Zu der zuletzt hier angeschlagenen Tonart sage ich nichts.
Wenn die Funktionsweise und die Abläufe bei PWM-Ansteuerung so einfach und allgemein bekannt wären, wären sämtliche Internetforen nicht voll mit allem möglichen Halbwissen und oft falschen Annahmen. Ich habe jedenfalls bisher noch keine exakte und verständliche Erläuterung gefunden, weder in meinen Büchern noch im Forum, auch nicht nach Deinen hier eingeworfenen Stichwort-Brocken. Ein Simulationsprogramm zu bedienen und sich die Bildchen dann anzugucken ist für Mitleser noch keine Erklärung. Was man herausgefunden hat, dann auch mal für alle zu erklären, auch auf die Gefahr hin, daß man sich vielleicht irrt, ist vielleicht doch nicht "Geschwurfel". Ein Forum ist eine Diskussionsplattform, in der jeder von jedem lernen kann. Sich hinter wilden Vorwürfen an Diskussionsteilnehmer zu verstecken bringt jedenfalls niemandem was.
Und wenn Du alles schon weißt, warum dann erst das ganze Tamtam. Dann sag doch direkt, auf welche Faktoren es ankommt und präsentiere auch mal einen Lösungsvorschlag anstatt andere rumhampeln zu lassen.
Für alle die es interessiert (vielen mag das jetzt selbstverständlich klingen, aber niemand hatte bisher diese Erklärung parat):
Ja, der Motorstrom ist größergleich dem Akkustrom, abhängig vom Tastgrad.
Aber die Erhöhung des Stromes ist nur die halbe Wahrheit, für sich genommen muß das höchst unlogisch klingen. Es hat auch absolut nichts mit BLCD oder mehreren Phasen oder Drehstrom zu tun.
Den Controller kann man nicht separat betrachten. Controller und Motor bilden eine Funktionseinheit. Genauer gesagt Schalttransistor, Freilaufdiode, Leitungsinduktivität, Motorinduktivität und Motorinnenwiderstand bilden einen Abwärtsregler, also ein Schaltnetzteil. Transistor und Diode arbeiten als Schalter, die abwechselnd und gegensinnig öffnen bzw. schließen. Bei geschlossenem Transistorschalter fließt Strom vom Akku über den Innenwiderstand durch die Motorinduktivität. Wird der Schalter geöffnet, läßt die Induktivität den Strom weiterfließen durch den jetzt sich schließenden Diodenschalter, genährt aus der im Magnetfeld während der ersten Phase gespeicherten Energie. Dadurch entsteht ein etwa dreieckförmiger Strom, der günstigenfalls nie auf null abfällt. Jedenfalls fließt jetzt auch Strom während der Tastpausen, wenn die Akkuspannung gar nicht am Motor anliegt. Stattdessen baut die Selbstinduktion der Spule eine jetzt negativ gerichtete Spannung über die Spule auf, die aber nach außen über den verteilten Innenwiderstand durch die Freilaufdiode auf minus Durchlaßspannung begrenzt wird. Dieser zusätzlich anhaltende Strom während der Schaltpausen führt im zeitlichen Mittel zu einer Stromerhöhung, dafür mittelt sich die Spannung zu einem entsprechend niedrigeren Wert aus. Strom und Spannung sind miteinander über die zugeführte Leistung verknüpft: U_bat*I_bat=U_mot*I_mot, wie hier geschrieben wurde.
Wenn man das weiß, versteht man erst, daß es sich eingangsseitig und ausgangsseitig des Controllers um zwei verschiedene Stromkreise mit zwei verschiedenen Strömen handelt und nicht wie meist dargestellt daß einfach durch den Schalttransistor zeitweise die Akkuspannung auf den Motor gelegt wird und der Motor sich dann den Strom zieht, den er benötigt. Ersatzschaltbild findet sich ein paar Posts zurück in der Simulation von Hochsitzcola. Die motorinterne Spannungsquelle U_ind entspricht in etwa dem sich aufladenen Elko im Step-Down-Wandlernetzteil (das ist z.B. die Schaltungsgruppe im FC, die aus der Akkuspannung die Lampenspannung macht). Schönere Erklärungen als meine, mit "Simulator" z.B. hier:
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_hilfe.html
Kein Motor, aber das Prinzip ist das gleiche.
