Feu aquest Circuit de Scooter Elèctric / Rickshaw

L’article presenta un senzill disseny de circuits de patinets elèctrics que també es pot modificar per fer un rickshaw elèctric. La idea va ser sol·licitada pel senyor Steve.

La sol·licitud de circuit

Vaig tenir la sort de trobar el vostre bloc, coses realment sorprenents que heu aconseguit dissenyar.

Estic buscant un Passa de CC a CC i controlador per a motor de scooter elèctric

Entrada: bateria SLA (de plom àcid segellat) de 12V, que té una càrrega de ~ 13,5V
tensió mínima: tall a ~ 10,5 V.

Sortida: motor de 60V CC 1000W.

T’has trobat amb un circuit així?

Puc imaginar que serà de tipus push-pull, però no tinc ni idea dels tipus de mosquetes (doneu la potència 80-100A), que els condueixi, després el transformador, el tipus de nucli i els díodes.
A més, es talla el voltatge mínim per tapar el cicle de treball del PWM.

He trobat més informació. El motor és sense escombretes trifàsic amb sensors de sala.
Hi ha dues maneres d’acostar-s’hi: a / deixar el controlador existent al seu lloc i només intensificar de 12V a 60V o bé substituir també el controlador.

No hi haurà cap diferència en l’eficiència energètica, el controlador simplement canvieu quina fase obté corrent en funció dels sensors de la sala. Per tant, seguint el pla a.

Moltes gràcies,
Steve

El disseny

Avui en dia fabricar un vehicle elèctric és molt més fàcil del que abans era, i això s’ha fet possible a causa de dos elements principals del disseny, a saber, els motors BLDC i les bateries d’ió Li o de polímer Li.

Aquests dos membres ultra eficients han permès fonamentalment que el concepte de vehicles elèctrics es converteixi en una realitat i pràcticament factible.

Per què el motor BLDC

El motor BLDC o el motor sense escombretes és eficient perquè està dissenyat per funcionar sense contactes físics, excepte els coixinets de boles de l’eix.

En els motors BLDC, el rotor gira únicament a través de la força magnètica, cosa que fa que el sistema sigui extremadament eficient, al contrari dels motors raspallats anteriors que tenien els rotors connectats amb la font d’alimentació a través de pinzells, provocant molta fricció, espurnes i desgast del sistema.

Per què la bateria de ions de li

En línies similars, amb l'arribada de les bateries de ions Li i molt actualitzades i les bateries Lipo actuals, ja no es considera un concepte ineficient aconseguir electricitat a partir de les bateries.

Abans, només teníem a la nostra disposició bateries de plom àcid per a tots els sistemes de còpia de seguretat de CC que presentaven dos grans inconvenients: aquestes contraparts necessitaven molt de temps per carregar-se, tenien una taxa de descàrrega restringida, una vida útil inferior i eren voluminoses i pesades, tot això només afegia pel seu caràcter ineficient de treballar.

En oposició a això, els batons Li-ion o Li-po són més lleugers, compactes, es poden carregar ràpidament a velocitats de corrent elevades i es poden descarregar a qualsevol velocitat de corrent elevada desitjada, tenen una vida útil més gran, són tipus SMF, candidat adequat per a aplicacions com ara patinets elèctrics, rickshaws elèctrics, quadcopter drones etc.

Tot i que els motors BLDC són extremadament eficients, requereixen circuits especialitzats especialitzats per conduir les seves bobines d’estator, avui tenim molts fabricants que produeixen aquests mòduls exclusius de nova generació que no només fan la funció bàsica d’operar aquests motors, sinó que també s’especifiquen amb molts avançats addicionals. funcions, com ara: control de llaç obert PWM, control de llaç tancat assistit per sensor, múltiples salvaguardes infal·libles, control de retrocés / avanç del motor, control de frenada i multitud d’altres funcions integrades d’última generació.

Utilitzant un circuit de controladors BLDC

Ja he comentat un xip tan excel·lent a la meva publicació anterior, dissenyat específicament per manejar motors BLDC d’alta potència, és el MC33035 IC de Motorola.

Aprenem com aquest mòdul es pot implementar eficaçment per fabricar un patinet elèctric o un rickshaw elèctric, directament a casa vostra.

No discutiré els detalls mecànics del vehicle, més aviat només el circuit elèctric i els detalls del cablejat del sistema.

Esquema de connexions

Llista de peces

Totes les resistències incloses Rt però excloent Rs i R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Potenciòmetre de velocitat = 10K Lineal

BJT de potència superior = TIP147

Mosfets inferiors = IRF540

Rs = 0,1 / capacitat màxima de corrent de l’estator

R = 1K

C = 0,1uF

La figura anterior mostra un controlador de motor DC trifàsic de tres volts sense escombretes d’alta potència, complet, IC MC33035 que s’adapta perfectament a l’aplicació proposada de patinet elèctric o rickshaw elèctric.

El dispositiu té totes les funcions bàsiques que es podrien esperar en aquests vehicles i, si es requereix, es podria millorar l’IC amb funcions avançades addicionals mitjançant moltes configuracions alternatives possibles.

Les funcions avançades són específicament possibles quan el xip es configura en mode de llaç tancat, però l'aplicació discutida és una configuració de llaç obert que és una configuració més preferida, ja que és molt senzill de configurar i, tot i així, pot complir totes les funcions necessàries això es pot esperar en un vehicle elèctric.

Ja ho hem comentat les funcions pinout d’aquest xip al capítol anterior, resumim el mateix i també entenem com es pot requerir que s’implementi exactament l’IC anterior per assolir les diverses operacions implicades en un vehicle elèctric.

Com funciona l'IC

La secció ombrejada de color verd és el mateix MC 33035 IC que mostra tots els circuits sofisticats integrats integrats dins del xip i el que el fa tan avançat amb el seu rendiment.

La part ombrejada de color groc és el motor, que inclou un estator trifàsic indicat per les tres bobines de la configuració 'Delta', el rotor circular indicat amb els imants de pols N / S i tres sensors d'efecte Hall a la part superior.

Els senyals dels tres sensors d’efecte Hall s’alimenten als pins 4, 5, 6 de l’IC per al processament intern i generen la seqüència de commutació de sortida corresponent a través dels dispositius de potència de sortida connectats.

Funcions de pinout i controls

Els pinouts 2, 1 i 24 controlen els dispositius de potència superior configurats externament, mentre que els pins 19, 20, 21 s’assignen per controlar els dispositius de potència de la sèrie inferior complementaris. que junts controlen el motor automotriu BLDC connectat segons les diverses ordres alimentades.

Atès que el CI està configurat en mode de bucle obert, se suposa que s’ha d’activar i controlar mitjançant senyals PWM externs, el cicle de treball del qual suposa determinar la velocitat del motor.

Tanmateix, aquest CI intel·ligent no requereix un circuit extern per generar els PWM, sinó que és manejat per un oscil·lador integrat i un parell de circuits d'amplificador d'error.

Els components Rt i Ct estan seleccionats adequadament per generar la freqüència (20 a 30 kHz) per als PWM, que s’alimenta al pin # 10 de l’IC per a un processament posterior.

L'anterior es fa a través d'una tensió d'alimentació de 5V generada pel propi CI al pin # 8, aquest subministrament s'utilitza simultàniament per alimentar els dispositius d'efecte Hall, sembla que tot es fa precisament aquí ... no es perd res.

La porció ombrejada en vermell forma la secció de control de velocitat de la configuració, com es pot veure simplement es fa amb un únic potenciòmetre ordinari ... si la premeu cap amunt augmenta la velocitat i viceversa. Al seu torn, això és possible a través dels cicles de treball PWM que varien de manera corresponent a tot el pin # 10, 11, 12, 13 .

El potenciòmetre es podria convertir en un circuit de muntatge LDR / LED, per aconseguir un control de velocitat del pedal sense fricció al vehicle.

Pin # 3 serveix per determinar la direcció cap endavant, la direcció inversa de la rotació del motor, o millor dit, la direcció del patinet o del rickshaw. Implica que ara el vostre patinet elèctric o el vostre rickshaw elèctric tindran la possibilitat de fer marxa enrere. Imagineu-vos un vehicle de dues rodes amb instal·lació inversa, ... interessant?

Pin # 3 es pot veure amb un interruptor, el tancament d’aquest interruptor fa que el pin # 3 es posi a terra permetent un moviment “cap endavant” cap al motor, mentre s’obre fa que el motor giri en la direcció oposada (el pin3 té una resistència interna de pujada, de manera que s’obre l'interruptor no provoca res perjudicial per a l'IC).

De la mateixa manera, el commutador de pin # 22 selecciona la resposta del senyal de canvi de fase del motor connectat; aquest commutador s’ha d’encendre o apagar adequadament amb referència a les especificacions del motor. Si s’utilitza un motor de 60 graus per fases, l’interruptor ha de romandre tancat. , i obert per a un motor per fases de 120 graus.

Pin # 16 és el pin de terra de l'IC i ha d'estar connectat amb la línia negativa de la bateria i / o la línia de terra comuna associada al sistema.

Pin # 17 és el Vcc, o el pin d'entrada positiu, aquest pin ha d'estar connectat a una tensió d'alimentació entre 10V i 30V, sent 10V el valor mínim i 30V el límit màxim de ruptura de l'IC.

Pin # 17 es pot integrar amb el 'Vm' o la línia de subministrament del motor si les especificacions del subministrament del motor coincideixen amb les especificacions de IC Vcc, en cas contrari, el pin17 es podria subministrar des d'una etapa de regulador de baixada separada.

Pin # 7 és el pinout 'habilitar' del CI, aquest pin es pot veure acabat a terra mitjançant un commutador, mentre estigui engegat i el pin # 7 romangui a terra, es permet que el motor es mantingui activat quan estigui apagat, el motor es desactiva i el motor costa fins que finalment s’atura. El mode de desplaçament a la costa pot aturar-se ràpidament si el motor o el vehicle estan sota alguna càrrega.

Pin # 23 s'assigna la capacitat de 'frenar' i fa que el motor s'aturi i s'aturi gairebé a l'instant quan s'obre l'obturador associat. Es permet que el motor funcioni amb normalitat sempre que aquest interruptor es mantingui tancat i que el passador # 7 es mantingui a terra.

Recomanaria col·locar l'interruptor al pin número 7 (habilitació) i al pin número 23 (fre) junts perquè es commutin amb una doble acció i, junts, probablement ajudaria a 'matar' la rotació del motor de manera efectiva i col·lectiva i també permeten que el motor funcioni amb un senyal combinat des dels dos connectors.

'Rs' constitueix la resistència de sentit responsable de comprovar la sobrecàrrega o les condicions actuals del motor, en aquestes situacions. la condició de 'falla' s'activa immediatament apagant el motor immediatament i l'IC entra en mode de bloqueig intern. La condició es manté en aquest mode fins que es corregeixi l’error i es restableixi la normalitat.

D’aquesta manera es conclou l’explicació detallada sobre els diversos pinouts dels pinouts proposats per al mòdul de control d’escúter / rickshaw. Només s’ha d’implementar correctament segons la informació de connexió que es mostra al diagrama per implementar amb èxit i amb seguretat les operacions del vehicle.

A més, l’IC MC33035 també inclou un parell de funcions de protecció integrades, com ara un bloqueig de baix voltatge, que garanteix que el vehicle estigui apagat en cas que l’IC estigui inhibit de la tensió mínima d’alimentació requerida, i també una protecció contra la sobrecàrrega tèrmica. que l'IC mai funciona amb temperatures excessives.

Com connectar la bateria (font d'alimentació)

Segons la sol·licitud, el vehicle elèctric s’especifica perquè funcioni amb una entrada de 60 V i l’usuari sol·liciti un convertidor d’impuls per adquirir aquest nivell més alt de tensió d’una bateria més petita de 12V o 24V.

Tot i això, afegir un convertidor d’augment pot fer que el circuit sigui més complex innecessari i pot afegir una possible ineficiència. La millor idea és fer servir bateries de 5 NOS de 12 V en sèrie. Per obtenir un temps i una còpia de seguretat suficients per al motor de 1000 watts, cada bateria es podria classificar en 25AH o més.

El cablejat de les bateries es pot implementar fent referència als detalls de connexió següents: