Schaltplan Review VESC Nachbau

Diskutiere Schaltplan Review VESC Nachbau im Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik Forum im Bereich Diskussionen; Hallo liebes Pedelec Forum, ich lese hier seit einiger Zeit als "Fremdbenutzer" mit. Ich selbst besitze kein Pedelec sondern bastel gerade an...
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CTSchorsch

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Hallo liebes Pedelec Forum,

ich lese hier seit einiger Zeit als "Fremdbenutzer" mit. Ich selbst besitze kein Pedelec sondern bastel gerade an einem Unterwasser Tauchscooter. Von der Technik (BLDC, Motorsteuerung usw) aber durchaus ähnlich. Ich bin bei der Suche nach einem Motorcontroller sehr schnell beim VESC gelandet. Tolles Teil mit tollen Features. Leider passen die gängigsten Derivate nicht in meinen Scooter :(. Daher habe ich angfangen eine eigene Variante auf Basis des VESC 6 Schaltplan zu erstellen mit dem Ziel eine Runde Platine zu erhalten, die dann sehr schön in meine Röhre passt und direkt auf der Aluplatte aufliegt, die durch das Wasser gekühlt wird.

Das VESC Forum ist leider etwas wenig besucht und daher versuche ich jetzt hier mal mein Glück. Gib es elektronikbegeisterte, die mal einen Blick auf den Schaltplan werfen können ? Und ggf. aufs PCB ? Es ist mit so Hochstromsachen schon immer etwas spezielles...

Zu finden ist das KiCad Projekt unter CTSchorsch/gsvesc, ich kann aber gerne auch den Schaltplan mal als PDF einstellen.

Der Scooter selber hat einen 48V Akku (13S,5p), der Motor ist ein Alien Power Systems 8318 Outrunner mit 50kv und 60A max. Das ist alles sehr groß ausgelegt, die gängigen Scooter haben so einen 500W Motor eingebaut und ich versuche in die gleiche Leistungsklasse zu kommen.

Über hilfereiche Hinweise wäre ich sehr dankbar. Sollte ich hiermit am Thema vorbei gepostet haben, bitte einfach Bescheid geben und den Thread löschen :)

Lieben Gruß
Georg
 
tecnologic

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Moin,

ich lad den Schaltplan mal als PDF hier hoch. Dann braucht man nicht immer das CAD anschmeißen.Schaltplan
 
Mit einem 13S Akku, fliegt dir das Ding sofort um die Ohren. 63V Elkos sind bei Jenseits der 54V Ladeschlussspannung des Akkus viel zu wenig. Du musst bedenken das an den FETs Spannungsspitzen entstehen beim schalten die gerade beim VESC schnell mal in die 10-15% der Akkuspannung gehen. Am besten mindestens 80V Bauteile im Leistungsteil einsetzen oder einen 36V Akku verwenden.
 
Wie viel Phasenstrom möchtest du mit den SO8 FETs fahren? 60A Oder waren die als Akkustrom gemeint?
 
Den AD8418 würde ich durch den INA240A1 ersetzen. Am besten im MSOP8 Gehäuse.
 
Die 0.5mOhm Shunts würde ich auch überdenken. Wenn du nur 60A Phasenstrom fahren möchtest. Das passt nicht zu deiner Anwendung.

bei 48V (13S) Akku kannst du den DRV8301 auch knicken, der stirbt noch vor den Elkos. Dir ist klar dass der Standard VESC schon bei 12S zum abbrennen neigt?
 
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CTSchorsch

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Hallo tecnologic,

vielen Dank für deine Antwort. Es ist immer schwierig so was ohne zweites paar Augen zu machen :) Ich gehe deine Punkte hier mal durch:

- Ja 63V sind in der Tat zu wenig. Die keramischen Cs habe ich jetzt durch 75V ersetzt und die Elkos als 100V Typ eingeplant

- Phasenstrom ist so eine Sache. Der Motor macht 60A laut Webseite, ich vermute das ist der Phasenstrom. Soviel werde ich hoffentlich nie brauchen. Bin mir aber mit der Leistungsaufnahme gar nicht so sicher. Handelsübliche Scooter haben einen 500W Bürstenmotor drin. In die Größenordnung will ich.

- Die SO8 FETs können 60V, 287A laut Datenblatt. Würdest du die ändern ? Ich montiere die direkt auf ne gekühlte Aluplatte. Das Gehäuse ist in der Tat etwas ungünstig, da es die Wärme ans PCB abgibt, aber bisher gab es da keine Probleme. Würdest du sonst auf die IRF7749 vom VESC6 gehen ? Die haben ja den tollen Aludeckel und könnten direkt auf meine Kühlplatte

- Hehe, ja, ich mag die INAs, setze verschiedene in anderen Projekten ein. War bisher nur zu faul die zu ändern. Werde es jetzt machen

- Nur 60A ??? Man merkt das ich aus der Digitaltechnik komme. 60A ist schon verdammt viel für mich. Da könnte man mit Sicherheit auf 1mOhm gehen oder noch mehr. Ist jetzt der Wert aus dem VESC Schaltplan

- Mh, der DRV8301 ist bis 60V spezifiziert laut Datenblatt, ist der so anfällig ?

Ich hatte die 48V Akkuspannung gewählt um die Ströme klein zu halten. Jetzt reicht mir halt ein 50kv Motor. Wie ist denn deine Einschätzung. Lieber auf 36V runter und den Aufbau des VESC6 behalten (also DRV usw) oder bei 48V bleiben uns sich eher am VESC75/300 orentieren ? Der wäre halt für 300A und das war mir dann doch zu viel des Guten

Vielen vielen Dank, es ist schön jemanden zum austauschen zu haben.

Georg
 
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Moin,

- Ja 63V sind in der Tat zu wenig. Die keramischen Cs habe ich jetzt durch 75V ersetzt und die Elkos als 100V Typ eingeplant
Richtig so!

Phasenstrom ist so eine Sache. Der Motor macht 60A laut Webseite, ich vermute das ist der Phasenstrom. Soviel werde ich hoffentlich nie brauchen. Bin mir aber mit der Leistungsaufnahme gar nicht so sicher. Handelsübliche Scooter haben einen 500W Bürstenmotor drin. In die Größenordnung will ich.
Diese 500W Motoren kenne ich die Schwarzen die man für 50€ hinterher geschmissen bekommt? So einer war in meinem Kinderquad auch drin....
Ich hatte die 48V Akkuspannung gewählt um die Ströme klein zu halten. Jetzt reicht mir halt ein 50kv Motor. Wie ist denn deine Einschätzung. Lieber auf 36V runter und den Aufbau des VESC6 behalten (also DRV usw) oder bei 48V bleiben uns sich eher am VESC75/300 orentieren ? Der wäre halt für 300A und das war mir dann doch zu viel des Guten
Bei welcher Endgeschwindigkeit willst du landen? Rechne das mal mit den [email protected] oder 36V aus. Ich würde an deiner stelle 36V nehmen, weil der Motor eh zu schnell drehen wird im [email protected] und du es deutlich einfacher hast mit dem Design des Controllers. Es gibt einfach deutlich mehr Bauteile für 60V Durchbruchspannung als darüber. Außerdem wird das PCB-Design damit auch einfacher und auch die Kühlung weil du einfach weniger Verlustleistung hast.

Die SO8 FETs können 60V, 287A laut Datenblatt. Würdest du die ändern ? Ich montiere die direkt auf ne gekühlte Aluplatte. Das Gehäuse ist in der Tat etwas ungünstig, da es die Wärme ans PCB abgibt, aber bisher gab es da keine Probleme. Würdest du sonst auf die IRF7749 vom VESC6 gehen ? Die haben ja den tollen Aludeckel und könnten direkt auf meine Kühlplatte
Du verstehst mich falsch ich liebe diese Gehäuse gerade weil es so viele FETs darin gibt. Aber du musst auch wissen dass du um den DRAIN des FETS viele Vias machen musst um die Wärme auf die Rückseite und in das Alu zu bekommen. Komm nicht auf die schwachsinnige Idee auf das Plastik-Gehäuse einen Kühlkörper zu kleben das hilft genau gar nix für die Kühlung.

Achja die 280A sind die Grenze bevor der Fet in Avalance (die Sperschicht rafft es dahin und er leitet dauerhaft) geht. Das erreichtst du nie weil du die Wärme gar nicht los wirst. Typisch kannst du durch das Gehäuse ca. 30A für 1-3min auf ca 2cm^2 PCB jagen. Deshalb würde ich an deiner Stelle einen Günsigeren FET mit kleinerer Sperrschicht (Qg kleiner 100nC) wählen der ca. 80A ab kann. Und dann 2 davon parallel. Das bekommt man gut gekühlt für 60A. Und der schaltet deutlich schneller und hat deshalb weniger Verlustleistung als der mit 280A. Wenn du dir mal anguckst was in Industriellen Designs drin steckt dann wirst du nur kleiner günstigere FETs sehen weil die einfach besser zu schalten und zu kühlen sind als die großen (selbes SO8 Gehäuse).
Hehe, ja, ich mag die INAs, setze verschiedene in anderen Projekten ein. War bisher nur zu faul die zu ändern. Werde es jetzt machen
Top. Ist der modernere Amp.
Nur 60A ??? Man merkt das ich aus der Digitaltechnik komme. 60A ist schon verdammt viel für mich. Da könnte man mit Sicherheit auf 1mOhm gehen oder noch mehr. Ist jetzt der Wert aus dem VESC Schaltplan
Der VESC pumpt mehr als 240A in die Phase wenn er aus dem Stillstand anfährt. (Stumpf ist Trump(f)). Das brauchst du alles nicht. Hat der Motor Hall Sensoren? Wenn nicht würde ich mir das überlegen. Die machen es dir deutlich einfacher das der Antrieb später auch gut funktioniert. Wie gesagt das sensorlose Anfahren des VESC ist die Holzhammer Methode, funktioniert aber schön ist anders.

