Ograniczenie mocy ładowania akumulatora alternatora

Dzień dobry,
Mam taki alternator Magneti Marelli 14V 60A:

Pomyślnie przetestowano go przez podłączenie (B + i B-) do akumulatora (B101 / B102), a także (D +) do akumulatora (B101 / B102) przez te 2 rezystory (R101 i R102).
Gdy alternator przyspiesza, dioda D102 świeci ładnie, a alternator włącza się ...


Ale nie mam kontroli nad tym, ile energii lub jak duży prąd przepłynie do podłączonego akumulatora z alternatora, gdy jest on wbudowany w regulator.

To, co chciałbym zrobić, to to, co pokazałem na schemacie powyżej limitu mocy wyjściowej do wcześniej zdefiniowanego poziomu, powiedzmy 150W ... ponieważ chciałbym użyć koła zamachowego napędzanego przez człowieka i próbować przechowywać w nim energię i przełącz alternator tylko wtedy, gdy jego obroty są wyższe niż np. 1000 (do ustalenia dla tego modelu), podczas gdy będę miał moc potrzebną do naładowania dużej baterii EV (B101).
Mała bateria (B102) jest tylko buforem do zasilania alternatora i będzie w pełni naładowana prawie przez cały czas, więc oczekuję bardzo małej mocy potrzebnej do jej naładowania, więc spadek napięcia na diodzie D101 zanim ta bateria B102 będzie w porządku, gdy będzie działać w trybie bufora (akumulator kwasowy lub żelowy).
Duży (B101) może być rozładowany znacznie więcej (podczas używania przez silnik EV BLDC), więc potrzebny jest większy prąd i bez regulatora ładowania (oznaczonego S102) może regulator alternatora spróbuje uzyskać większą moc z alternatora, który po prostu nie będzie dostępny , podczas gdy nie jest już używany w samochodzie, ale w motocyklu EV napędzanym przez człowieka, więc RPM szybko spadnie.
Dlatego chciałbym zrobić kolejny przełącznik (S101) sterowany przez małe urządzenie, które włączy je tylko wtedy, gdy obroty będą wyższe niż alternator, włącz prędkość ...
Oczywiście wiem, jak ograniczyć prąd ładowania w tej dużej baterii (B101), ale nie jestem pewien, czy mogę włączyć alternator (D +) za pomocą przełącznika (S101), gdy alternator ma prędkość, powiedzmy 2000 obr / min, a następnie przełącz S101 OFF, gdy RPM spadnie do 999 RPM - bez uszkodzenia wbudowanego regulatora?

Więc moim pomysłem było użycie tylko 2 baterii takich jak w tym losowaniu (mała bateria B102 zabezpieczona diodą, aby nie była rozładowywana przez niskie napięcie na dużych bateriach B101 podczas ładowania) i po prostu NIE odłączaj WSZYSTKICH baterii od alternatora (gdy jest włączony) przy użyciu PWM do bieżącej regulacji, ale tylko JEDEN-ten duży B101 110Ah.

Być może istnieje inne rozwiązanie, jak ominąć alternator wbudowany w regulator, aby ograniczyć moc wyjściową, w oparciu o jego obroty?

Co o tym myślisz?

aneuron napisał:

Ale nie mam kontroli nad tym, ile energii lub jak duży prąd przepłynie do podłączonego akumulatora z alternatora, gdy jest on wbudowany w regulator.

Nie ma sensu. Wbudowany regulator to regulator NAPIĘCIA, który utrzymuje napięcie na właściwym poziomie. Prąd jest wynikiem obciążenia. Nie jest podana, zależy od zużycia energii. Jeśli baterie będą puste, pobiera maksymalny prąd. Podczas ładowania prąd spadnie. Nie musisz budować regulatorów prądu ane. Maksymalny prąd jest ograniczony przez konstrukcję alternatora (nie da więcej, niż jest w parametrach).
Jest to ten sam proces, co ładowanie akumulatora najprostszą ładowarką (transformator + prostownik, bez elektroniki). Podczas ładowania prąd zmniejsza się, a akumulator sam ogranicza prąd.

