinouts van de elektrische scooter / riksja-regeleenheid afgerond. Het hoeft alleen correct te worden geïmplementeerd volgens de getoonde verbindingsinformatie in het diagram om de voertuigbewerkingen met succes en veilig uit te voeren.

Bovendien bevat de IC MC33035 ook een aantal ingebouwde beveiligingsfuncties, zoals een te lage luchtstroomvergrendeling die ervoor zorgt dat het voertuig wordt uitgeschakeld als de IC wordt geblokkeerd voor de vereiste minimale voedingsspanning, en ook een thermische overbelastingsbeveiliging die zorgt voor waar de IC nooit mee werkt.

De batterij aansluiten (voeding)

Volgens het verzoek is het elektrische voertuig gespecificeerd om te werken met een 60V-ingang en vraagt ​​de gebruiker om een boost converter voor het verkrijgen van dit hogere spanningsniveau van een kleinere 12V- of 24V-accu.

Het toevoegen van een boost-omzetter kan het circuit echter onnodig ingewikkelder maken en mogelijk bijdragen aan een mogelijke inefficiëntie. Het is beter om 5nos 12V-batterijen in serie te gebruiken. Voor voldoende back-uptijd en -stroom voor de 1000 watt-motor, kan elke batterij een nominaal vermogen hebben van 25AH of meer.

De bedrading van de batterijen kan worden geïmplementeerd door te verwijzen naar de volgende verbindingsdetails: