Realizza questo circuito elettrico per scooter / risciò

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





L'articolo presenta un semplice progetto di circuito per scooter elettrico che può anche essere modificato per realizzare un risciò elettrico. L'idea è stata richiesta dal Sig. Steve.

La richiesta del circuito

Ho avuto la fortuna di trovare il tuo blog, cose davvero fantastiche che sei riuscito a progettare.



Sto cercando DC a DC Step Up e controller per motore scooter elettrico

Ingresso: batteria SLA (sigillata al piombo) da 12 V, carica di ~ 13,5 V.
tensione minima - interruzione a ~ 10,5 V.

Uscita: motore CC da 60 V 1000 W.

Ti sei imbattuto in un circuito del genere?

Posso immaginare che sarà di tipo push-pull, ma non ho idea dei tipi di mosfet (dai il wattaggio 80-100A), li pilotano, poi il trasformatore, il tipo di nucleo e poi i diodi.
Inoltre la tensione minima interrotta per limitare il ciclo di lavoro del PWM.

Ho trovato qualche informazione in più. Il motore è senza spazzole trifase con sensori di hall.
Ci sono due modi per avvicinarlo, a / lasciare il controller esistente in posizione e aumentare solo da 12V a 60V oppure b / sostituire anche il controller.

Non ci sarà alcuna differenza nell'efficienza energetica, il controller commuta semplicemente quale fase riceve corrente in base ai sensori di hall. Pertanto, attenendosi al piano a.

Grazie mille,
Steve

Il design

Oggi realizzare un veicolo elettrico è molto più semplice di quanto non fosse prima, e questo è diventato possibile grazie a due elementi principali nel design, vale a dire i motori BLDC e le batterie agli ioni di litio o ai polimeri di litio.

Questi due membri ultra efficienti hanno fondamentalmente permesso al concetto di veicoli elettrici di diventare una realtà e praticamente fattibile.

Perché BLDC Motor

Il motore BLDC o il motore brushless è efficiente perché è progettato per funzionare senza contatti fisici ad eccezione dei cuscinetti a sfera dell'albero.

Nei motori BLDC il rotore ruota esclusivamente per forza magnetica rendendo il sistema estremamente efficiente, contrariamente ai precedenti motori a spazzole che avevano i suoi rotori attaccati alla fonte di alimentazione tramite spazzole, causando molto attrito, scintille e usura nel sistema.

Perché la batteria agli ioni di litio

Su linee simili, con l'avvento delle batterie agli ioni di litio molto aggiornate e delle batterie Lipo oggi ottenere l'elettricità dalle batterie non è più considerato un concetto inefficiente.

In precedenza avevamo a disposizione solo batterie al piombo per tutti i sistemi di backup CC che ponevano due principali inconvenienti: queste controparti avevano bisogno di molto tempo per caricarsi, possedevano una velocità di scarica limitata, una durata inferiore ed erano ingombranti e pesanti, tutto questo solo aggiungendo alla loro natura inefficiente del lavoro.

In opposizione a questo, le batterie agli ioni di litio o Li-po sono più leggere, compatte, ricaricabili rapidamente a velocità di corrente elevate e sono scaricabili a qualsiasi velocità di corrente elevata desiderata, hanno una durata maggiore, sono tipi SMF, tutte queste caratteristiche le rendono le candidato giusto per applicazioni come scooter elettrici, risciò elettrici, droni quadricotteri eccetera.

Sebbene i motori BLDC siano estremamente efficienti, richiedono circuiti integrati specializzati per azionare le bobine dello statore, oggi abbiamo molti produttori che producono questi esclusivi moduli IC di nuova generazione che non solo svolgono la funzione di base del funzionamento di questi motori, ma sono anche specificati con molti componenti aggiuntivi avanzati caratteristiche, come: controllo PWM ad anello aperto, controllo ad anello chiuso assistito da sensori, molteplici protezioni infallibili, controllo di marcia avanti / indietro del motore, controllo della frenata e una moltitudine di altre funzioni integrate all'avanguardia.

Utilizzo di un circuito driver BLDC

Ho già discusso di un chip così eccellente nel mio post precedente, progettato specificamente per la gestione di motori BLDC ad alto wattaggio, è l'IC MC33035 di Motorola.

Impariamo come questo modulo può essere efficacemente implementato per realizzare uno scooter elettrico o un risciò elettrico, direttamente a casa tua.

Non discuterò i dettagli meccanici del veicolo, ma solo il circuito elettrico e i dettagli di cablaggio del sistema.

Schema elettrico

Elenco delle parti

Tutti i resistori compreso Rt ma escluso Rs e R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Potenziometro di velocità = 10K lineare

BJT di potenza superiore = TIP147

Mosfet inferiori = IRF540

Rs = 0,1 / capacità di corrente massima dello statore

R = 1K

C = 0,1 uF

La figura sopra mostra un driver per motore CC trifase senza spazzole ad alta potenza IC MC33035 che diventa perfettamente adatto per l'applicazione proposta di scooter elettrico o risciò elettrico.

Il dispositivo ha tutte le caratteristiche di base che ci si può aspettare da questi veicoli e, se necessario, l'IC potrebbe essere migliorato con funzionalità avanzate aggiuntive attraverso molte possibili configurazioni alternative.

Le funzionalità avanzate diventano specificamente possibili quando il chip è configurato in una modalità a circuito chiuso, tuttavia l'applicazione discussa è una configurazione a circuito aperto che è una configurazione più preferita poiché è molto semplice da configurare, e tuttavia è in grado di soddisfare tutte le funzionalità richieste che ci si può aspettare in un veicolo elettrico.

Ne abbiamo già discusso le funzioni di pinout di questo chip nel capitolo precedente, riassumiamo lo stesso e comprendiamo anche come esattamente l'IC di cui sopra può essere richiesto da implementare per realizzare le varie operazioni coinvolte in un veicolo elettrico.

Come funziona l'IC

La sezione ombreggiata in verde è lo stesso MC 33035 IC che mostra tutti i sofisticati circuiti incorporati incorporati nel chip e ciò che lo rende così avanzato con le sue prestazioni.

La parte ombreggiata in giallo è il motore, che include uno statore trifase indicato dalle tre bobine nella configurazione 'Delta', il rotore circolare indicato con i magneti a poli N / S e tre sensori ad effetto Hall sulla parte superiore.

I segnali dai tre sensori ad effetto Hall vengono inviati ai pin n. 4, 5, 6 dell'IC per l'elaborazione interna e la generazione della sequenza di commutazione dell'uscita corrispondente attraverso i dispositivi di potenza di uscita collegati.

Funzioni di piedinatura e controlli

I piedini 2, 1 e 24 controllano i dispositivi di alimentazione superiori configurati esternamente mentre i piedini 19, 20, 21 sono assegnati per controllare i dispositivi di alimentazione della serie inferiore complementari. che insieme controllano il motore automobilistico BLDC collegato secondo i vari comandi alimentati.

Poiché l'IC è configurato in una modalità ad anello aperto, dovrebbe essere attivato e controllato utilizzando segnali PWM esterni, il cui ciclo di lavoro dovrebbe determinare la velocità del motore.

Tuttavia, questo circuito integrato intelligente non richiede un circuito esterno per generare i PWM, ma è gestito da un oscillatore integrato e da un paio di circuiti di amplificazione degli errori.

I componenti Rt e Ct sono opportunamente selezionati per generare la frequenza (da 20 a 30 kHz) per i PWM, che viene alimentata al pin # 10 dell'IC per l'ulteriore elaborazione.

Quanto sopra avviene tramite una tensione di alimentazione di 5V generata dall'IC stesso al pin # 8, questa alimentazione viene utilizzata simultaneamente per alimentare i dispositivi ad effetto Hall, sembra che qui tutto sia fatto precisamente .... nulla va sprecato.

La porzione ombreggiata in rosso costituisce la sezione di controllo della velocità della configurazione, come si può vedere è realizzata semplicemente utilizzando un singolo potenziometro ordinario .... spingendolo verso l'alto si aumenta la velocità e viceversa. Ciò è a sua volta reso possibile grazie ai cicli di lavoro PWM che variano in modo corrispondente nel pin n. 10, 11, 12, 13 .

Il potenziometro potrebbe essere convertito in un circuito di assemblaggio LDR / LED, per ottenere un controllo della velocità del pedale senza attrito nel veicolo.

Pin n. 3 serve per determinare la direzione avanti, indietro della rotazione del motore, o meglio la direzione dello scooter o del risciò. Implica che ora il tuo scooter elettrico o il tuo risciò elettrico avranno la possibilità di tornare indietro in retromarcia .... immagina solo un due ruote con un sistema di retromarcia, ..... interessante?

Pin n. 3 può essere visto con un interruttore, la chiusura di questo interruttore rende il pin 3 a massa consentendo un movimento 'in avanti' al motore, mentre aprendolo fa girare il motore nella direzione opposta (il pin3 ha una resistenza di pull up interna, quindi l'apertura l'interruttore non causa nulla di dannoso per l'IC).

Allo stesso modo, l'interruttore del pin # 22 seleziona la risposta del segnale di sfasamento del motore collegato, questo interruttore deve essere opportunamente acceso o spento con riferimento alle specifiche del motore, se viene utilizzato un motore con fase di 60 gradi, l'interruttore deve rimanere chiuso e aperto per un motore a fasi di 120 gradi.

Pin n. 16 è il pin di terra dell'IC e deve essere collegato alla linea negativa della batteria e / o alla linea di terra comune associata al sistema.

Pin n. 17 è il Vcc, o il pin di ingresso positivo, questo pin deve essere collegato a una tensione di alimentazione compresa tra 10 V e 30 V, 10 V è il valore minimo e 30 V il limite massimo di guasto per l'IC.

Pin n. 17 può essere integrato con la 'Vm' o la linea di alimentazione del motore se le specifiche di alimentazione del motore corrispondono alle specifiche Vcc dell'IC, altrimenti il ​​pin17 potrebbe essere alimentato da uno stadio separato del regolatore step-down.

Pin # 7 è il pinout di 'abilitazione' dell'IC, questo pin può essere visto terminato a massa tramite un interruttore, finché è acceso e il pin # 7 rimane a terra, il motore può rimanere attivato, quando è spento, il motore viene disabilitato provocando l'arresto del motore fino a quando non si arresta. La modalità per inerzia può arrestarsi rapidamente se il motore o il veicolo è sotto carico.

Pin # 23 è assegnato con la capacità di 'frenatura' e fa sì che il motore si arresti e si arresti quasi istantaneamente quando viene aperto l'interruttore associato. Il motore può funzionare normalmente fintanto che questo interruttore è tenuto chiuso e il pin # 7 è tenuto a terra.

Suggerirei di raggruppare l'interruttore al pin # 7 (abilitazione) e al pin # 23 (freno) insieme in modo che questi vengano commutati con una doppia azione e insieme, questo probabilmente aiuterebbe a 'uccidere' la rotazione del motore in modo efficace e collettivo e consentono anche al motore di funzionare con un segnale combinato dai due pnout.

'Rs' forma la resistenza di rilevamento responsabile del controllo delle condizioni di sovraccarico o sovracorrente del motore, in tali situazioni. la condizione di 'guasto' si attiva istantaneamente spegnendo immediatamente il motore e l'IC entrando internamente in modalità di blocco. La condizione rimane in questa modalità fino a quando l'errore non viene corretto e la normalità non viene ripristinata.

Questo conclude la spiegazione dettagliata dei vari pinout dei pinout del modulo di controllo scooter elettrico / risciò proposto. Deve solo essere implementato correttamente secondo le informazioni di connessione mostrate nello schema per implementare con successo e in sicurezza le operazioni del veicolo.

Inoltre, l'IC MC33035 include anche un paio di funzioni di protezione integrate come il blocco da sottotensione che assicura che il veicolo sia spento se nel caso in cui l'IC sia inibito dalla tensione di alimentazione minima richiesta, e anche una protezione da sovraccarico termico che garantisce che l'IC non funziona mai con temperature eccessive.

Come collegare la batteria (alimentazione)

Come da richiesta, il veicolo elettrico è specificato per funzionare con un ingresso a 60V e l'utente richiede un convertitore boost per acquisire questo livello di tensione superiore da una batteria più piccola da 12V o 24V.

Tuttavia, l'aggiunta di un convertitore boost potrebbe rendere inutilmente il circuito più complesso e potrebbe aggravare una possibile inefficienza. L'idea migliore è usare 5nos di batterie 12V in serie. Per un tempo di backup e una corrente sufficienti per il motore da 1000 watt, ciascuna batteria può avere una potenza nominale di 25 Ah o superiore.

Il cablaggio delle batterie può essere realizzato facendo riferimento ai seguenti dettagli di collegamento:




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