Zrób ten obwód skutera elektrycznego / rikszy

W artykule przedstawiono projekt prostego obwodu elektrycznego skutera, który można również zmodyfikować w celu wykonania elektrycznej auto-rikszy. Pomysł został zgłoszony przez pana Steve'a.

Żądanie obwodu

Miałem szczęście, że znalazłem Twojego bloga, naprawdę niesamowite rzeczy, które udało Ci się zaprojektować.

Szukam Zwiększanie napięcia DC do DC i kontroler do silnika elektrycznego skutera

Wejście: akumulator SLA (uszczelniony kwasowo-ołowiowy) 12 V, który jest naładowany ~ 13,5 V.
minimalne napięcie - odcięte przy ~ 10,5V

Wyjście: silnik 60 V DC 1000 W.

Czy natknąłeś się na taki obwód?

Mogę sobie wyobrazić, że będzie to typu push-pull, ale nie mam pojęcia o typach mosfetów (podaj moc 80-100A), napędzających je, potem transformator, typ rdzenia, a następnie diody.
Plus minimalne napięcie odcięte w celu ograniczenia cyklu pracy PWM.

Znalazłem więcej informacji. Silnik bezszczotkowy 3-fazowy z czujnikami halla.
Istnieją dwa sposoby podejścia, a / pozostaw istniejący kontroler na miejscu i zwiększaj napięcie tylko od 12 V do 60 V lub b / wymień również kontroler.

Nie będzie żadnej różnicy w wydajności energetycznej, kontroler po prostu przełącza fazę, do której ma prąd, na podstawie czujników halla. Dlatego trzymaj się planu a.

Dziękuję Ci bardzo,
Steve

Projektowanie

Dziś wykonanie pojazdu elektrycznego jest dużo łatwiejsze niż kiedyś, a stało się to możliwe dzięki dwóm głównym elementom konstrukcji, a mianowicie silnikom BLDC oraz akumulatorom Li-ion lub Li-polimer.

Ci dwaj niezwykle wydajni członkowie zasadniczo sprawili, że koncepcja pojazdów elektrycznych stała się rzeczywistością i praktycznie wykonalna.

Dlaczego silnik BLDC

Silnik BLDC lub silnik bezszczotkowy jest wydajny, ponieważ został zaprojektowany do pracy bez fizycznych kontaktów, z wyjątkiem łożysk kulkowych wału.

W silnikach BLDC wirnik obraca się wyłącznie dzięki sile magnetycznej, dzięki czemu system jest niezwykle wydajny, w przeciwieństwie do wcześniejszych silników szczotkowanych, które miały swoje wirniki połączone ze źródłem zasilania za pomocą szczotek, powodując duże tarcie, iskrzenie i zużycie w układzie.

Dlaczego akumulator litowo-jonowy

W podobny sposób, wraz z pojawieniem się znacznie zmodernizowanych akumulatorów litowo-jonowych i akumulatorów Lipo, pozyskiwanie energii elektrycznej z akumulatorów nie jest już uważane za nieefektywną koncepcję.

Wcześniej mieliśmy do dyspozycji tylko akumulatory kwasowo-ołowiowe do wszystkich systemów rezerwowych DC, co miało dwie główne wady: te odpowiedniki wymagały dużo czasu do ładowania, miały ograniczoną szybkość rozładowania, niższą żywotność, były nieporęczne i ciężkie, a wszystko to tylko dodawało na nieefektywny charakter pracy.

W przeciwieństwie do tego, akumulatory litowo-jonowe lub litowo-jonowe są lżejsze, kompaktowe, szybko ładują się przy dużych prądach i można je rozładowywać przy dowolnym pożądanym wysokim natężeniu prądu, mają dłuższą żywotność, są typu SMF, wszystkie te cechy sprawiają, że są odpowiedni kandydat do zastosowań takich jak skutery elektryczne, riksze elektryczne, drony quadcopterów itp.

Chociaż silniki BLDC są niezwykle wydajne, wymagają specjalistycznych układów scalonych do napędzania cewek stojana, obecnie mamy wielu producentów produkujących te ekskluzywne moduły IC nowej generacji, które nie tylko spełniają podstawową funkcję obsługi tych silników, ale są również wyposażone w wiele zaawansowanych dodatkowych funkcje, takie jak: sterowanie PWM w pętli otwartej, sterowanie w pętli zamkniętej wspomagane czujnikiem, wiele niezawodnych zabezpieczeń, sterowanie do tyłu / do przodu silnika, sterowanie hamowaniem i wiele innych najnowocześniejszych funkcji wbudowanych.

Korzystanie z obwodu sterownika BLDC

O jednym tak doskonałym chipie mówiłem już w poprzednim poście, specjalnie zaprojektowanym do obsługi silników BLDC o dużej mocy, jest to układ scalony MC33035 firmy Motorola.

