Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego

satanistik 30 Wrz 2010 22:42 15584 18
  • Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego
    Projekt który chciał bym zaprezentować powstał w cztery dni na potrzeby działalności w Kole Napędów przy Politechnice Lubelskiej. Jest to sterownik silnika BLDC do napędu pojazdu elektrycznego. Całość została wykonana w wielkim pośpiechu po to aby zastąpić docelowy moduł którego nie udało się ukończyć. Zależało nam aby pojazd mógł uczestniczyć w paradzie pojazdów elektrycznych w czasie Shell Eco Maratonu.
    Sam układ falownika oparłem na gotowej kostce si9979 która jest dedykowanym sterownikiem silników BLDC do współpracy z zewnętrznymi tranzystorami mocy (wiele kostek posiada jedynie wbudowany stopień małej mocy). Sam silnik został zakupiony bez jakichkolwiek danych technicznych , moc została oceniona na 1,5kW. Jego zaletą jest wbudowana przekładnia planetarna i zestaw halotronów. Układ si9979 posiada liczne zabezpieczenia w tym przed nieprawidłowym sygnałem z halotronów oraz możliwość hamowania silnikiem poprzez zwarcie jednej połówki kluczy. Nie wykorzystaliśmy tej funkcji gdyż pojazd wyposażono w wolnobieg
    prostszy do wykonania niż sprzęgło.
    Cały pojazd zasilało pięć akumulatorów trakcyjnych 75Ah i prądzie ciągłym
    200A ołowiowych przez co masa przekroczyła 200kg. Kontrola prądu silnika odbywała się przez jego pomiar przekładnikiem prądowym LEM. Gdy wartość prądu przekroczyła zadaną, komparator podawał sygnał na wejście nad prądowe układu SI a ten odłączał klucze na czas ustalony stałą RC. Sterowanie prędkością to zwykły PWM.
    Jako manipulator zastosowaliśmy pedał gazu z jakiejś angielskiej wersji samochodu – w warsztatach dokonujących „przekładek” jest to odpad a do celów konstruktorskich w sam raz.
    Do sterowania tranzystorami MOS-FET posłużyły dedykowane układy z izolacją optyczną TLP521 a do wytworzenia trzech separowanych napięć dla sterowników górnych kluczy sześć przetwornic DC-DC ze starych kart sieciowych (nic innego nie było pod ręką ) połączonych szeregowo. Cały układ zasila przetwornica 12V-5V,20V,+/-20V oparta na kostce tl494.
    Obudowę dla układu pozyskałem z rozbiórki samochodowego telefonu centertel z wycofywanej sieci 450Mhz. Przegrody wewnątrz zostały wyfrezowane tak aby możliwy był montaż tranzystorów.
    Niestety falownik uległ uszkodzeniu całe szczęście dopiero po powrocie ze względu na nieszczelność obudowy do elektroniki dostała się woda . Zwarcie na jednym z kluczy spowodowało
    jego niemalże całkowite odparowanie i zniszczenie sporej części elektroniki. Schematu nie umieszczam gdyż tak owy nie powstał w całości , w przygotowaniu jest kolejna wersja układu z poprawionymi błędami i po jej ukończeniu opublikuję dokumentacje. Całość zamierzałem opublikować później jednak nie ukończyłem żadnego z planowanych projektów wakacyjnych a mimo to chcę wystartować w konkursie.






    Film przedstawiający maszynę w akcji:

    Link

    (film próbowałem załadować na forum ale wyświetla komunikat "zły plik" po kilkudziesięciu minutach ładowania)
    Data jest oczywiście przekłamana - widocznie bateryjka w kamerze się skończyła ;-)


    Galeria zdjęć:
    Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego
    Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego
    Kosztorys:
    Ciężko mi to ocenić gdyż elementy pochodzą w większości z zapasów koła.
    Telefon centertel 25zł na giełdzie , si9979 odzyskany z wózka inwalidzkiego ze złomu za 50zł, przetwornice z kart od kumpla i z zapasów za piwo. Akumulatorów i silnika nie liczę gdyż to już nie sterownik silnika. Konsolę wskaźników wykonał kolega Łukasz i nie jest ona moim dziełem. Sama konstrukcja pojazdu to wspólna praca całego koła.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz pendrive 32GB.
  • #2 01 Paź 2010 09:47
    Thunderacer
    Poziom 16  

    Cześć,
    Nie rozumiem odgłosu dwusuwu i roku realizacji filmu (wg informacji, która się wyświetla - 1990). Płytki, które wykonywaliście są zrobione niestarannie, ale to można wytłumaczyć pośpiechem. Pentagram na jednej z nich co ma symbolizować?
    pozdrawiam

  • #3 01 Paź 2010 10:30
    wilus14
    Poziom 17  

    Korzystając z okazji, czy ktoś wie jaki to silnik?? niema na nim żadnych oznaczeń z górnej części wychodzą 3 kable a z dolnej 2.
    Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego

  • #4 01 Paź 2010 10:44
    Joker2
    Poziom 23  

    Witam. Gdzie kupił kolega taki mocny silnik? W pojeździe są jakieś zmienne przełożenia czy jest podłączony łańcuchem na sztywno z kołem?

  • #5 01 Paź 2010 10:50
    satanistik
    Poziom 27  

    Co do filmu - odgłos dwusuw pochodzi z innego pojazdu na torze - widać go w kadrze 27s filmu. Co do daty , jest to wina bateryjki podtrzymania w kamerze która nawaliła. Jest to rok produkcji kamery. Niestety kamerę mam VHS i rzadko z niej korzystam tak że nie zauważyłem że funkcja datownika była aktywna.
    Co do silnika - jest on z wbudowaną przekładnią planetarną ale stałym przełożeniu. Niestety nie wiem gdzie był kupiony ale to import z Chin. Miały to być silniki dc nie było nawet zdjęcia - przyszły BLDC więc zostały.
    Co do płytek - faktycznie się nie postarałem choć nie do końca - płytka przetwornicy jest dwu warstwowa , niby nic ale jak na jeden dzień od pomysłu do wykonania gdzie 90% czasu zajęło dobieranie przekładni transformatora. Płytka w panelu to dostawiona na szybko uniwersalna z optoizolatorem dla separacji sygnału pwm z panela.

    Co do pentagramu - jest to taki mój podpis odręczny na każdej płytce - można go zobaczyć na większości moich konstrukcji z forum.

    Niektórych może mierzić klej termo na przewodach jednak pojazd nie posiada zawieszenia więc złączki mogły by ulec wibracjom, dodatkowo w prawdziwej samochodowej elektronice również wszystko jest zalewane a to co nie jest lubi dostawać przerw.

  • #6 01 Paź 2010 11:16
    gajowy01
    Poziom 12  

    Dołączę do pytania o silnik, ale interesuje mnie bardziej za ile.
    Czy ekonomicznie uzasadniona była zabawa z przekładniami i łańcuchami mając w alternatywie silniki z ekonapedy.com?

  • #7 01 Paź 2010 11:30
    Joker2
    Poziom 23  

    gajowy01 napisał:
    Dołączę do pytania o silnik, ale interesuje mnie bardziej za ile.
    Czy ekonomicznie uzasadniona była zabawa z przekładniami i łańcuchami mając w alternatywie silniki z ekonapedy.com?


    Przekładnie dobierasz kolego biorąc pod uwagę wiele rzeczy ;) Choćby wielkość koła napędowego. Nie ma przełożeń uniwersalnych.

    Do autora: sądząc po wadze (ponad 200kg) i tym że przełożenie było dobrane tak aby uzyskać prędkość max myślę około 30km/h to przyspieszenie pojazdu nie jest rewelacyjne :) jak to wyszło w praktyce?

  • #8 01 Paź 2010 11:33
    satanistik
    Poziom 27  

    Koszt szacunkowy to ok 1300zł. Przekładnia była wbudowana i to dość spora (wielostopniowa planetarna) Nie znam dokładnych danych na pamięć gdyż nie ja robiłem przeniesienie napędu. Na wyjściu z silnia była gotowa zębatka na łańcuch.
    Wiem że można kupić wiele silników ale te zostały zakupione dwa -trzy lata temu kiedy nie było jeszcze tak łatwo. Właściwie nie było czasu dobierać przełożeń , nawet nie postawiliśmy silnika na hamowni. Po prostu całość była na styk - tego samego dnia kiedy silnik pierwszy raz zakręcił poszedł od razu do pojazdu i wieczorem na lawetę. Kiedy wrócił do Polski okazało się że sterownik jest uszkodzony i od tamtej pory prace stanęły (wakacje). Nie było nawet czasu zmierzyć prędkości gdyż nikt nie miał nawet licznika rowerowego. Po prostu nikt nie wierzył że to zadziała.

  • #9 01 Paź 2010 12:15
    gajowy01
    Poziom 12  

    Joker2 napisał:
    gajowy01 napisał:
    Dołączę do pytania o silnik, ale interesuje mnie bardziej za ile.
    Czy ekonomicznie uzasadniona była zabawa z przekładniami i łańcuchami mając w alternatywie silniki z ekonapedy.com?


    Przekładnie dobierasz kolego biorąc pod uwagę wiele rzeczy ;) Choćby wielkość koła napędowego. Nie ma przełożeń uniwersalnych.
    ...

    W przypadku silnika BLDC, najlepszą przekładnią jest brak przekładni. Skutkiem tego, brak strat energetycznych przez nią wprowadzanych. Myślę, że silnik 800W wpleciony w koło spokojnie dał by radę, gdyby zastosować nieco lżejsze akumulatory.

    No ale faktycznie, jeśłi się ma silniki w magazynie, szkoda ich nie wykorzystać.

  • #10 01 Paź 2010 14:44
    modelarz18
    Poziom 11  

    Widziałem was na shell Eco Marathon w Lausitz, na trasie testowej bez kasku ?
    Od 2011 mamy nowe kategorie między innymi pojazdów zasilanych bateriami gdzie wynik szacowany jest w kW/km więc pojazd znajdzie w końcu zastosowanie. Powodzenia za rok ! :)

  • #11 01 Paź 2010 15:49
    satanistik
    Poziom 27  

    W tym roku zamierzamy wystartować z nowym projektem. Tamten się nie kwalifikował - poza kaskiem brakowało pasów , gaśnicy , przekroczyliśmy masę startową oraz wymiary. Problemem nie było to że nie daliśmy rady spełnić regulaminu ale mieliśmy problemy organizacyjne. Dodatkowo do udziału zgłosił się wydział mechaniczny który nic nie skonstruował i nas posłali bo miała być parada - niby tylko parada ale i tak wymagali regulaminu heh.

  • #12 01 Paź 2010 22:02
    FoxTech
    Poziom 20  

    satanistik napisał:

    Co do pentagramu - jest to taki mój podpis odręczny na każdej płytce - można go zobaczyć na większości moich konstrukcji z forum.


    Tak. Przypisanie sobie tego znaku jako logotypu jest dość twórczym pomysłem z pewnością każdy kto zobaczy ten znak odrazu skojaży go z Twoją osobą, aby poprawić identyfikowalność proponuje dopisanie trzech szóstek.

    satanistik napisał:


    Kontroler silnika BLDC do pojazdu elektrycznego


    Do czego służy i jakie jest działanie tego beczułkowatego elementu który leży koło kalafonii? :)

  • #13 01 Paź 2010 23:05
    blue_17
    Poziom 32  

    Jak dla mnie układ jest nieco przekombinowany, transoptory rozumiem oraz odpowiednie klucze oraz wyspecjalizowany układ do kontroli silnika, ale na przykład przetwornic napięcia już nie rozumiem poco one są zastosowane :?:

    Jeszcze co do sterownika to myślę że taki sterownik silnika nie nadaje się do pojazdów gdzie dynamicznie w czasie zmienia się obciążenie, sam borykam się z takim problemem ale zagadnienie jest dosyć skomplikowane ponieważ trzeba programowo wykonać dynamicznego pida monitorującego dynamicznie parametry silnika co pozera moc obliczeniową procesora i trzeba użyć dosyć skomplikowanych algorytmów sterowania, a można zyskać dzięki temu naprawdę wiele czyli do końca okiełznać silnik BLDC

    Pozdrawiam

  • #14 02 Paź 2010 11:01
    satanistik
    Poziom 27  

    Oczywiście można powołać do życia jakiegoś rozbudowanego PIDa ale nie mam nawet pojęcia jak dobierało by się nastawy. Niestety u nas na uczelni nie ma przedmiotów związanych z napędem pojazdów elektrycznych więc nie bardzo nawet wiem jaka powinna być uzyskiwana charakterystyka. Układ jest najbardziej podstawową konfiguracją zapewniającą jakieś działanie. Tak jak mówię nie było czasu nawet zmierzyć rzeczywistych parametrów silnika a co dopiero dobierać nastawy regulatorów w 2h ;-).
    Z drugiej jednak strony Warszawiacy mieli silnik spalinowy ze skomplikowanym sterownikiem i .. przestał palić. Nie pomogły zmieniane z komputera nastawy jak zgasł to amba.
    Co do pentagramu to nie widzę żadnych elektrycznych przesłanek aby przeszkadzał więc...
    Przetwornica napięcia już tłumaczę - przekładnik LEM wymaga +/-15V, 20V na sterowanie dolnych kluczy, 9V dla przetwornic dc/dc, 5V dla układu kontrolera, 24V dla układu kontrolera i 12V dla panelu sterowania czyli jednak jest tego trochę.



    Cytat:
    trzeba użyć dosyć skomplikowanych algorytmów sterowania, a można zyskać dzięki temu naprawdę wiele czyli do końca okiełznać silnik BLDC


    Może kolega dysponuje jakąś dokumentacją lub opracowaniami na ten temat gdyż nic porządnego nie znalazłem. Dodatkowo nie wiem o ile można w ten sposób podnieść osiągi.
    Jest jeszcze jedna sprawa - po tym jak edukacja w Polsce się posypała po mimo że jesteśmy na studiach to brak na m dostępu do tokarek frezarek a spawarkę mieliśmy prywatną , nie ma mowy o wykonaniu zębatek a przypadkowe przełożenia na pewno nie są optymalne.
    Cytat:
    Do czego służy i jakie jest działanie tego beczułkowatego elementu który leży koło kalafonii? Smile

    To jest koncentrator zapału twórczego - działa na zasadzie przez żołądek do głowy.

  • #15 03 Paź 2010 13:03
    arrevalk
    Poziom 25  

    satanistik napisał:
    Może kolega dysponuje jakąś dokumentacją lub opracowaniami na ten temat gdyż nic porządnego nie znalazłem. Dodatkowo nie wiem o ile można w ten sposób podnieść osiągi.


    Co do sterowania silników BLDC zajrzyj na stronę Link, wszystko przystępnie opisane. A co do samych pojazdów elektrycznych jest dużo literatury angielskojęzycznej, wystarczy poszukać(tak naprawdę to każda książka omawiająca fizykę pojazdu kołowego będzie ok).

  • #16 03 Paź 2010 16:10
    blue_17
    Poziom 32  

    Fajnie ale to już osobiście prześledziłem niestety wszystkie informacje są podane w przypadku gdzie obciążenie silnika jest stałe, a nie dynamicznie zmieniające się.

    Pozdrawiam

  • #17 04 Gru 2010 18:30
    snow
    Poziom 28  

    Widzę temat pojazdu elektrycznego dobiegł końca. Pamiętam że jak kończyłem swoją edukację w katedrze Napędów to temat dopiero się rodził a tu pozytywny finał - gratulacje :)

  • #18 05 Gru 2010 22:04
    Szklok
    Poziom 10  

    Kiedy powróciłem do tematu bezczujnikowego sterowania silnika BLDC i zwróciłem się do nowego promotora o chęć podjęcia się tego wyzwania powiedział na wstępie, że jest to dobry temat i bardzo praktyczny. Nie wiem jednak do czego się odniósł, to czego uczymy się na studiach i co z nich wyciągamy ma nijakie odzwierciedlenie do rzeczywistości. Mimo wszystko- podejmuję się znów tematu, poruszałem go już na elektrodzie i chcę doprowadzić go do końca. Mój projekt przewiduje wykorzystanie hallotronów oraz opcjonalnie wstecznej SEM (BEMF), korzystam przy tym z gotowych dedykowanych układów do sterowania silnikami AVR443 i AVR444 firmy Atmel. Jeśli nie będzie znów fiasko zaprezentuję go, póki co pozdrawiam.

  • #19 20 Gru 2010 14:48
    satanistik
    Poziom 27  

    Temat nie jest jeszcze zakończony - ze względu na brak czasu troszkę stoi no i nie dostaliśmy się w tym roku na zawody Schela. Jednak planujemy wykonać nowy pojazd oraz wykończyć ten jako dobrą zabawkę na imprezy integracyjne koła.

  Szukaj w 5mln produktów