Die genauen Verhältnisse sind abhängig von der Schaltfrequenz und der Größe der Motorinduktivität. Heißt auch, daß man günstigerweise die Schaltfrequenz des Controllers an die gegebene Motorinduktivität anpassen sollte, um in den günstigsten Betriebsbereich zu kommen.
Für unser Problem der Abschätzung der Verlustleistung im Motor heißt das: Wir dürfen als Motorspannung nicht die Akkuspannung nehmen, sondern müssen einen Korrekturfaktor einbeziehen, der vom aktuellen Tastgrad abhängt. Genauso müssen wir den gemessenen Akkustrom nach dem aktuellen Tastgrad in den Motorstrom umrechnen. Das an sich ist einfach. Es ist allerdings noch zu überlegen, inwieweit das Lastmoment in das Transformationsverhältnis des Abwärtsreglers eingreift.
Die Zusammenhänge beim Gleichstrommotor sind bei PWM-Betrieb äußerst verwickelt und deshalb findet man auch kaum jemanden, der sie aus dem Ärmel schütteln kann. Aber ich denke, das Problem dabei ist, die Zusammenhänge zu erkennen. Danach dürfte die eigentliche Berechnung bzw. die Abschätzung der Verlustleistung leicht sein.
Außerdem wäre tatsächlich zu untersuchen, wie hoch die ohmschen Verluste durch den zusätzlichen Strom sind. In meinen schlauen Büchern wird der durch PWM-Ansteuerung von Gleichstrommotoren hinzukommende Verlust pauschal damit beschrieben, "bei guter Dimensionierung auf um die 80% Wirkungsgrad kommen zu können". Ich fürchte, in extremen Betriebsbereichen des Pedelec-Motors wird dieser Anteil weit weniger zu vernachlässigen sein. Aber wie gesagt, einmal erkannt, läßt sich das auch leicht berechnen bzw. abschätzen.
Die Stromerhöhung, die je nach eingestelltem Tastgrad sehr erheblich sein kann und zu unheimlichen Stromstärken in der Motorleitung führen kann, wäre für mich ein weiterer Grund, beim Beschleunigen lieber kurz Vollgas zu geben, anstatt lange Zeit Teillast. Beim Vollgas ist der Tastgrad viel günstiger bzgl. der Vermeidung der Stromerhöhung, die ja außerdem wieder zu zusätzlichen Verlusten im Motor führt.
Das Argument, meine Formel bilde nur den Vollastfall ab, kann ich nicht nachvollziehen. Ich habe sie aus den allgemeinen Motorgleichungen hergeleitet, die universell für alle Betriebszustände gelten. U²/R ist eine (abhängige) Motorkenngröße. Natürlich muß man die momentane Motorspannung einsetzen und nicht die Akkuspannung, egal ob mit PWM oder mit Gleichstrom. Genauso muß die Leerlaufdrehzahl jeweils nach der momentanen Motorspannung berechnet werden. Die Motorspannung läßt sich aus der Steuerspannung des Leistungscontrollers (also dem Ausgang des FC ableiten), hängt aber möglicherweise noch vom momentanen Lastmoment ab. Sollte jemand anderer Ansicht sein, bitte nachvollziehbare Begründung und möglichst auch Gegenvorschläge.
Nun ist meine Motivation für die ganze Sache auf dem Nullpunkt angekommen.
Es geht hier nicht um meinen Heinzmann, sondern darum, den FC noch weiter zu verbessern und zwar für alle Nutzer. Ich sagte schon mal, wenn hier daran kein Interesse besteht, lassen wir es halt. Verstehe ich das richtig, daß hier die Überzeugung herrscht, daß der FC mit der permantenten thermischen Begrenzung bei niedrigen Drehzahlen das Maximum an Beschleunigung und Leistungsreserve aus dem Motor herausholt? Gut, ich will das nicht weiter diskutieren. Der Vorschlag ist eh inzwischen totgelabert.
Ich bin tatsächlich raus, weil das so wie es jetzt läuft für mich sinnlos verheizte Zeit ist. Ich gratuliere Dir dazu. Ich fand es bloß wichtig, noch die Sache mit dem Motorstrom zu schreiben, um nichts Falsches im Raum stehen zu lassen. Vielleicht hilft es ja noch jemandem, der noch nicht alles wußte.
