Verständnisprobleme: Geschwindigkeitsstufen, Stromstufen, Drehmomentsteuerung

Diskutiere Verständnisprobleme: Geschwindigkeitsstufen, Stromstufen, Drehmomentsteuerung im Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik Forum im Bereich Diskussionen; Hallo, ich lese hier schon einige Zeit mit, da ich mit dem Gedanken spiele mein Trekkingrad zu elektrifizieren. Ins Auge gefasst habe ich einen...
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Bensun

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Hallo,

ich lese hier schon einige Zeit mit, da ich mit dem Gedanken spiele mein Trekkingrad zu elektrifizieren. Ins Auge gefasst habe ich einen Hinterradnabenmotor. Leider habe ich aber trotz des Lesens hier noch Probleme mit dem Verständnis der Ansteuerung eines solchen Motors. Ich will mal darstellen, was ich glaube verstanden zu haben (oder auch nicht) und vielleicht könnt ihr mir, da wo es noch hakt, ein bisschen auf die Sprünge helfen.

Also: Wenn ich das richtig verstanden habe, kann der Motor entweder über
* Geschwindigkeitsstufen,
* Stromstufen oder
* eine Drehmomentsteuerung
angesteuert werden. (erstmal abgesehen von den unterschiedlichen Controller-Arten wie Sinus oder Block, mit oder ohne Hallsensoren, FOC etc.)

Wenn ich ehrlich bin, habe ich aber leider nicht wirklich verstanden, wo die Unterschiede zwischen diesen Steuerungsmethoden liegt.

a) Geschwindigkeitsstufen:
So, wie ich es herausgelesen habe, wird man je nach eingestellter Stufe bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit "unterstützt". Was würde in diese Fall "unterstützt" heißen? Heißt das, dass es egal ist, wie schnell (Trittfrequenz) und wie feste (Drehmoment) ich ins Pedal trete, es wird immer, solange ich überhaupt trete, auch wenn es nur ein klein wenig ist, beschleunigt bis die eingestellte Geschwindigkeit erreicht wird? Wozu wäre in diesem Fall der PAS-Sensor da?

b) (einfache) Stromstufensteuerung:
Ist es hier im Gegensatz zu den Geschwindigkeitsstufen so, dass nicht bedingungslos eine eingestellte Zielgeschwindigkeit erreicht wird, sondern die Unterstützung von der Trittfrequenz abhängt, die über den PAS-Sensor gemessen wird (und die Stärke der Unterstützung nochmals durch die Höhe der eingestellten Stromstufe bestimmt wird)?

c) Drehmomentsteuerung:
Wenn ich es richtig verstanden habe, bestimmt hier das Drehmoment des Tretens (also laienhaft: wie feste ich in die Pedale trete), wie stark ich unterstützt werden. Je nach eingestellter Stufe fällt pro "investiertem" Drehmoment die Unterstützung stärker aus. Wäre das dann eigentlich auch eine Variante der Stromstufensteuerung, wobei hier allerdings der gelieferte Strom nicht von der Trittfrequenz (wie in b) sondern der "Trittstärke" abhängt?

Vielleicht könnt ihr mir ein bisschen weiterhelfen. Die Thematik interessiert mich einfach, weil ich es gerne verstehen möchte, bevor ich mich für das eine oder andere Konzept entscheide.

Bensun
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Du hast es im Großen und Ganzen schon richtig erfasst :)

siehe auch Wiki

Gruß
hochsitzcola
 
B

Bensun

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Vielen Dank @Hochsitzcola.

Das Wiki hatte ich auch schon entdeckt. Daher auch meine Interpretationen, denen ich allerdings nicht so recht getraut habe, weil ich sowohl die dort beschriebene Steuerung über Geschwindigkeitsstufen als auch über Stromstufen, verglichen mit dem normalen Bio-Bike-Fahren, sehr ungewöhnlich finde und mir gar nicht vorstellen kann, daran Gefallen zu finden:

Bei den Geschwindigkeitsstufen käme mir das, zumindest so wie ich es verstanden habe, wie Mofa-Fahren vor, wenn ich nur minimalst „Pseudo“-Treten muss und das Ding beschleunigt ansonsten völlig unabhängig von meinem Zutun wie auf Knopfdruck bis zur eingestellten Geschwindigkeit ...

... und bei einer Stromstufensteuerung mit „Torque-Simulation“ würde die Unterstützung von der Trittfrequenz abhängen, die aber beim Bio-Bike-Fahren ja überhaupt nichts über den aktuellen Bedarf an Unterstützung aussagen muss.

Ich fand solch eine Steuerung - für mich (!) - so abwegig, dass ich eigentlich davon ausgegangen bin, dass das so nicht gemeint sein kann und ich etwas falsch verstanden haben muss - ist aber wohl nicht so, hab‘s dann wohl doch einigermaßen richtig verstanden.

Jedenfalls bringt mich das schon einmal weiter und zwar zu der persönlichen Erkenntnis (mag für andere natürlich ganz anders aussehen), dass für mich eigentlich nur eine Drehmomentsteuerung in Frage kommt, da nur bei dieser - so würde ich das jetzt verstehen - über den „Pedaldruck“ der tatsächliche Unterstützungsbedarf nach der klassischen „Bio-Bike-Methode“ ausgewertet wird und damit nur diese Steuerung dem natürlichen Fahrradfahren wirklich nahe kommt.

Bitte korrigiert mich, wenn ich das falsch sehe oder doch etwas fehlinterpretiere.

Bensun
 
onemintyulep

onemintyulep

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Wenn ich ehrlich bin, habe ich aber leider nicht wirklich verstanden, wo die Unterschiede zwischen diesen Steuerungsmethoden liegt.
Dafür hast du die aber ganz gut dargestellt ;)
Das das mit den Geschwindigkeitsstufen eher problematisch ist (zumindest wenn man halbwegs dynamisch fährt) ist wohl klar. Der PAS dient dabei nur zur Erkennung ob überhaupt getreten wird.
Echte Stromstufen sind eigentlich auch nicht besser (bei konstanter Stufe wäre man in der Ebene zu schnell und am Berg zu wenig unterstützt). Deswegen muss man das mit der Geschwindigkeit und evtl. der Tretfrequenz verrechnen um etwas halbwegs brauchbares zu kriegen ("torque-simulation").
Eine Drehmomentsteuerung (Torque Sensor) erlaubt in der Theorie echtes unterstütztes Fahren "Ich will zu 50% unterstützt werden". Da die Tretkraft mechanisch gemessen werden muss ist das aber etwas anfällig bzw. aufwendig.
Ich benutze eine vierte Methode, die Beschleunigungsmessung. Das gibt es aber wohl nicht zu kaufen. Dabei unterstützt der Motor wenn ich beschleunige, wenn ich den Berg hoch fahre, oder wenn ich anfange zu schwächeln (dh. immer langsamer werde).
 
B

Bensun

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Dafür hast du die aber ganz gut dargestellt ;)
Danke für die Blumen (wird ja auch Frühling), ich habe zwar etwas technisches Verständnis aber letztlich kein wirkliches technisches Wissen - und hier wimmelt es nur so von Spezialisten, wenn ich deren Beträge lese, verstehe ich oft nur chinesisch (liegt bestimmt an der Herkunft der Ware ;)). Und das nötigt mir erheblichen Respekt ab.

Danke auch für deine Erklärungen, die mich nochmals bestärken eher nach einer Drehmomentsteuerung Ausschau zu halten. Wobei: dein Lösungsansatz klingt auch sehr gut, aber eben nicht käuflich zu erwerben.
 
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Ehespons

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Fahr mal ein Rad mit Stromstufen zur Probe, wenn Du die Möglichkeit hast. Bis zum Rahmenbruch bin ich BionX mit Drehmomentsteuerung gefahren. Nunmehr, in meinem Selbstbau, fahre ich Stromstufen und vermisse die Drehmomenterkennung nicht, eher im Gegenteil.
Noch zur Klärung: PAS dient lediglich zur Erkennung, dass Du die Kurbel bewegst. Daraufhin erfolgt die Freigabe der Motorunterstützung durch den Controller. Dies dürfte bei nahezu allen Standard-Controllern so sein. Sie arbeiten unabhängig von der Trittfrequenz.
Ein Drehmomentsensor kann immer auch eine zusätzliche Fehlerquelle sein (mein erster BX-Motor fiel deshalb aus). Und hier im Forum gibt es auch genügend Berichte von ausgefallenen Tretlagersensoren, vertrackten Austauschversuchen...
 
Hiasi

Hiasi

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@onemintyulep , das mit deiner Beschleunigungsmessung klingt ja hoch interessant. Gibt es dazu Links, Erklärungen, etc.? Falls nicht, magst das genauer erläutern? Vielleicht in einem neuen Thread? Laut Suche hier im Forum scheint das nicht allzu leicht zu machen zu sein.
 
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labella-baron

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a) Geschwindigkeitsstufen:
So, wie ich es herausgelesen habe, wird man je nach eingestellter Stufe bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit "unterstützt". Was würde in diese Fall "unterstützt" heißen?
Ganz so ist es nicht:
Es wird eine Solldrehzahl vorgegeben. Beim Nabenmotor entspricht diese einer Sollgeschwindigkeit. Die Vorgabe erfolgt über einen Stufenschalter oder stufenlos über einen Drehgriff. Die erreichte Geschwindigkeit wird aber nicht überwacht - sie wird eigentlich nie ganz erreicht (zumindest bei einfacheren Systemen). Die erreichte Geschwindigkeit ist lastabhängig. Die Last erhöht sich z.B. wenn man um die Ecke fährt und plötzlich bläßt einem der Wind ins Gesicht - oder selbst wird man einfach müder. Oder (meistens) dann wenn es mehr oder weniger steil bergauf geht. Dann unterstützt der Motor automatisch mehr (im Rahmen des möglichen). Also angenommen man fährt mit leichter Unterstützung in der Ebene mit 22km/h. Nun erfolgt der Übergang in eine Steigung. Der Motor unterstützt automatisch immer stärker je steiler es wird, jedoch sinkt trotzdem die Geschwindigkeit - das Ganze passiert automatisch auf Grund der Elektrophysik. So schlecht wie oft genannt ist das nicht.
b) (einfache) Stromstufensteuerung:
Das ist jetzt im Gegensatz zur obigen Steuerung ein Regelungsvorgang. Es wird ständig versucht einen der Stufe zugeordneten Strom zu erreichen - kann aber ebenso stufenlos mittels Drehgriff erfolgen. Hierbei wird automatisch ähnlich obiger Steuerung mehr oder weniger Signal auf den Controller gegeben. Bei einer konstanten Akkuspannung wären dies folglich gleichzeitig Leistungsstufen - leider sinkt die Akkuspannung mit leerer werdendem Akku ständig.

Den Rest hast du schon einigermaßen gut erfasst.
 
onemintyulep

onemintyulep

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Gibt es dazu Links, Erklärungen, etc.?
Allerdings :) Das hatte ich damals hier überschwänglich breitgetreten. Schaltplan etc. weiter unten im Thread:
https://www.pedelecforum.de/forum/i...eigungssensor-automatisch-steuern-done.34317/

Es wäre besser mit einem Gasgriffeingang der den Strom regelt (zB. mit dem FC), aber meiner regelt auch nur Geschwindigkeit - funktioniert trotzdem. Aussetzen des Motors wenn man mit dem Treten aufhört ist allerdings Voraussetzung, versteht sich....
 
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Rollerfahrer

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Beim Geschwindigkeitsstufen Controller:
Es wird eine Solldrehzahl vorgegeben.
Wie wird das realisiert für mehrere Stufen?

Einfach durch absenken der Voltzahl zum Motor, oder wird die Geschwindigkeit des Drehstroms wie bei einem Frequenzumrichter verändert?

Ich frage deshalb, weil ich überlege
einen schnell gewickelten Motor für eine größere Felge langsamer laufen zu lassen. Mit meinem auf Stromstufen programmierten Controller kann ich nur die Kraft verändern, aber nicht die Geschwindigkeit.
 
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onemintyulep

onemintyulep

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Wie wird das realisiert für mehrere Stufen?

Einfach durch absenken der Voltzahl zum Motor, oder wird die Geschwindigkeit des Drehstroms wie bei einem Frequenzumrichter verändert?
Letzteres, aber die Drehzahl ist gleichzeitig durch die Maximalspannung begrenzt.
Ich fahre unter anderem deswegen mit einer reduzierten Spannung.
Allerdings würde ich nicht sagen dass man das allgemein so empfehlen kann. Ich mache das weil ich dadurch ausser der Geschwindigkeit auch die Leistung begrenzen will; weil ich konstante Leistung will; weil ich einen 24V Akku benutzen will... das ist doch recht speziell :)
 
onemintyulep

onemintyulep

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Das ist bei Controllern mit "3-Stufen-Schalter" so. Aber wenn der Leistungsstufen hat ist es nicht so einer.
 
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labella-baron

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also bei meinen Geschwindigkeitsstufen ist das so,

jeder der 5 Stufen ist ein Strom vorgegeben, zB Stufe 1 4,5A(30%) und 6A bei stufe 2 (40%)
dh wenn ich die Pedale beweg gehts mit 6A bis 15 km/h allerdings ohne jede eigene kraft
will ich nun schneller muss ich selber kraft aufwenden das uU zu anstrengend ist und schaffe das nicht auf 25 km/h weil ja nur unterstüzt bis 15km/h
wenn ich aber bis 25km/h unterstützt werden mag muss ich auf Stufe 5, die ist aber auf 100% gestellt, das sind 15 A.
der zieht mich also mit über 500W Richtung 25km/h .
Also 25 km/ nur mit volle Pulle !

umso näher ich an die eingestellte Geschwindigkeit der jeweiligen Stufe kommt wird der Strom klar runtergeregelt
und wenn nun die Steigung kommt wieder hoch, er strebt quasi die Geschwindigkeit immer an wenn sich nur der Pedal bewegt

hab das nun geändert und bei jeder Stufe die % der Geschwindigkeit entfernt, also auf 100% gestellt
dh jede Stufe hat nun seinen eingestellten festen Strom aber eben bis 100% Geschwindigkeit.

jetzt zB zeigt mein Display bei Stufe 3 , (bei mir 3A) ca. 100W dh ich werde immer mit 100W unterstützt.


eingestellt im Controller hab ich den Strom (in %) aber Leistung wird am Display angezeigt
sind das jetzt nun Stromstufen oder Leistungsstufen ?

werde noch versuchen so einen Kraftsensor einzubauen,
damit ich nicht wie ein hamster schneller drehen muß ( Drehmoment ? )
um schneller zu fahren, sondern wie beim Fahrad mehr drücken , mehr Leistung, dann schneller und auch im höheren Gang
 
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Rollerfahrer

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Indem das Steuersignal in Stufen vorgegeben wird: Also z.B. 2V, 3V und 4V.
Also so als wenn ein Gasgriff das Steuersignal vor gibt?

Ich habe einen KT Controller und ein einfaches LED Display, das auf Stromstufen läuft. Aber ich könnte ein LCD Display nachrüsten und dann auch Geschwindigkeitsstufen einstellen.

Dann müsste langsames Fahren auch mit dem schnell gewickelten Motor möglich sein?
 
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labella-baron

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Aber ich könnte ein LCD Display nachrüsten und dann auch Geschwindigkeitsstufen einstellen.

Dann müsste langsames Fahren auch mit dem schnell gewickelten Motor möglich sein?
was hat jetzt langsames fahren mit Geschwindigkeitsstufen zu tun ?
 
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Rollerfahrer

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Im Moment ist es so, dass ab Stufe 2 von 3 Stufen insgesamt das Rad immer 25 fahren will. Und das bei 20 Zoll.

Ich denke bei 26 Zoll wäre es besser kleinere Geschwindigkeitsstufen zu haben. Kann aber auch sein das die Motor Kraft auch durch das größere Rad eh kleiner wird.
 
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