Die 60A aus dem DB des Motors sind wahrscheinlich für 30sek ok dannach wird das Ding zu warm. Der hat nicht viel thermische Masse. Erwarte nicht zu viel! Der Motor wird nicht mehr Leistung als der 500W DC Motor bringen. Er hat kurzfristig Vllt. mehr Kraft aber das ist schnell vorbei.

Motor mit mehr thermischer Masse.
Mh, der DRV8301 ist bis 60V spezifiziert laut Datenblatt, ist der so anfällig ?
Jop der ist das erste Bauteil das beim VESC stirbt. Aber bei 36V ist das Ding toll. Nur an die Spannungsgrenze sollte man sich halten.


Wie muss ich mir deine Anwendung vorstellen? Das ist n Scooter fürs Wasser? Als Jetpack? oder wie. Treibt der eine Schraube an oder Räder?

Gruß

Alex
 
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CTSchorsch

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Hey Alex,

danke, das sind wirklich gute Tipps. So ein Hochstromdesign ist schon was anderes als ein FPGA auf ne Platine zu bringen :)

Anwendung ist ein Unterwasserscooter. So ein Torpedo den auch James Bond zum tauchen mit dabei hat. Da treibt der Motor direkt eine Schraube an. Ich habe leider gar keine Erfahrung was ich an Leistung in den Motor reinstecken muß um hinten einen vernünftigen Schub zu haben. Aktuell habe ich mit meinem Versuchs PCB 20kg bei 60A Motorstrom :) Da ist also noch einiges im argen, teils Schaltung, teils VESC Parametrisierung. Die 20kg Schub sind schon in Ordnung, nur muss das mit max 10A gehen, auch bei 36V. Einziger Anhaltspuntk war bisher die maximale Drehzahl der Schraube. Die liegt bei 2500rpm. 48V mal 50kv wären dann 2500 :) Die habe ich aber noch nie gesehen am Motor, vorher war immer der Strom zu hoch :) Daher denke ich das ich mit 36V und dann entsprechend 1800rpm gut bedient bin. Der Anlaufstrom ist bei meiner Anwendung gar nicht so hoch, gerade im FOC Modus bin ich so bei 15-18A, daher bin ich sensorlos unterwegs...

Ok, dann suche ich mal einen netten FET und bastel die mit aufs TOP Layer und führe die Wärme nach unten ab. Platz hab ich genug auf dem PCB. ODer doch Metallgehäuse und nach unten ????

Hier mal der Testaufbau:
IMG_6249.JPG
 
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Schick! Dein Problem ist jetzt die Effizienz des Motors?

Was hat der Vesc den für Parameter gemessen? hast du die schon optimiert? Da lässt sich schon so was raus holen. Oder wird die Platine auch zu heiß? Dann hilft n FET.
 
Guck mal bei Toshiba oder Infineon Optimos 5
 
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Also aktuell sind meine beiden Testplatinen kaputt. Das Ding ist abgesoffen und an nem C hats nen Kurzschluss gegeben, der mir den DRV direkt mitgenommen hat... Daher jetzt redesign weil ich eh neue brauche

Das PDF zeigt Tests mit zwei verschiedenen Schrauben in der Schwimmhalle. Ich glaube aktuell habe ich zwei Probleme:

- Ich habe für den VESC eine custom app gesschrieben und stelle aktuell nur den duty_cycle ein. Das ist glaube ich falsch. Besser wäre die Drehzahl einzustellen. Ich glaube das ist mit ein Hauptgrund für den hohen Strom

- Den Motor habe ich nur mit dem Wizzard konfiguriert. Ich vermute das der Motor aktuell zuviel in Wärme umsetzt. Denn der wird richtig heiß.
- Die Platinentemperatur wird ja angezeigt, das ist in nem 30 Grad Kinderbecken ok denke ich. Da kommt aber auch viel Wärme von dem heissen Motor >100 Grad, runter

Aber ja, hauptproblem ist effizienz

Ich gehe gerade mal bei Digi-Key die Parameter durch :)
 

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Jop der Schub ist abhängig von der Drehzahl zwar exponentiell aber das kann man Linearisieren mit einer Kennlinie. Hab sowas mal für Props in Luft gemacht. Drehzahlregelung ist also ein muss. Ich würde die Drehzahl auch Rampen. Also wenn einer schlagartig Gas gibt dann wird die Drehzahl nur mit 500rpm/s erhöht oder sogar weniger.

Temperaturen sehen ja OK aus. ich denke bei den Motorparameter ist noch Luft nach oben. Sensorlos ist für die Anwendung Top.
 
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Ja, die App rampt :) Da bietet die firmware ja schicke funktionen für. Die Geschwindigkeit wird über einen incrementalgeber magnetisch eingestellt und dann wird nur über einen weiteren Hallsensor als Trigger gas gegeben. Die Änderung in der Geschwindigkeit wird aber immer sanft angefahren

Hier mal meine enger Auswahl:
günstig:
MCAC80N06Y-TP Micro Commercial Co | Discrete Semiconductor Products | DigiKey
Infineon:
BSC019N06NSATMA1 Infineon Technologies | Discrete Semiconductor Products | DigiKey
 
oder den hier:
IPD025N06NATMA1 Infineon Technologies | Discrete Semiconductor Products | DigiKey

ist halt größer
 
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Sehr schöner Vergleich. Der günstige ist wirklich günstig von den Daten her. Der Infineon ist zu dick. Geh mit dem rdson in Richtung 5-8mOhm das reicht.
 
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Der Toshiba ist cool :) den ich als letztes gefunden hab
 
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Der tph ist einer von denen an die ich dachte. Aber auch fast zu groß. Vergleiche mal den tph mit dem MCA da liegen technologische Welten dazwischen.
 
Jap die sind gut und günstig. Du solltest dem fet aber min ein kerko bestellen. Die toshis Schalten verdammt schnell.
 
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So große Unterschiede ? Der MCA gefällt mir im Moment besser, kleiner, geringere Verlustleistung
 
ah, nicht kleiner 6x5
 
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Der MCA lässt sich aber schwerer entwärmen. Und der turn off delays ist recht hoch. Aber nehmen kannst du Beide. Ich bin da vllt ein Infineon/Toshiba Fanboy ;)
FETMCAC80N06YTPH2R506PL
RDs_ON[email protected][email protected]
Rth1.47 °C/W1.13°C/W
Qg67nC60nC
Coss690pF770pF
 
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Jo. Dann gehe ich mit dem Toshiba :)

Zwei parallel, also vier pro Phase? Wo wolltest du das zusätzliche C haben?
Zwischen VBat und GnD wollte ich so 10-30u machen und jeweils nah an den fets platzieren. Meinst du ich kann die Elkos dann weglassen ?

Georg
 
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Die Kerkos direkt zwischen die Fets auf dem Board und an VBat und GND angeschlossen. Die Elkos kannst du weg lassen wenn der Akku nah an dem Regler sitzt. So 10 cm Kabel. Ggf. einfach mehr Kerkos :). Bleib aber bei den 75V Dingern Kerkos deraten mit der Spannung bei halber Nennspannung haben sie noch so 80% Kapazität. Bei 75V haben die weniger als 50% der angegeben Kapazität.
 
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so, ich habe den Leistungsteil des Schaltplan mal neu gezeichnet:

- FET gedoppelt und auf TPH2R506PL geändert, den Gatewiderstand habe ich auch gedoppelt, oder macht das keinen Sinn ? Fühlte sich jetzt sicherer an
- INA240 eingebaut, wohl die A3 Variante. Dann lass ich die 0,5mOhm drin, das macht dann bei 60A 30mV, das deckt sich mit der maximalen Range des A3
- 1 Kerko pro FET Pärchen. Da kann ich bei Bedarf noch ne zweite Lage drauf löten
- Elkos raus geommen, Batterie schwebt ja quasi über dem Regler. Batterie wird auf 36V zurückgebaut
 
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Schaut gut aus.

Jeder Der braucht seinen eigenen Ladewiderstand. Und den so nah am Gate wie möglich. Ist wie in der Digital Technik am Receiver der ein schnelles Signal bekommt.

Der A3 geht auch. Guck aber die kerkos am Ina nochmal nach. Ich finde den einen 2u2 zu groß.
 
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Ja du hast recht, das Datenblatt sieht nen 100nF Kondensator vor. Die 2u2 waren aus dem VESV 75/300 Schaltplan.
 
Thema:

Schaltplan Review VESC Nachbau

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