Błażej napisał:

Wbudowany regulator to regulator NAPIĘCIA, który utrzymuje napięcie na właściwym poziomie. Prąd jest wynikiem obciążenia. Nie jest podana, zależy od zużycia energii.

Więc jest OK. Działa zgodnie z oczekiwaniami - kiedy użyję po alternatorze przed dużym akumulatorem B101 regulator ładowania PWM (oznaczony jako S102), który ograniczy prąd przy danym napięciu akumulatora B101 - jest to powszechne w każdym nowoczesnym regulatorze ładowania akumulatorów na bazie uP.
Ograniczenie średniego prądu w dużej baterii B101 (poprzez włączenie ON / OFF S102 za pomocą PWM) spowoduje mniejszą moc potrzebną, bez względu na to, ile B101 jest rozładowane, więc alternator powinien potrzebować mniej mocy z koła zamachowego i powinien skutkować mniejszą energią potrzebną do utrzymania koła zamachowego działa z prędkością powyżej jego ,,wycinania" lub włącza RPM ... Postaram się więc utrzymywać prędkość alternatora na zdefiniowanych obrotach i regulować moc (prąd w B101 w oparciu o te min. obroty i maksymalną moc predefiniowaną w regulatorach opartych na uP) do utrzymuj tę prędkość powyżej ,,włącz", powiedzmy 1000 obr./min ...
Co jest nie tak w tym projekcie?
Zmieniając puls PWM możemy zmienić średni prąd i ograniczyć go do określonych limitów ....
Myślę, że powinno działać z ładowanym ładowarką PWM opartą na uP lub inną ładowarką baterii z ogranicznikiem prądu (logicznie oznaczonym jako przełącznik S102) ...

Moim jedynym problemem było zaprojektowanie tego obwodu w sposób, w jaki pokazałem, że w każdej chwili co najmniej jedna bateria jest podłączona do alternatora, ponieważ wiem, że regulator alternatora byłby czasami niszczony, jeśli akumulator jest odłączony, gdy jest włączony przy wysokich obrotach (tri diodowe limity napięcia zwrotnego) ...

AKTUALIZACJA: Ten test naładowania akumulatora alternatora (rozładowany do niskiego poziomu 10,5 V), mam nadzieję, pozwoli mi określić (na podstawie analizy obrazu w zwolnionym tempie i znanej szybkości klatek FPS) alternator włącza / wyłącza RPM, a następnie zobaczymy, jak będzie działać dodano regulatory prądu uP i obwody sterowania RPM (podłączone w miejsce przełącznika S102 i S101).


Szybkość klatek wynosi 30 FPS, więc dt wynosi: 1/30 = 0,03333 s
Większa średnica koła wynosi: 0,160 m
mały ma: 0,060 m
tak 0.160 / 0.060 = 2.67x
Większe koło ma 3 ramy do pełnego obrotu, gdy alternator włącza się, więc:
3x0,03333s = 0,1s
1 / 0,1 = 10 Hz
10 Hz * 2,67 = 26,7 Hz

25 Hz = 1500 obr./min
26,7 Hz * 60obr / min = 1602 obr./min
30 Hz = 1800 RPM

Oznacza to, że alternator włączał się przy 1500-1800 obr./min.
Może jeśli napięcie akumulatora pod tym małym obciążeniem (~ 0,2A) było większe niż. 9,8 V (rozładowuje się, gdy ma 10,4 V bez obciążenia) Ta prędkość obrotowa zmieni się, ale nie stanowi to problemu, gdy będę miał regulator obrotów ...

Moje pomysły idą teraz do rzeczywistości i udało mi się ominąć oryginalny regulator napięcia alternatora Magnet Marelli i ponownie wykorzystać do testowania oryginalnych diod tri.

Oryginalna tylna koparka wyglądała następująco:


Hacked regulator napięcia, aby umożliwić bezpośrednie połączenie przez 2 przewody, aby mieć pełną kontrolę ilości prądu wykorzystywanego jako magnesy dynamiczne.


Ponownie użyte diody do testowania są teraz odłączone, ale nie ma problemu, aby w razie potrzeby ponownie je umieścić.


Po dostrojeniu mam teraz 3 przewody fazowe i 2 dla D + i D- (w razie potrzeby izolowane od obudowy alternatora). Jeśli oryginalne tri diody zostaną ponownie użyte (a może oryginalny kondensator 2.2uF), B + i B- będą również dostępne i nie będą potrzebne zewnętrzne mostki 3-fazowe.



Dzięki temu mogę teraz zasilać prądnicę wybranym przeze mnie prądem i generować moc przy znacznie niższych obrotach, niż wersja samochodowa zoptymalizowana dla tysięcy obrotów na minutę.

UWAGA: wideo z YouTube zostanie wkrótce pobrane, aby pokazać, że to nie tylko koncepcja.
Jest prawdziwy, a mały sterownik ATTiny85 oparty na uP wykryje obroty alternatora za pomocą czujnika pola magnetycznego SS495A i dostosuje moc wyjściową do wcześniej określonego limitu. na przykład. 150W-250W do przechowywania energii kinetycznej człowieka w FES do późniejszego wykorzystania.
Nie potrzebuję 14 V, aby przyspieszyć mój FES, ale potrzebowałem kontrolować moc alternatora we wszystkich zakresach prędkości obrotowej.

Tylko testowanie mosfetów VDSmax w trybie ładowania akumulatorów kwasowych przy użyciu ATC Tiny85 działającego z preskalowanym zegarem ADC 8 MHz i 125 kHz do wykrywania napięcia i prądu za pomocą czujnika halowego SS495A.


Używam prostej diody 1N4148 i kondensatora 100V, aby złapać i utrzymać to napięcie Vmax.

IRFZ44Ns VDSmax tutaj wynosi 26,1 V (źródło między mosfetem i odpływem) i jest dobry, podczas gdy jego parametry to Min 55V.
Teraz jesteśmy gotowi zmodyfikować tę płytkę drukowaną i dodać sens do prędkości obrotowej alternatora.
Po prostu wyjmę potencjometr, gdy nie jest potrzebny w trybie automatycznym, a drugi czujnik halowy SS495A wykryje prędkość obrotową alternatora ...

BTW: Tak więc do tej pory nie zostaną uruchomione żadne mosfety opalane i nowe napięcie ładowania akumulatora oraz regulator prądu dla obejściowego alternatora.
Moc wyjściowa alternatora będzie pod pełną kontrolą przy różnych prędkościach obrotowych, tak jak chciałem to zrobić ...

Po kilku kolejnych godzinach spędzonych na tym projekcie, po dłuższym hamowaniu, przełącznik cewek pierwotnych alternatora jest gotowy i mam nadzieję, że podtrzyma przełączanie ON / OFF tego obciążenia indukcyjnego:

Dodany kondensator zapewnia łagodniejszy start i wolniejsze wyłączanie.
Sterownik ten jest gotowy na napięcia zasilania wyższe niż jego bramka IRF VGS spec-dzięki diodzie Zenera 12V na bramce ograniczającej napięcie do 10-12V.
Testy wykazały, że stosowane napięcie IRFZ44N VSD wynosiło tylko 0,005 mV, gdy obciążenie 2 x 5 W żarówek 12 V zostało włączone / wyłączone za pomocą prostego zasilania z transformatora z diodami na napięcie wtórne 18 VAC. Napięcie VGS wynosiło 10 V zgodnie z oczekiwaniami, a dioda zenner 10 V została włożona do testowania.
Nadszedł więc czas, aby podłączyć go do uC (wykorzystano tam optoizolator PC817) i zintegrować z jego oprogramowaniem, aby umożliwić włączenie / wyłączenie alternatora przełączającego w oparciu o jego obroty wymagane do wygenerowania napięcia na danym poziomie i aktualnie ograniczone do wcześniej określonego zakresu, więc zasilaj się ograniczona i regulowana za pomocą prostego potencjometru na płycie uP ....

BTW: Oczywiście, gdy nie ma sygnału z uC, wyjście mosfet w stanie zamkniętym i bez mocy wyjściowej.