E-Roller Motor(36V / 15,5A)

[Furay]

Hallo zusammen,

seid einem Guten jahr habe ich von einem E-Roller (fährt ca. 60km/h) den Motor und den Akku zuhause. eigedlich wollte ich ihn mal als Antrieb auf eine Achse verwenden, doch weiß ich nicht wie ich ihn am bester ansteuer weil der Mängen Leistung braucht.

http://www.golop.de/shop/images/images_big/pimage_0480558.jpg

ein paar Daten vom Motor:
36 V=
15,5 A
ca. 2500 U/min
Gewicht ca. 4-5 Kg.
durchmesser vielleicht gerade mal 10Kg

Hab ihr eine Idee welche Bauteile eine stufenlose Regelung in dieser Leistung verkraften würden???

Grüße

PS: Nein ich habe das damals Steuerteil nicht mitgenohmen und jetzt habe die Leute, von denen ich das Zeug habe, das Geschäft aufgeben müssen.

[avion23]

Hi Furay,
ich habe so etwas noch nie gemacht, aber ich verstehe nicht, wo das Problem sein soll?
Die 36V sind noch weit unter der ~50V Grenze für Mosfets. 15.5 Dauerstrom sollte auch jeder mittelsmäßige Fet schaffen. Bei Pollin gibt es FETs für 75A Dauerstrom für 50Cent! Davon könntest du einige paralell schalten, um den R_DS_on zu verringern und den Anlaufstrom zu bringen. Das geht, wenn das layout halbwegs symmetrisch ist!
Die Ansteuerung ist wieder etwas schwieriger. Du brauchst einen Treiber. Ich kann dir leider keinen empfehlen. Wenn du nur Vorwärts fahren möchtest reicht es die lowside zu schalten, also ist der Treiber auch günstig. Die Frequenz zur PWM steuerung deines motors kann relativ niedrig sein, ich schätze in der Größenordnung von 5kHz.
Du brachst noch eine starke Diode um die Induktionsspitzen aufzufangen.
Die "Intelligenz" besteht aus einem ne555 (google).

[1hdsquad]

Ich würde einen kleinen µC nehmen und ihn entweder an die FETs hängen oder en einen Motortreiber, schau mal bei Robotikhardware, die haben einen bis 30 Ampere.

[Furay]

DAnke für die Antworten. das mit µC hatte ich eh vor um es später auch mal steuern zu können oder sensorik anzubringen.

[Furay]

@ 1hdsquad

Also ich hab bei Robotikhardware.de nachgeschaut...ich finde jedoch nicht die Motorsteuerung von der du geschrieben hast...da ist nur eine die bis max. 8A aushält.

Kannst du mir vielleicht den Link reinstellen?

[PsiQ]

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=33104

[1hdsquad]

Ist auch nur eine einzelner Treiber, moment... (Der Server ist mal wieder lahhhm von Robotikhardware... :-() Der Server reagiert gerade garnicht, deshalb hier aus dem Forum: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=13042 Den Chip meine ich. Vielleicht kannst du sogar das Board nehmen, es sieht zwar keine Kühler vor, aber du könntest die Chips brücken... Aber besser zu löten wären die FETs allemal.

[toemchen]

Das Dual-Motor-Board von Robotikhardware versuche ich auch gerade für dicke Motoren einzusetzen, bin allerdings noch nicht ganz fertig.

Knock-Out-Kriterium für diese Anwendung: Der Chip geht nur bis 16V (ist für Automotive Anwendungen gedacht).

Weitere Schwierigkeit:
Man muß beachten, daß der Chip auf der Unterseite drei ganz große Pads hat, die einerseits Wärme abführen und anderseits für die dicken Ströme zuständig sind. Zwar sind die Pads auch mit einigen der normalen Anschlußpins außen am Chip verbunden, aber Vdd ist außen am Chip nur mit zwei Pins repräsentiert, über die sollte man wohl nicht 15A Motorstrom jagen. Man muß also die Pads am Boden mit einer dicken Kupferfläche verlöten. Das ist nicht so einfach (man muß irgendwie reflow-löten mit Lötpaste, bzw. ich hatte zufällig ein ganz niedrig schmelzendes Lot). Natürlich hat man trotzdem ein schlechtes Gewissen mit der 35um Kupferauflage, und der geringen Fläche der Kupferflächen, die mit den Pads verbunden sind. Robotikhardware schreibt ja, daß das Board nicht auf höchste Ströme ausgelegt ist.

Nee, sooo ne dicke Endstufe muß man wohl selbst bauen. Für eine Drehrichtung wirds noch einfach sein, eine Vollbrücke wird aber schon ein gewisses Transistorgrab.

Gruß
Tom.

[1hdsquad]

Tja, ich riech es schon :-)

[Furay]

Also besser mit den FET´s bauen, bevor ich eine der Platinen verbrutzel beim versuch es damit hinzubekommen???

[1hdsquad]

Ja, denn FETs kannst du auch einfach löten, kein blödes SMD... Und billiger sollten sie auch sein.

[Furay]

Doch kann ich dich nicht so einfach mit einem µC ansteuern. was sollte ich dazwischen schalten?

[1hdsquad]

Mich sollst du nich ansteuern, das geht auch nicht mit dazwischen geschalteten Teilen! ;-)
Im Wiki ist doch eine Schaltung bei Getriebemotoren-Ansteuerung? Oder versteh ich dich nicht?

[molleonair]

zwichen Prozessor und Mosfet solltest du nen Treiber wie zb IR2110 oder ir2113 oder tc4427 schalten
für deine Anwendung würd ich keine Vollbrücke bauen,da du wahrscheinlich eh sellten rückwärts fährst . macht die Sache bedeutend einfacher

[Furay]

falls kann man es ja noch nachrüsten währe nicht groß aufwand oder doch?

[molleonair]

der unterschied zur Vollbrücke ist erheblich und bei deinen Leistungen sollte man da schon bischen Erfahrung mitbringen ansonsten wirds teuer.
fall du wirklich rückwärts willst dann schalte mit nem relais um.
Wenn du auf dem Gebiet fitt genug bist kannst dich auch an eine Vollbrücke heranwagen.
den Mosfettreiber solltest du jedoch in jedem Fall verwenden wenn man mit Mosfet PWM schalten will.

[Furay]

Mit FET´s hatte ich großteil nur in der theorie und simulation zu tun. (Berufschule eben).

Erkläre es mir bitte was dazu führen könnte das es Teuer wird? [-o<
Meinst du wegen dem ansteuern der FET´s?

[molleonair]

Teuer wirds dann wenn man viele Fehler macht und einem die Bauteile reihenweise durchbrennen.
Bei einer Vollbrücke ist das Timing und Schutzmaßnahmen extrem wichtig da es sonst zum Shot-Through (Kurzschluss) kommt wenn in einer Halbbrücke high und low side Fets leiten.

[Furay]

Also wenn das Fet für vor und Rücklauf kurzzeitig bei an sind.

Könnte man doch mit eine Externen Schaltung doch totschlagen? Das wenn Signale für bei anstehen würden, überhaupt keines am FET ankommt (XOR)

[molleonair]

na informier dich erstmal wie so ne H-brücke aufgebaut ist und funktioniert.
Da sind nämlich für vor und rückwärts je 2 Fets an .
und teilweise hast du schon recht man muß durch verriegelungen und delays in den gate-ansteuer-Ics dafür sorgen das immer nur die richtigen Fets zur richtigen zeit leiten

[1hdsquad]

Wie hiess das noch? "Brake-before-Make"? Ist lustig wenn mans nicht macht :D

[Furay]

mir ist schon klar wie die aufgebaut ist, hab mich oben nur auf eine Pol bezogen ;-)

mal abgesehen von der verriegelung was könnte man noch falsch machen das die teile einen um die ohren fliegen?

[molleonair]

mach einfach mal nen Schaltplan und ich sag dir was falsch ist

[avion23]

Kurze Zwischenfrage: Was war an meiner Antwort falsch? Ich fand die echt super ;)

[Furay]

@avion23
Deine antwort war und ist super. Gerade solche infos habe ich gebraucht :-)

@molleonair
Okay ich versuch nächste woche mal an einem :-)

[haus51]

@ alle
Ich bin auch grad dabei, son einen GS Motor mit 250 Watt anzusteuern.
Das Dreiecksignal ist gleich erzeugtz, ein Komparator dahinter un ab in den FET mit Satndardbeschaltung (Schottkydiode, Z-Diode, kleiner Kondensator...).
Nur leider knallt nach ca 5 sek. die 30A Sicherung und die Schottkydiode und der FET sind hinüber.
Warum ???
Der FET hält 80A und 60 Volt aus, die Schottky Diode ist eine Leistungsdiode.
Rätsel über Rätsel
Günther

[avion23]

Das Dreiecksignal ist gleich erzeugtz, ein Komparator dahinter
D.h. du hast einen diskreten PWM-Generator gebaut? Wie wäre es mit LM555?

un ab in den FET mit Satndardbeschaltung (Schottkydiode, Z-Diode, kleiner Kondensator...).
Ziemliche Nullinformatin - Genau so soll man sein Problem nicht schildern ;)

Besser wäre:
1. Schaltplan. Standardbeschaltung ist Schwachsinn, das gibt's nicht.
2. Genaue Daten, d.h. Typenbezeichnungen, Duty Cycle
3. Strom/Spannungsquelle?
4. Als letztes eventuell ein Foto von deinem Aufbau, da kann man noch einiges falsch machen.

WENN ich eine Glaskugel hätte, würde diese sagen, dass du die Freilaufdiode falsch eingebaut hast.

[haus51]

Mit 555 ists zu aufändig. Ich hab kein Poti sondern einen Hall-Sensor als Geschwindigkeits (Gas-) signal. Der liefert 1V - 4V. Um diese Spannung herum muss ich den Rest bauen.
Duty-cycle natürlich 0-100%
FET HUF75652G (ein exot aber der war noch da) 100V/75A, 0,008Ohm, Vgs 10V, 500Watt
Schottky BYV79
Spannungsquelle 24Vakku 12AH
Freilaufdiode ist mit Kathode nach +24V
Mit geringer Last, also der 250W DC Motor im Leerlauf oder nur mit der Hand gebremst läuft. Die Signale am Oszi sehen auch recht ordentlich aus. Aber sobald die normale Last draufkommt gibts Kleinholz (FET+Schottky).
Foto hab ich nicht, aber alle Leitungen im Leistungsteil sind so kurz wie möglich.
Aber Du hast recht, die Schottky Diode könnte ev. zu schwach sein. Ich werd sie mit auf den Kühlkörper bringen.
Günther

[Hubert.G]

Die BYV79 ist keine Schottky, es ist eine schnelle Diode für 14A

[haus51]

Richtig!
Sollte aber eine geeignete Diode sein.

[molleonair]

wie genau treibst du das gate des MOSI ?
wie hoch hast du PWM fequenz gewählt?

[PsiQ]

Wieviel Spannung darf denn das Gate kriegen,
und wie legst du es auf high und low ?

Eine fertige pwm schaltung mit einem mosfet findet man übrigens auch schon in einem 10euro akkuschrauber ausm baumarkt..

[haus51]

Die Ansteuerung des FETS ist < 6 Volt. Mit dieser Spannung wird die Ansteuerschaltung betrieben.
Die Frequenz liegt bei ca. 800 Hz.
Sollte eigentlich alles im grünen Bereich liegen.
Günther

[haus51]

Hier die Endstufe

[Hubert.G]

Bist du dir sicher das dein Ansteuerstrom reicht um den FET bei größerer Leistung noch sicher und vor allem schnell durchzusteuern. Ich denke nicht das ein LM324 mit 100Ohm in Serie dafür bestens geeignet ist. Der FET hat immerhin 7500pf Gatekapazität, die müssen erst mal umgeladen werden und wärend dieser Zeit wird massig Leistung in der Drain - Source -Strecke verbraten.
Hubert

[haus51]

Aufn Oszi schaun die Flanken schön steil aus. Ich kanns zwar nur mit geringer Last anschaun, aber da sollte sich eigentlich nichts wesentliches dran ändern, wenn die richtige Last dran ist.
Was schlägst Du vor?
50Ohm? Transistor als Treiber?
Günther

[haus51]

Noch was nicht im Schaltplan eingetragenes: Von PIN 14 gehen 1K auf Masse, damit bei float (Spannung zuschalten) der Ausgang nicht undefiniert schaltet.
Günther

[PsiQ]

alsooo.. erstmal:
Kannst du bitte (und ab sofort immer ;-) ) das ding auf *.jpg konvertieren,
am besten in besserer qualität.
Das spart das zipfile, dateigröße und man kanns direkt im Anhang anschauen.
Das geht sogar mit MS-Paint, ansonsten "irfanview", kostenlos.

dann würde ich hinter deinen "Treiber" -welcher keiner ist..
einen wirklichen treiber schalten, bestehend aus 1x bc328 und 1xbc338 oder ähnlichem.. vorwiderstand von beiden 470Ohm (oder weniger)
widerstand zwischen transistoren und mosfet so, dass da so 800mA max fließen..
bei 6V und 100Ohm können maximal 60mA fließen,
Im schnellanguck kann der LM aber maximal 50mA..

Dann schaumal ins FET-Datenblatt, da ich da auf die schnelle keins finde,
wie hoch dein gatewiderstand denn bei 6V ist.

6V spricht nämlich eher dafür,
dass man einen logic level fet benutzten sollte..

Ich weiß jetzt grad nichtmehr, aber ne schnelle+dicke freilaufdiode hast du in Verwendung?

und warum 800Hz ? 200Hz tuns da auch und ergeben 1/3 schaltverluste..

[avion23]

Schau mal in meinen Thread "diskreter mosfet treiber". Da ist ein Vorschlag für einen lowside mosfet treiber, den kannst du dir schnell mit bc548/bc558 oder bc337/bc327 zusammenschustern. Laut switchercad schafft es der treiber bis 250kHz, die Flanken sind auch schön steil, nur das Tastverhältnis ist dann nicht mehr 1:1.


Deine 6V sind zum schnellen umladen zu wenig. Anderseits sind es auch nur 800Hz und das Datenblatt sagt, dass 6V genug sind für 50A... Ich würde mehr nehmen, ungefähr 12V sind schön. Dein Fet hält übrigens 100V/75A aus, also ein ganz schöner Brocken :) Dementsprechend ist auch die Gatecharge.


Ich rate dir aber erstmal die Schaltung ohne PWM zu testen. Dann hast du eine Fehlerquelle weniger. Also das Gate dauerhaft auf high legen und den Motor anschließen.
75A sind ein hoher Strom. Wenn du den einfach wegnimmst, dann wird selbst die kleinste Leiterbahn zur Induktivität. Es kann sein, dass dein Mosfet so abgeschossen wird, einfach mal testen.


Wird der Fet oder die Diode denn warm oder verabschiedet sich alles sofort? Explodiert es richtig oder tut sich einfach garnichts mehr? Sind beide kapput? Auch die Interne Diode des Fet?
Was für eine z-diode hast du am gate verwendet und wohin verschaltet?

Und sorry, dass ich dich vorhin dumm angemacht habe. Es ist nur jeden Tag so, dass Leute ein Problem gelöst haben wollen, sich aber weigern, google zu benutzen, die Beiträge zu lesen oder das Problem zu beschreiben.

[Hubert.G]

Auf *.png konvertieren wäre noch besser.
Die 50 mA kann der LM nur sinken aber nicht sourcen. Drum mein HInweis auf einen Treiber.

[haus51]

@ avion23
Einfach auf 1 legen ist schwierig.
Wenn die Last drauf ist (d.h. der Elektroroller ist "auf dem Boden") geht das Ding ab wie die Feuerwehr.
Der Fehler baut sich folgendermassen auf:
Nach ein paar Sekunden unter Teillast fliegt die Hauptsicherung (getestet mit 10A....30A). Danach sin FET + (Schottky-) Diode niederohmig.
Mein Verdacht ist, dass die Diode mit Induktivität des Motors überfordert ist und zuerst einen KS verursacht und danach der FET durchbrennt.
Ich werd heute die Diode verstärken (2St. parallel - ich weiss so was macht man nicht) und dann schauen obs was bringt.
Günther

[molleonair]

Also ich glaub nicht das es am Mosfet-treiber liegt selbst wenn die Schalt-Flanken mies sind würde nur der FET aufgrund der hohen Umschaltverluste durchbrennen nicht aber die 30A Sicherung.
Wie avion schon richtig meinte sind hier bestimmt parasitäre Induktivitäten am werken.
Ich könnt mir da durchaus vorstellen das deine Fet-Beschaltung zu HF-Schwingungen neigt und so die hohen Stöme entstehen.
Gatetreiber sind zwar wichtig aber ne anständige Schutzbeschaltung ist wichtiger

@avion was macht eigentlich deine H-Brücke ??

ach nochn tip
klemm mal statt des motor ne ordentliche Glühbirne oder 2 von den 12V halogenspots.dann schau dir mal die gateflanken an ob die sauber abschalten

[haus51]

@ molleonair
KFZ Lampen hab ich schon drangehabt - die Flanken waren ein Traum.
Ich galub aber dem Fehler auf der Spur zu sein.
Gestern hab ich mir eine Vorrichtung gebaut, um den Motor unter ca. 80-100Watt laufen lassen zu können. Die (Schottky-) diode wurde dabei recht schnell heiss. Die induktive Rückspeisung vom Motor ist grösse als gedacht.
Ich werd die Diode durch eine leistungsstärkere ersetzen oder durch eine 2. parallel
Günther

[avion23]

Vielleicht etwas OT, aber ich zeige mal, was ich die letzten Tage gemacht habe:
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http://img207.imageshack.us/img207/7229/pic00274qv6.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/7229/pic00274qv6.jpg)
Auf dem Steckbrett ist eine einfache NE555 Schaltung aufgebaut. Die linke hälfte ist ein NE555 bipolar als astabiler Vibrator geschaltet - d.h. er generiert ein Taktsignal mit ungefähr 11kHz. Der Duty Cycle ist 90%.

In der rechten Hälfte ist die "Leitungselektronik". Ich habe zwei Mosfets, ein p-channel als highside, ein n-channel als lowsider, in Reihe geschaltet. Ganz mutig nenne ich das "Halbbrücke" :P Ganz rechts sind die mosfets (aus einem Laptop geschlachtet. Vorsichtig, der Gateanschluss bröckelt nach 2x biegen weg). links von den Mosfets an den blauen und schwarzen beinchen sind die Anschüsse für die Gates. Das Gate wird dabei über 100R geladen, über Diode + 100R entladen.

Die internen Dioden der Fets fangen eventuelle Induktionsspannungen auf. Dazu ist ein (ich nenne es so ;) ) "aktiver Freilauf" über den oberen Mosfet integriert. Ich verwende die Schaltung in erster Linie zum spielen, in zweiter um Akkus zu quälen. Die alten defekten Bleiakkus liefern danach wesentlich höhere Ströme, werden nicht ganz voll, aber sie fangen vor allem nicht an zu gasen. Über den lowside switch werden die ~15V auf die Pole gegeben. Der highside switch schließt die Pole dann kurz. Motoren funktionieren auch.

http://img207.imageshack.us/img207/2223/pic00275io7.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/2223/pic00275io7.jpg)
Ich wollte vor allem wissen, wie das mit dem shoot-through aussieht. Bei 11kHz kein Problem. Auf dem Bild ist oben das Netzteil zu sehen, darunter wird die Versorgungsspannung dargestellt. Trotz Steckbrett sind die Einbrüche im Umschaltmoment sehr schwach. Der Verbrauch durch die Mosfets ohne last ist <10mA.

http://img207.imageshack.us/img207/7937/pic00276rh1.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/7937/pic00276rh1.jpg)
Ist das highside Gate. Hier habe ich den Widerstand von 100R auf 50R verringert wegen der höheren Gatekapazität. Für Steckbrett ist das Signal recht sauber.

http://img207.imageshack.us/img207/1913/pic00277za1.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/1913/pic00277za1.jpg)
Und noch das lowside Gate. Auch sehr schön - finde ich :)

http://img207.imageshack.us/img207/7941/pic00278nv2.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/7941/pic00278nv2.jpg)
Und hier noch die Spannung am Akku (12V, 7,2Ah Bleigel), das eigentlich interessante. Der Strom ist wie im ersten Bild <0.5A. Trotzdem stellen die Anschlüsse schon eine starke Induktivität dar, wie man an den Überschwingern sehen kann. Ich möchte nicht wissen, wie das bei 10A aussieht. Bei 20A fangen die Kabel schon an zu zucken...

Das ganze bleibt kühl. Beim lowside mosfet ist bei 3A noch keine Erwärmung festzustellen. Den highside schließe ich inzwischen über einen Leistungswiderstand kurz, damit die Wärme weiß wo sie hingehen soll ;)
Die Akkus haben nach dem Laden doch merklich mehr "Druck". Einzig die 11kHz bringen mich um :(

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Warum das ganze? Einfach hochskalieren auf 70A :) Schön auf Platine aufbauen, shottky paralell zu den Mosfets (sind schneller) und deinen hallsensor irgendwie(TM) auswerten. Der NE555 kann 170mA treiben.

Und für alle die, die meinen das ist lahm: Das ist nur zum üben! Und allein das hat schon seeeeeeeeehr viel Zeit gekostet. Sobald man etwas real macht, funktioniert es nicht so wie man es sich vorstellt :(


EDIT: Damit das ganze etwas on topic wird, habe ich noch meinen Scheibenwichermotor drangehängt. Das ist das gute Stück:
http://img207.imageshack.us/img207/3607/pic00281lb4.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/3607/pic00281lb4.jpg)

Noch ein Foto von der unbelasteten Halbbrücke:
http://img207.imageshack.us/img207/3516/pic00279ag8.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/3516/pic00279ag8.jpg)

Und mit Motor:
http://img207.imageshack.us/img207/4421/pic00280jq0.th.jpg (http://img207.imageshack.us/img207/4421/pic00280jq0.jpg)

[molleonair]

naja ist schon mal was ..
meine h-brücke mit p-kanälern auf der highside ist mir nach 3-Monaten einsatz aus unerfindlichen Gründen abgebrand.

jetzt hatte ich schön ne H-brücke mit HIP4081 auf Halbe Euro-Platine geätzt
und hab massive Störungen drauf obwohl ich mir beim layout echt Mühe gegeben hab.

nun bin ich auch wieder beim Steckbrett angelangt :-)
und merke gerade das meine Lötstation hinüber ist also
noch bei pollin bestellen- was das wieder alles kostet :-(

anbei mal die brücke die nich will vieleicht findet ja einer den Störenfried

[haus51]

@ avion23
Ich glaube den Übeltäter gefunden zu haben - die (Schottky-) diode war zu klein. Man soll auch jemanden der Erfahrung mit Leistungselektronik hat eben nicht alles glauben.
Jetzt hab ich 2x MBR20100 drin (sicher zu aufwändig) aber gestern lief das Ding auch unter Vollast. Eine Erwärmung konnte ich nicht feststellen - der Kühlkörper ist sicher groß genug ( ca. 5cm x 8 cm).
Jetzt muss das Ding n u r noch schön aufgabaut und untergebracht werden.
Gruß
Günther

[haus51]

@ molleonair
Sicherung ??? :-k

[molleonair]

@haus51
extern vorhanden

und falls auf dem board nötig hab ich im layout oben extra ne fläche eingefügt
von der aus ein sicherungshalter nach 24V eingefügt werden kann