Arduino Pedelec Controller 2.0

Diskutiere Arduino Pedelec Controller 2.0 im ForumsController Forum im Bereich Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik; Die Argumentation von @andreas.k klingt deutlich überzeugender. Bei Sinuskommutierung gibt es "den Motorstrom" schlichtweg nicht. Bei...
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Die Argumentation von @andreas.k klingt deutlich überzeugender. Bei Sinuskommutierung gibt es "den Motorstrom" schlichtweg nicht. Bei Blockkommutierung, wo ja immer eine Phase floated, kann man den Zusammenhang
Code:
Motorstrom = Akkustrom : Tastgrad
mit i1=-i2, i3=0 vielleicht gelten lassen... Auch wenn es immer noch Phasenströme sind. :whistle:

Gruß
hochsitzcola
 
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labella-baron

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Bei Blockkommutierung
Schließlich fahren immer noch mehr Controller mit Blockkommutierung herum - einen prinzipiellen Unterschied sehe ich nicht.
Und Motorstrom = Akkustrom : Tastgrad gilt ja bei allen.
 
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Motorstrom = Akkustrom : Tastgrad gilt ja bei allen
Natürlich kannst du immer so rechnen. Diese rechnerische Größe hat aber keinen physikalischen Bezug zum Strom in der einzelnen Phase und kann somit nur bedingt zur Vermeidung von gegrillten Mosfets beitragen. Das ist zumindest der Schluß zu dem ich gekommen bin, als ich mich (bekennender Maschinenbauer ohne E-Technik-Ausbildung :)) im Rahmen der Firmwareentwicklung für die Kuntengs, die nur einen Phasenstromsensor haben, mit Schutzstrategien für die Mosfets auseinandergesetzt habe. Oder kann man diesen "Motorstrom" an irgendeiner Stelle zu irgendeinem Zeitpunkt tatsächlich messen, ausser zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs einer Phase? Wenn das jemand mit mehr E-technischem Hintergrund besser weiß, oder besser erklären kann, wäre ich dankbar....

Gruß
hochsitzcola
 
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labella-baron

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Oder kann man diesen "Motorstrom" an irgendeiner Stelle zu irgendeinem Zeitpunkt tatsächlich messen, ausser zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs einer Phase? Wenn das jemand mit mehr E-technischem Hintergrund besser weiß, oder besser erklären kann, wäre ich dankbar....
Na, das sollte doch heutzutage mit einer Strommesszange einfach möglich sein. So teuer sind die nicht mehr - habe selbst aber keine. Mit einem Dreheisenmesswerk innen drin zeigt es dann auch gleich den Effektivstrom an, was wichtig ist, da der Kurvenverlauf i.d.R. alles andere als sinusförmig ist.
 
Hochsitzcola

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Mit einem Dreheisenmesswerk innen drin zeigt es dann auch gleich den Effektivstrom an
Wenn du nur so einen gemittelten Wert messen willst, kannst du gleich den Strom vom internen Shunt nehmen (aus Batteriesicht nach den dicken Kondensatoren gemessen). Die Mosfets gehen doch wegen der hohen kurzzeitigen Ströme während der Einschaltphase der PWM kaputt, nicht wegen einem Mittelwert über der Gesamtperiode der PWM, siehe deine eigene Formel....
In der Simulation eines Ersatzmodells passt die einfache Formel nicht mal für ein einphasiges System, wer recht hat weiß ich Halbwissender leider auch nicht :eek:
Auswerte-Beispiel: bei Batteriestrom-Peak von 10A (ca. bei 2,8ms, aus Batteriesicht vor den dicken Kondensatoren) und dem dargestellten Tastverhältnis von 0.1 gibt das einen über die gesamte Periode gemittelten Batteriestrom von 1A. Zu dem Zeitpunkt ist der Phasenstrom schon bei 50A....

Gruß
hochsitzcola

 
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Der folgende Beitrag hat sich mit deinem überschnitten, weshalb ich ihn erst lesen muss.

Vielleicht noch ein zufälliges Beispiel von meinem neuen PhaseRunner-Controller:
PhaseRunner-Dashboard Leerlaufbeschleunigung.png


Hier wird ein Laufrad im Leerlauf beschleunigt und wieder abgebremst. (Für die Kurven 'Vehikel Speed' und 'Throttle Setpoint' sind ist die zugehörige Y-Achse rechts und nicht im Bild).

Zunächst ist die blaue Signalspannung bei 1,5V welcher hier 'null' zugeordnet ist.
Dann habe ich Stoff gegeben mit einer Signalspannung bis ca. 2,7V und wieder zurück auf 1,5V.

Zunächst sind sowohl Akku- als auch Motorstrom praktisch null.
Dann steigt der Motorstrom stark an, da ja Drehmoment zum Beschleunigen notwendig ist.
Bei ca. 8,5s ist die wesentliche Beschleunigung aus dem Stand bereits erfolgt und der Motorstrom geht zurück während der Akkustrom bis zum Erreichen der Endgeschwindigkeit weiterhin ansteigt.
Nachdem ich das Signal wieder auf Null zurückgenommen habe, gehen beide Ströme wieder auf null und das Laufrad wird schnell langsamer.

Hoffe die Mühe war nicht umsonst.
 
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Noch mal: Was ist der "Motorstrom"??? Es gibt drei Phasenströme, aber keinen "Motorstrom". Da haben wir bei EndlessSphere auch seitenweise drüber philosophiert. Der Kunteng hat einen Pin an dem der Strom vom Shunt (im gemeinsamen Source der low-side Mosfets) ungefiltert gemessen wird und einen Pin, an dem der gleiche Strom vom Shunt über ein RC-Glied gefiltert gemessen wird. Ungefiltert kann man die Peaks auslesen, gefiltert den Mittelwert. Weiterhin gibt es einen eigenen Stromsensor in einer Phasenleitung. Den Nulldurchgang dieser Phase kann man also wirklich erkennen und dann mit deiner Formel (vielleicht?!) auf den Strom in den beiden anderen Phasen zu diesem Zeitpunkt schließen. Wenn der Motor in irgendeiner Position blockiert, was weisst du dann über die drei Phasenströme?!

Gruß
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Hast du eigentlich die paar restlichen Beiträge gelesen, nach dem Beitrag unseres Moderators Christian auf welchen ich verwiesen habe?
Wenn du nur so einen gemittelten Wert messen willst,
Du verwechselst jetzt aber nicht den Effektivwert mit einem Mittelwert, oder?
kannst du gleich den Strom vom internen Shunt nehmen (aus Batteriesicht nach den dicken Kondensatoren gemessen).
Steht auch in den oben genannten Beiträgen, warum das nicht geht.
Die Mosfets gehen doch wegen der hohen kurzzeitigen Ströme während der Einschaltphase der PWM kaputt, nicht wegen einem Mittelwert über der Gesamtperiode der PWM, siehe deine eigene Formel....
Weiß jetzt nicht so recht, was du mit kaputt gehenden Mosfets meinst - mir zumindest ist noch kein einziger Mosfet kaputt gegangen, habe aber auch noch nicht versucht eine Controller-Firmware zu entwickeln.
In der Simulation eines Ersatzmodells passt die einfache Formel nicht mal für ein einphasiges System, wer recht hat weiß ich Halbwissender leider auch nicht :eek:
Auswerte-Beispiel: bei Batteriestrom-Peak von 10A (ca. bei 2,8ms, aus Batteriesicht vor den dicken Kondensatoren) und dem dargestellten Tastverhältnis von 0.1 gibt das einen über die gesamte Periode gemittelten Batteriestrom von 1A. Zu dem Zeitpunkt ist der Phasenstrom schon bei 50A....
Mit Schaltungssimulationen kenne ich mich halt kaum aus: Was stellt die Spannungsquelle V1 dar? Die Induktionsspannung welche beim Abschalten des Mosfets entsteht? Sollte die nicht bereits durch L1 mit 133uH festgelegt sein?
Noch mal: Was ist der "Motorstrom"??? Es gibt drei Phasenströme, aber keinen "Motorstrom".
Auch wieder der Verweis auf oben genannte Beiträge. Bei einem DC-Motor mit zwei Strippen ist der Strom hin und zurück gleich groß, bei einem äquivalenten BLDC mit drei Strippen ist der Effektivwert in jeder Strippe (=Phase) I*2:3. Das hat aber nichts mit der Erhöhung durch PWM zu tun.
Weiterhin gibt es einen eigenen Stromsensor in einer Phasenleitung.
Klingt für mich nach einem guten Controller - wusste nicht, dass es einen Controller mit Shunt auch auf der Phasenseite gibt.
Den Nulldurchgang dieser Phase kann man also wirklich erkennen und dann mit deiner Formel (vielleicht?!) auf den Strom in den beiden anderen Phasen schließen. Wenn der Motor in irgendeiner Position blockiert, was weisst du dann über die drei Phasenströme?!
Inzwischen sind wir ganz schön tief abgetaucht - hoffentlich hilft uns da einer wieder hoch ;)
 