Dowiedzmy się, jak ten moduł można skutecznie wdrożyć do wykonania skutera elektrycznego lub rikszy elektrycznej bezpośrednio w domu.

Nie będę omawiać szczegółów mechanicznych pojazdu, a raczej tylko obwód elektryczny i szczegóły okablowania systemu.

Schemat obwodu

Lista części

Wszystkie rezystory, w tym Rt, ale z wyłączeniem Rs i R = 4k7, 1/4 wata

Ct = 10nF

Potencjometr prędkości = 10 K liniowy

BJT górnej mocy = TIP147

Dolne mosfety = IRF540

Rs = 0,1 / maks. Obciążalność prądowa stojana

R = 1K

C = 0,1 uF

Powyższy rysunek przedstawia pełnoprawny bezszczotkowy 3-fazowy sterownik silnika prądu stałego o dużej mocy IC MC33035, który doskonale nadaje się do proponowanego zastosowania w skuterze elektrycznym lub rikszy elektrycznej.

Urządzenie ma wszystkie podstawowe funkcje, których można się spodziewać w tych pojazdach, aw razie potrzeby układ scalony można ulepszyć o dodatkowe zaawansowane funkcje dzięki wielu alternatywnym możliwym konfiguracjom.

Zaawansowane funkcje stają się szczególnie możliwe, gdy układ jest skonfigurowany w trybie zamkniętej pętli, jednak omawiana aplikacja jest konfiguracją z otwartą pętlą, która jest bardziej preferowaną konfiguracją, ponieważ jest znacznie prosta w konfiguracji, a mimo to jest w stanie spełnić wszystkie wymagane funkcje czego można się spodziewać w pojeździe elektrycznym.

Już omówiliśmy funkcje pinout tego układu w poprzednim rozdziale podsumujmy to samo i zrozummy, jak dokładnie powyższy układ scalony może być wymagany do wykonania różnych operacji związanych z pojazdem elektrycznym.

Jak działa układ scalony

Część zacieniowana na zielono to sam układ scalony MC 33035, który pokazuje wszystkie wbudowane wyrafinowane obwody wbudowane w chip i co czyni go tak zaawansowanym pod względem wydajności.

Część zacieniowana na żółto to silnik, który zawiera trójfazowy stojan wskazany przez trzy cewki w konfiguracji „Delta”, okrągły wirnik oznaczony biegunami magnesów N / S i trzy czujniki Halla na górze.

Sygnały z trzech czujników z efektem Halla są podawane na styki nr 4, 5, 6 układu scalonego w celu wewnętrznego przetwarzania i generowania odpowiedniej sekwencji przełączania wyjścia w podłączonych wyjściowych urządzeniach zasilających.

Funkcje pinów i elementy sterujące

Wyprowadzenia 2, 1 i 24 sterują zewnętrznie skonfigurowanymi górnymi urządzeniami zasilającymi, podczas gdy styki 19, 20, 21 są przypisane do sterowania uzupełniającymi dolnymi urządzeniami zasilającymi. które razem sterują podłączonym silnikiem samochodowym BLDC zgodnie z różnymi podawanymi poleceniami.

Ponieważ układ scalony jest skonfigurowany w trybie otwartej pętli, ma być aktywowany i sterowany za pomocą zewnętrznych sygnałów PWM, których cykl pracy ma określać prędkość silnika.

Jednak ten inteligentny układ scalony nie wymaga zewnętrznego obwodu do generowania PWM, raczej jest obsługiwany przez wbudowany oscylator i kilka obwodów wzmacniacza błędów.

Komponenty Rt i Ct są odpowiednio dobrane do generowania częstotliwości (od 20 do 30 kHz) dla PWM, która jest podawana na styk nr 10 układu scalonego w celu dalszego przetwarzania.

Powyższe odbywa się za pomocą napięcia zasilającego 5V generowanego przez sam układ scalony na pinie # 8, to zasilanie jest jednocześnie używane do zasilania urządzeń z efektem Halla, wydaje się, że tutaj wszystko jest dokładnie zrobione ... nic się nie marnuje.

Część zacieniowana na czerwono tworzy sekcję sterowania prędkością w konfiguracji, jak widać, jest po prostu wykonana za pomocą pojedynczego zwykłego potencjometru… popchnięcie go w górę zwiększa prędkość i odwrotnie. Jest to z kolei możliwe dzięki odpowiednio zmieniającym się cyklom pracy PWM w całym styk nr 10, 11, 12, 13 .

Potencjometr można przekształcić w obwód zespołu LDR / LED, aby uzyskać beztarciowa regulacja prędkości pedału w pojeździe.

Pin # 3 służy do określania kierunku obrotów silnika do przodu, do tyłu, a raczej kierunku skutera lub rikszy. Oznacza to, że teraz Twoja hulajnoga elektryczna lub riksza elektryczna będą miały możliwość cofania… wystarczy wyobrazić sobie dwukołowiec z funkcją cofania…… interesujące?

