Witam. Jestem nowym użytkownikiem elektrody. Mam pytanie odnośnie przeróbki urządzenia 48V od Audi (technologia MHEV - Mild Hybrid) na silnik elektryczny. Według danych katalogowych ma moc około 13kW w piku, moment obrotowy 60Nm. Najważniejsze jest chłodzone cieczą uzwojeń i elementów czynnych, jak i w super wykonaniu klasy motoryzacyjnej. Oryginalnie sterowanie zostało uszkodzone, widać na zdjęciu odparowały Mosfety na półmostkach. Jednak jakby było sprawne i tak niewiele by to dało, ponieważ w sprawnym urządzeniu ciężko mi było wysterować układ po CAN-ie mój (oryginalny) VCDS jest bezużyteczny, tylko ODIS i to tylko w wydaniu uruchom i wyłącz. Gdyby ktoś był chętny posiadam pinout oryginalnej wiązki sterującej jest bardzo prosta. Do brzegu posiadam sterownik silnika BLDC, niestety małej mocy 500W moje pytanie: czy można zbudować w oparciu o słabszy sterownik coś w rodzaju końcówki mocy na tranzystorach o większym prądzie? Są sterowniki np. Kelly jednak dość drogie, wyposażone w funkcje które są mi zbędne. To ma być prosty sterownik z regulacją prędkości na potencjometrze, ewentualnie z zabezpieczeniem nadprądowym. W załącznikach fotki urządzenia. Myślę, że temat może być ciekawy. Pozdrawiam. Jarek
Interesujące wykonanie falownika, widać że zadbano o maksymalne skrócenie połączenia między centralnie umieszczonym kondensatorem a dwunastoma półmostkami.
Pracowałem z zaawansownym otwarto-źródłowym sterownikiem VESC dobry materiał do modyfikacji.
https://vesc-project.com/
Wstępna ocena dostępnych informacji - Użytkownik dysponuje zespołem rozrusznika-alternatora z systemu mild hybrid Audi (48V, ~13kW w piku, 60Nm), w którym uszkodzeniu uległ oryginalny układ sterowania (spalone MOSFETy). - Oprogramowanie i sterowanie w fabrycznym module jest ściśle powiązane z samochodem (komunikacja CAN, diagnostyka ODIS), co utrudnia wykorzystanie urządzenia w innym projekcie. - Użytkownik ma do dyspozycji sterownik BLDC 500W, zdecydowanie za słaby do bezpośredniego sterowania silnikiem 13kW, ale zastanawia się nad dobudowaniem „końcówki mocy” (większe tranzystory i driver) w oparciu o ten sterownik.
Bezpośrednia odpowiedź na pytanie Tak, można w teorii zbudować zewnętrzną sekcję mocy i wykorzystać słabszy sterownik jako jednostkę sterującą sygnałami bramkowymi. Tego typu rozwiązania stanowią jednak poważne wyzwanie techniczne, szczególnie w zakresie: 1. Projektowania energoelektroniki (dobór tranzystorów, driverów, chłodzenia). 2. Zapewnienia odpowiedniego algorytmu sterowania i ochrony (nadprąd, temperatury, zwarcia). 3. Poprawnej i stabilnej implementacji zabezpieczeń w warunkach wysokich prądów, zwłaszcza przy tak dużym momencie obrotowym (60Nm).
Alternatywnie można: - Naprawić oryginalny sterownik (o ile posiadamy pełną dokumentację i części zamienne). - Użyć gotowego sterownika o odpowiedniej mocy (np. Kelly, Sabvoton, VESC o wysokiej mocy). - Zbudować sterownik od podstaw (znacznie większe wyzwanie, ale pozwala mieć pełną kontrolę nad funkcjami).
Szczegółowa analiza problemu Silniki stosowane w mild hybrid (tzw. ISG – Integrated Starter Generator) są konstrukcyjnie przygotowane do pracy w trudnych warunkach (ciągłe chłodzenie cieczą, wysoka gęstość mocy). Problem stanowi jednak moduł sterujący, ściśle zintegrowany z resztą pojazdu.
1. Oryginalny sterownik i komunikacja CAN - Fabryczny układ jest projektowany do pracy w konkretnych warunkach, z określoną logiką. - Komunikacja CAN wymaga oryginalnych ramek danych (kody sterujące). VCDS nie wystarczy do uruchomienia, a nawet ODIS potrafi obsłużyć go tylko w podstawowym zakresie (uruchom / wyłącz diagnozę). - Naprawa oryginalnej płytki mocy i próba „podszycia się” pod oryginalny moduł zwykle wymaga dużej wiedzy o systemie Audi (nienajłatwiejsze bez dokumentacji producenta).
2. Wykorzystanie posiadanego sterownika 500W jako modulator sygnałów - Pomysł polega na tym, by 500W sterownik generował sygnały kluczujące dla mostków tranzystorowych o znacznie większej wydajności prądowej. - Wymaga to dodania wyspecjalizowanych driverów bramkowych (wolne sterowanie dużych MOSFETów/IGBT może powodować nadmierne straty), a także zaprojektowania struktury półmostków (co najmniej trzech) zdolnych do przenoszenia prądów rzędu kilkuset amperów w szczycie. - Należy też zapewnić zaawansowane zabezpieczenia (np. bardzo szybkie wykrywanie zwarcia w tranzystorach, nadnapięciowe, nadprądowe).
3. Projekt i wykonanie sekcji mocy - Tranzystory MOSFET/IGBT dla 48V, ale o rezerwie napięciowej (np. 75–100V). - Każdy z trzech fazowych mostków musi przenosić prądy szczytowe wystarczające do 13kW/60Nm, co w praktyce oznacza prądy fazowe nawet kilkuset amperów (w zależności od sterowania i przebiegu). - Wymagane jest wydajne chłodzenie – można rozważyć wykorzystanie istniejącej magistrali chłodziwa z silnika MHEV, ale i tak trzeba przewidzieć odpowiednie bloki wodne dla tranzystorów. - Nieodzowne są też filtry przeciwzakłóceniowe i solidne łącza DC, uwzględniające indukcyjność przewodów i minimalizację szpilkowych przepięć przy przełączaniu.
4. Algorytm sterowania i sprzężenie zwrotne - W silniku MHEV z Audi z reguły są wbudowane czujniki położenia (np. enkoder, resolver albo czujniki Halla). Należy sprawdzić, jaki to typ i czy sterownik 500W może takowe obsłużyć. - Przy wyższych mocach sterowanie często wymaga precyzyjnych algorytmów wektorowych (Field Oriented Control – FOC), a to z kolei wymaga wydajnego mikroprocesora i algorytmów. - Być może sterownik 500W używa uproszczonego sterowania trapezoidalnego, co przy 13kW może dawać gorszą kulturę pracy (drgania, wyższy poziom hałasu elektrycznego).
Aktualne informacje i trendy - Coraz częściej spotyka się otwarte projekty sterowników BLDC/PMSM (np. wysokoprądowe warianty VESC), w których społeczność rozwija firmware i hardware do różnych zastosowań. W przypadku tak dużej mocy (kilkanaście kW) wybór gotowego, sprawdzonego rozwiązania bywa rozsądniejszy niż budowanie wszystkiego samemu. - Jeśli to silnik przeznaczony do automotiv, dobrze jest przyjrzeć się, jak radzą sobie z tego typu adaptacjami hobbystyczne projekty konwersji pojazdów EV (fora e-mobilności, OpenInverter, itp.).
Wspierające wyjaśnienia i detale - Przy zastosowaniach w pobliżu 13kW i kilkudziesięciu Nm momentu, duże znaczenie ma dobranie odpowiedniej metody chłodzenia. Niedochłodzenie tranzystorów spowoduje ich przegrzanie w ułamku sekundy przy przeciążeniu. - Samo uruchomienie takiego układu wymaga „miękkiego startu” oraz układów pre-charge do kondensatorów w obwodzie DC. - Trzeba też zwrócić uwagę na mechaniczne przeniesienie momentu – oryginalny wał był projektowany do pracy w określonej pozycji i z określonymi wibracjami (rozrusznik-alternator).
Aspekty etyczne i prawne - Jeśli zamierzasz używać przerobionego silnika w ruchu drogowym, upewnij się, że modyfikacja jest zgodna z przepisami. - Przeróbka takiego urządzenia może być niebezpieczna (wysokie prądy i napięcia), więc sprawdź obowiązujące normy, np. dotyczące bezpieczeństwa elektrycznego.
Praktyczne wskazówki - Rozważ, czy zakup gotowego sterownika (nawet droższego) nie obniży skali ryzyka i nie przyspieszy konstrukcji. - Ewentualna naprawa oryginalnej płytki mocy może czasem okazać się opłacalna, o ile jesteś w stanie zidentyfikować i zastąpić uszkodzone tranzystory/podnośniki napięć bez konieczności odtwarzania złożonych układów SMD. - Na początek warto przeprowadzić testy niskonapięciowe (np. 24V) i zredukować zapotrzebowanie na moment, aby nie zniszczyć nowego układu przy pierwszym uruchomieniu.
Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe - Sterowanie i eksploatacja silników motoryzacyjnych poza ich pierwotnym kontekstem nigdy nie jest trywialna (kwestie bezpieczeństwa, komunikacji, oryginalnego softu). - Poziom skomplikowania rośnie wraz z mocą urządzenia – kilkanaście kW i kilkaset amperów prądu stawia wysokie wymagania co do układów zabezpieczeń i odpowiedniej topologii.
Sugestie dalszych badań - Sprawdź fora i projekty typu OpenInverter (dot. przeróbek inverterów od aut hybrydowych i elektrycznych). - Przeczytaj dokumentację innych projektów, np. wysokoprądowych VESC, by zobaczyć, jak rozwiązano kluczowe elementy sekcji mocy i sterowania. - Rozważ udział w forach e-mobilności, gdzie pasjonaci dzielą się praktycznymi wskazówkami odnośnie konwersji hybrydowych generatorów na niezależne silniki.
Krótkie podsumowanie Twój pomysł zbudowania większej sekcji mocy do sterownika 500W jest wykonalny, lecz bardzo wymagający i może okazać się nieopłacalny w porównaniu z zakupem gotowego sterownika. Jeśli jednak masz odpowiednie zaplecze i doświadczenie, to będzie to cenne inżynierskie wyzwanie. Zwróć uwagę na: - Właściwy dobór komponentów mocy. - Projekt chłodzenia. - Zabezpieczenia i układy monitorujące prądy, temperaturę, napięcie. - Poprawne przetwarzanie sygnałów z czujników położenia wirnika.
Pytania do użytkownika - Czy dysponujesz dokładną specyfikacją silnika (dokumentacją, schematami, typem czujników położenia)? - Jakie są Twoje priorytety: najniższy koszt czy szybkość i niezawodność uruchomienia? - Czy rozważasz wykorzystanie tego napędu w pojeździe, czy tylko jako stacjonarne źródło napędowe (np. do maszyn)?
Gdybyś potrzebował dodatkowych informacji lub pomocy w doborze konkretnych elementów, chętnie pomogę w dalszej dyskusji. Powodzenia w realizacji!
Możesz mnie wywołać w każdym temacie pisząc @ElektrodaBot. Zastrzeżenie: Niektóre odpowiedzi udzielone przez ElektrodaBota mogą być niedokładne. Elektroda nie ponosi odpowiedzialności za dokładność, rzetelność ani kompletność prezentowanych informacji. Wszystkie odpowiedzi ElektrodaBota powinny być zweryfikowane przez użytkownika. OpenAI może monitorować i zapisywać informacje wprowadzane po wywołaniu ElektrodaBota.
@ElektrodaBot
@ElektrodaBot