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Klingt für mich nach einem guten Controller - wusste nicht, dass es einen Controller mit Shunt auch auf der Phasenseite gibt.
Nö, im Gegenteil, das ist eher was für Arme... Ein guter Controller misst die Ströme in zwei Phasen und kann damit das, was im allgemeinen Sprachgebrauch FOC genannt wird. Der Kunteng kann nur etwas, was ich für mich "vereinfachtes FOC" getauft habe, die Einstellung des advance angle über nur einen Phasenstrom habe ich sonst noch nirgends in der Literatur gefunden. Bin aber wie gesagt auch nur Laie auf dem Gebiet.

Du verwechselst jetzt aber nicht den Effektivwert mit einem Mittelwert, oder?
Der Effektivwert ist ein Mittelwert, aber halt nicht der lineare, sondern der quadratische...

mit drei Strippen ist der Effektivwert in jeder Strippe (=Phase) I*2:3
??? für PWM mit einer Gleichspannung gilt


Hast du eigentlich die paar restlichen Beiträge gelesen, nach dem Beitrag unseres Moderators Christian auf welchen ich verwiesen habe?
Nicht im Detail, im groben Überflug ist das aber genau das, was auch die Simulation zeigt...

Was stellt die Spannungsquelle V1 dar?
Mit dem Wert kannst du die Gegen-EMK, also die Motordrehzahl darstellen.

mir zumindest ist noch kein einziger Mosfet kaputt gegangen, habe aber auch noch nicht versucht eine Controller-Firmware zu entwickeln
:)

Inzwischen sind wir ganz schön tief abgetaucht - hoffentlich hilft uns da einer wieder hoch
Da hast du recht, die Diskussion passt nicht in diesen Thread...

Gruß
hochsitzcola
 

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sundance

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Ist zumindest sinnhafter Offtopic, im Vergleich zu vielem andern OT;-)
 
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andreas.k

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dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt die Summe der Ströme i1 i2 i3 gleich null ist.
Ich bin Nachrichtentechniker, die schreiben für I(t) klein i und meinen den Zeitpunkt, rechnen grundsätzlich komplex, also vektoriell, weil alles andere da keinen Sinn ergibt. Gleichströme und rein ohmsche Netzwerke interessieren uns sowieso nicht.
Es geht glaube ich auch eher darum, die Verwirrung, die bei vielen Leuten durch die vermeintliche und mysteriöse Stromvermehrung entstanden ist, zu beseitigen. Ich glaube nämlich, daß vom Physikunterricht mehr hängen bleibt, als man gemeinhin denkt.
Wie du zuvor schreibst gilt das nur bei blockiertem Motor also hoffentlich nie und somit irrelevant.
Oh, der Stillstandstrom bzw. die Stillstandsleistung ist beim Gleichstrommotor eine sehr wichtige Kennzahl, von der viele Berechnungen abhängen. Ob man diesen Betriebspunkt tatsächlich anfährt, bleibt der Entscheidung der extrem Experimentierfreudigen überlassen. Das wird extrapoliert.
Sie sind bei Leerlauf nahezu Null (halt die Leistung bei Leerlauf)
Da reden wir jetzt von verschiedenen Dingen. Ich wollte damit vor allem auf die Problematik Übergang nichtlückender/lückender Betrieb anspielen.
Aber lassen wir das besser, denn für alle anderen wird es glaube ich langweilig und wie Du selbst schreibst, es ist hier eigentlich irrelevant.
In meinem Controller ist übrigens eine Reversdiode aktiv, da ist nichts mit Durchschalten des MOSFETs.

Aber schön, daß Du etliche Dinge als irrelevant bezeichnest. Wir sind also nun vielleicht übereingekommen, daß meine Formel für die Verlustleistung eine ausreichend gute Näherung für unsere Zwecke darstellt?
Sonst mach doch da mal Verbesserungsvorschläge.
 
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labella-baron

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Crystalyte 209, LiFePo 36V 4,6Ah von A123
Wir sind also nun vielleicht übereingekommen, daß meine Formel für die Verlustleistung eine ausreichend gute Näherung für unsere Zwecke darstellt?
Sonst mach doch da mal Verbesserungsvorschläge.
Äh - kannst du deine Formel für die Verlustleistung in einem beliebigen Arbeitspunkt nochmal hinschreiben.

Erkennst du an, dass bei PWM der Effektivstrom in einer Phasenleitung höher als der Akkustrom sein kann?
In meinem Controller
Überhaupt - die Steuerung bei deinem nicht elektronisch kommutierten Motor interessiert mich:
Ist es vom Prinzip her ein Controller wie dieser?
Dann hat er doch einen 2-poligen Anschluss zum Akku und einen 2-poligen Anschluss zum Motor.
Welchen Akku- und welchen Motorstrom misst du unter Last bei ca. halber Aussteuerung?
 
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andreas.k

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kannst du deine Formel für die Verlustleistung in einem beliebigen Arbeitspunkt nochmal hinschreiben.
Posting #211 in Anknüpfung an #205:
P_verlust = (U²/R) * (Drehzahl/Leerlaufdrehzahl -1)²
mit Leerlaufdrehzahl = f (U)
Vernachlässigt ist hierbei vor allem der Leerlaufstrom.
Die Frage ist: stimmt das überhaupt und nickt Ihr das genauigkeitsmäßig ab? Ich bin kein Antriebstechniker, hatte mit Motoren und deren Berechnung nie was zu tun. Habe mir die Formel halt mal schnell aus der allgemeinen DC-Motortheorie hergeleitet.
Erkennst du an, dass bei PWM der Effektivstrom in einer Phasenleitung höher als der Akkustrom sein kann?
Verstehe doch bitte: es gibt nicht "den Motorstrom". Die vektorielle Summe ALLER Ströme ist null. Der Strom in einem Strang kümmert mich nicht.
Das ganze interessiert bei der Berechnung der Verlustleistung herzlich wenig. Du hast einen Gleichstrommotor, der nicht über Bürsten und Kontakte kommutiert ist, sondern elektronisch. Das macht er halt, indem er drei Phasen benutzt. Er könnte auch vier oder fünf oder sechs benutzen. Die MOSFET-Schalter in Deinem Controller sind im Grunde Teil des Motors, sie ersetzen den Kommutator im Bürstenmotor, u.a. damit man die Motorwicklung nicht rotieren lassen muß. Dann bräuchte ein Bürstenmotor die doppelte Anzahl Kontaktflächen und Bürsten und der Strom würde eigentlich sinnlos doppelt über die Kommutator-Umschalter laufen, nur um die Wicklungsspule drehwinkelabhängig umzuschalten.
Wie hoch an welcher Stelle irgendwelche Ströme sind, ist für die Verlustleistung des gesamten Motors egal. Wenn in einem Strang des Motors im Moment x ein höherer Strom fließt als in einem anderen, so gleicht sich das stets in der Gesamtbetrachtung des Motors aus.
Induktionsphänomene bei PWM vergrößern die Verlustleistung, weil dann Ströme fließen, die bei reinem Gleichstrombetrieb gar nicht auftreten. Aber auch dafür muß ich nicht die einzelnen Phasen betrachten.

Die nennenswerten Verluste entstehen auch nicht in den Phasenleitungen, sondern in den Wicklungen. Und das ist ein sehr großer Unterschied, denn die Wicklungen sind untereinander verkettet, es fließen Ausgleichsströme innerhalb des Motors. Du mußt auch nicht denken, daß die drei Phasen des Motors immer gleichmäßig belastet sind. Bei kurzzeitigen Lastspitzen wird der Teil der Wicklung am stärksten belastet, der durch die aktuelle Stellung gerade für das Drehmoment sorgt. Hier fließt dann ein entsprechend höherer Strom als vielleicht einen Moment später, wenn die Motorwelle sich einen gewissen Winkel weitergedreht hat und der dann "aktive" Wicklungsteil jetzt zufällig einem niedrigerem Lastmoment gegenübersteht. Und dadurch verzerrt sich im praktischen Betrieb ständig die Symmetrie des Dreiphasensystems. Also bitte, was willst Du da mit den Strömen in den einzelnen Strängen anfangen. Ich würde mir nicht mal die Mühe geben, die überhaupt einzeln zu messen.

Man kann die Motorparameter bestimmen und damit ein Ersatzschaltbild des Motors aufstellen, mit dem ich rechnen kann. Darin existieren keine drei Phasen und keine Phasenleitungen.
Deshalb mache ich mir auch gar keine Gedanken darüber. Das sind motorinterne Abläufe. Und wenn Du Dir die Mühe gibst, diese zu erfassen, wirst Du bei weiterer Betrachtung an anderer Stelle neue Effekte entdecken, die Du auch wieder untersuchen könntest. Wozu?

Und wie Du U²/R bestimmst, bleibt Dir überlassen. Es gibt da verschiedene Möglichkeiten. Von mir aus miß die Temperatur und den Wicklungswiderstand, aber da wird es beim bürstenlosen Motor schon schwierig. Deshalb: nimm das MODELL für den Motor für Deine Berechnungen. Oder schau einfach in das Datenblatt, das Dir der Hersteller hoffentlich ausgehändigt hat.

die Steuerung bei deinem nicht elektronisch kommutierten Motor interessiert mich
http://skoda.daves.cz/High_resolution_YK31C_wiring-yk31c_schem_big-fil_f0zGk.png
 
Hochsitzcola

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Verstehe doch bitte: es gibt nicht "den Motorstrom". Die vektorielle Summe ALLER Ströme ist null. Der Strom in einem Strang kümmert mich nicht.
Puh, jetzt hängt ihr mich so langsam ab.
Es ging doch ursprünglich darum, eine Überhitzung des Motors bei langsamen Drehzahlen zu vermeiden. Mich persönlich interessiert das Sterben der Mosfets viel mehr, sei es durch Überhitzung oder kurzzeitigen Überstrom, ob das im Grunde auch ein thermisches Problem ist, weiß ich nicht. Für den einzelnen Mosfet ist halt schon der Strom relevant, der durch ihn hindurchfließt. Sobald der Motor dreht, werden wohl alle Mosfets einigermaßen gleichmäßig belastet, so lange der Motor steht aber nicht. Genau hier gibt es dann gerne Rauchzeichen von den beiden Mosfets (Highside / Lowside), die in der aktuellen Winkelstellung des Rotors gerade gefordert sind...

Gruß
hochsitzcola
 
RUBLIH

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Eine Idee "wäre" die Motorcharakteristik zB. mit dem vereinfachten Drehahzahl/Wirkungsgradzusammenhang in den µC zu prägen, um den Motor immer im möglichst hohen Wirkungsgrad zu betrieben was einer Erwärmung entgegenwirken könnte.

Ebenso könnte man den Motorstrom (uiuiui) im Vorfeld einfach mal auf 4/5A begrenzen - dabei stellt man eigentlich sofort fest - zieht nicht mehr so dolle beim Anfahren. Ergo wird der schlechte Wirkugnsgrad in Kauf genommen. Es sei der Verstand der einem mitteilt - HEY - DU quälst den Motor nun einen Berg hoch - das macht der nicht lange mit und der größte Teil der aufgebrachten Energie dient der Motorheizung. Und obwohl man weiß im schlechten Wirkungssgrad zu fahren bleibt keiner stehen. Jedes noch so kleine Votriebswatt wird abgerufen - völlig egal zu welchem Wirkungsgrad ;)

Hätte man am Controller nun einen Schalter EFFEKTIV/POWER - der stünde allzu oft und meistens in einer Position
 
Hochsitzcola

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Ich habe versucht ein stark vereinfachtes Bild der 3-phasigen Ansteuerung zu zwei Zeitpunkten zu malen. Die Highside und Lowside Mosfet - Paare sind als Wechselschalter dargestellt. Die eigentliche PWM ist so natürlich nicht darstellbar. Die Schalterstellung symbolisiert nur die Stromrichtung.....

3 phasiges PWM animiert.gif


Gruß
hochsitzcola
 
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labella-baron

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P_verlust = (U²/R) * (Drehzahl/Leerlaufdrehzahl -1)²
mit Leerlaufdrehzahl = f (U)
Die Frage ist: stimmt das überhaupt und nickt Ihr das genauigkeitsmäßig ab?
Für die Vollaussteuerung mit Drehgriff am Anschlag kommt das hin.
Die Teilaussteuerung betrachtest du aber gar nicht.
Verstehe doch bitte: es gibt nicht "den Motorstrom".
Ich habe zuletzt ausdrücklich nicht vom Motorstrom, sondern vom Strom in einer Phase im Bezug zum Akkustrom geschrieben!
Bezüglich der Teilaussteuerung verhältst du dich wie die Katze um den heißen Brei.
Der Strom in einem Strang kümmert mich nicht.
Ich würde mir nicht mal die Mühe geben, die überhaupt einzeln zu messen.
Ja, du bist nicht mal bereit den von mir vorgeschlagenen einfachen Versuch bei deinem Motor durchzuführen.
Die Hinweise auf EPACSim von mehreren ignorierst du auch.
Induktionsphänomene bei PWM
der dann "aktive" Wicklungsteil jetzt zufällig
keine Gedanken darüber. Das sind motorinterne Abläufe.
an anderer Stelle neue Effekte entdecken
Seitenlanges Geschwurbel und Nebelkerzen auf drei einfache Fragen :mad:
Deshalb: nimm das MODELL für den Motor für Deine Berechnungen. Oder schau einfach in das Datenblatt, das Dir der Hersteller
Ich dachte es geht um deinen Motor.
Werde glücklich mit dem Heinzmann und deiner "Vollaussteuerungs-Motortheorie".
Und tschüss!
 
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gelöscht
 
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andreas.k

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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.
 
S

stroker88

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Schade! Ich habe jedenfalls wieder ein wenig dazugelernt. Danke.
 
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