Pin # 3 można zobaczyć za pomocą przełącznika, zamknięcie tego przełącznika powoduje, że pin # 3 zostaje uziemiony, umożliwiając ruch `` do przodu '' do silnika, podczas gdy otwarcie powoduje obrót silnika w przeciwnym kierunku (pin3 ma wewnętrzny rezystor podciągający, więc otwarcie przełącznik nie powoduje nic szkodliwego dla układu scalonego).

Analogicznie, przełącznik pin # 22 wybiera odpowiedź sygnału przesunięcia fazowego podłączonego silnika, ten przełącznik musi być odpowiednio włączony lub wyłączony w odniesieniu do specyfikacji silnika, jeśli używany jest silnik fazowy 60 stopni, przełącznik musi pozostać zamknięty i otwarte dla silnika fazowego 120 stopni.

Pin # 16 to styk uziemienia układu scalonego i musi być połączony z ujemną linią akumulatora i / lub wspólną linią uziemienia związaną z systemem.

Pin # 17 to Vcc lub dodatni pin wejściowy, ten pin musi być podłączony do napięcia zasilania między 10 V a 30 V, przy czym 10 V to wartość minimalna, a 30 V to maksymalna granica przebicia dla układu scalonego.

Pin # 17 może być zintegrowany z „Vm” lub linią zasilania silnika, jeśli specyfikacje zasilania silnika są zgodne ze specyfikacjami IC Vcc, w przeciwnym razie pin17 mógłby być zasilany z oddzielnego stopnia regulatora obniżającego.

Pin # 7 jest pinem `` włączania '' układu scalonego, ten pin można zobaczyć jako połączony z masą za pomocą przełącznika, dopóki jest włączony, a pin # 7 pozostaje uziemiony, silnik może pozostać aktywowany, gdy jest wyłączony, silnik jest wyłączony, co powoduje wybieg silnika, aż w końcu się zatrzyma. Tryb jazdy w trybie jałowym może szybko zostać zatrzymany, jeśli silnik lub pojazd są obciążone.

Pin # 23 ma przypisaną zdolność „hamowania” i powoduje, że silnik zatrzymuje się i zatrzymuje niemal natychmiast po otwarciu skojarzonego przełącznika. Silnik może pracować normalnie, o ile ten przełącznik jest zamknięty, a styk # 7 jest uziemiony.

Zalecałbym łączenie przełącznika na pinie # 7 (włącz) i pinie # 23 (hamulec) razem, aby były przełączane z podwójnym działaniem i razem, to prawdopodobnie pomogłoby skutecznie i zbiorczo `` zabić '' obroty silnika a także umożliwić pracę silnika z połączonym sygnałem z dwóch czopów.

„Rs” tworzy rezystor pomiarowy odpowiedzialny za sprawdzanie stanu przeciążenia lub przetężenia silnika w takich sytuacjach. stan „błędu” jest natychmiast wyzwalany, wyłączając silnik natychmiast, a układ scalony wewnętrznie przechodzi w tryb blokady. Stan pozostaje w tym trybie do czasu usunięcia usterki i przywrócenia normalnej pracy.

Na tym kończy się szczegółowe wyjaśnienie dotyczące różnych pinów proponowanych styków modułu sterującego skuterem elektrycznym / rikszą. Wystarczy go poprawnie zaimplementować zgodnie z informacjami o połączeniu pokazanymi na schemacie, aby pomyślnie i bezpiecznie wdrożyć operacje pojazdu.

Dodatkowo IC MC33035 zawiera również kilka wbudowanych funkcji zabezpieczających, takich jak blokada pod napięciem, która zapewnia wyłączenie pojazdu, jeśli układ scalony jest zablokowany przed wymaganym minimalnym napięciem zasilania, a także zabezpieczenie przed przeciążeniem termicznym zapewniające że układ scalony nigdy nie działa z nadmiernymi temperaturami.

Jak podłączyć akumulator (zasilanie)

Zgodnie z żądaniem pojazd elektryczny jest przeznaczony do pracy z wejściem 60 V, a użytkownik żąda rozszerzenia Wzmacniacz do uzyskania tego wyższego poziomu napięcia z mniejszego akumulatora 12 V lub 24 V.

Jednak dodanie przetwornika podwyższającego napięcie może niepotrzebnie skomplikować obwód i zwiększyć możliwą nieefektywność. Lepszym pomysłem jest użycie szeregowo 5 baterii 12V. Aby zapewnić wystarczający czas podtrzymania i prąd dla silnika o mocy 1000 W, każdy akumulator może mieć moc znamionową 25 Ah lub wyższą.

Okablowanie akumulatorów można zrealizować, odwołując się do następujących szczegółów połączeń: