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motorcontroller

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motorcontroller [2006/10/25 21:52] (aktuell)
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 +====== Motorsteuerungen / Motorcontroller ======
 +
 +Verändert aus: http://​www.elweb.de/​data/​evtechnik/​allgemein/​technik.htm -> Motorsteuerungen ​
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 +**Die Motorsteuerung hat die Aufgabe den Sollwert des Fahrers in Motordrehzahl- und Drehmoment umzusetzen. Gleichzeitig müssen in der Motorsteuerung Überwachungs und Schutzfunktionen,​ für Motor und Batterie integriert sein.**
 +
 +===== Gleichstromotorsteuerungen =====
 +
 +==== Vorwiderstand ====
 +
 +Eine sehr unökonomische wenn auch funktionierende Methode ist die Steuerung über einen Vorwiderstand. Der Vorwiderstand wird in Reihe zum Anker des Gleichstrommotor geschaltet.
 +
 +Dabei wird je nach Systemleistung einige Watt bis zu einigen Kilowatt im Vorwiderstand "​verbraten"​. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit,​ nahe der Maximalgeschwindigkeit,​ kann der Widerstand über einen Schütz überbrückt werden. Der [[Motor]] läuft jetzt mit Maximaldrehzahl. In den ersten "mini el" bis 1989 wurde dies so praktiziert!
 +
 +Diese Methode ist im Zeitalter der [[Leistungselektronik]] und des [[Energiesparen]]s nicht mehr angebracht.
 +
 +==== Thyristorsteller ====
 +
 +Mit voranschreitender Technik entwickelte sich die Leistungselektronik. Mit [[Thyristoren]] war es erstmals möglich größere Ströme zu schalten. Bei [[Gabelstaplern]] ist diese [[Technik]] sehr verbreitet. Ein Hersteller ist z.B. die Firma BOSCH die [[Thyristorsteller]] für z. B. Flurförderfahrzeuge herstellt.
 +
 +==== Mosfetsteller ====
 +
 +{{ http://​www.elweb.de/​data/​komponenten/​motorsteuerung/​curtis.gif}}
 +
 +Seit einigen Jahren haben sich auch die Transistoren soweit entwickelt, daß damit problemlos Ströme von mehreren hundert Ampere geschaltet werden können. Die neuen [[Mosfetsteller]] sind relativ klein und problemlos im Betrieb.
 +
 +**Hersteller z.B.: [[Curtis]], [[Brusa]], [[Zappi]].**
 +
 +==== Mehrstufige Motoren ====
 +
 +Vor allem bei den Bahnen waren mehrstufig ausgeführte Motorwicklungen eine sehr verbreitete Steuerungstechnik,​ die aber heute meistens zu kostenaufwendig und auch nicht mehr zeitgemäß ist. Manchmal gibt es allerdings Kombinationen zwischen elektronischen Stellern und Wicklungsumschaltungen z. B. bei [[Compoundmotor]]en. Man erhält dadurch wahlweise ein hohes [[Drehmoment]] oder eine hohe [[Drehzahl]].
 +
 +==== Einstellmöglichkeiten bei Gleichstromstellern ====
 +
 +Der Maximaler Motorstrom und damit das maximale Drehmoment.
 +
 +Die Stromanstiegsflanke gibt an wie schnell der Motrstrom ansteigt, bei schlagartig durchgedrücktem "​Strompedal"​
 +
 +Batteriestrom- da der Gleichstromsteller zusammen mit der Motorinduktivität als Tiefsetzsteller wirkt, kann der Motorstrom höher als der Batteriestrom sein. Mit einer weiteren Einstellmöglichkeit,​ läßt sich dann auch der Batteriestrom und damit die Leistung regulieren. Dies nenn man auch "​Dampfrad"​.
 +
 +Wichtig ist natürlich auch eine Temperaturüberwachung des Stellers. Verschiedene Steller reduzieren nur die Leistung und schalten nicht gleich ganz ab. Eine schlagartige Abschaltung kann im Straßenverkehr recht unangenehm werden.
 +
 +Zusätzlich kann noch eine Batterieunterspannungs- Überwachung enthalten sein und eine Motorübertemperatur- Überwachung.
 +
 +===== Drehstrommotorsteuerung =====
 +
 +Unsere Fahrzeugbatterie liefert Gleichstrom der erst vom Drehstromsteller in Drehstrom umgewandelt werden muß. Diese Technik ist relativ kompliziert,​ wird aber schon einige Jahre industriell angewendet. Sie verdrängt momentan immer weiter die alten Gleichstromstellantriebe in Maschinen.
 +
 +Moderne Steller in Elektrofahrzeugen arbeiten mit Mosfet Schaltern in einer oder mehreren, parallelen B6 Schaltungen.
 +
 +Leider ist das Angebot an Elektrofahrzeugumrichtern dürftig.
 +
 +An einem Rennen im Jahr 1991 zählte ich bei 40 gestarteten Fahrzeugen 38 Brusa Steuerungen.
 +
 +==== Ansteuerung:​ ====
 +
 +Die Frequenzumrichter unterscheiden sich in analoger und digitaler Ansteuerung.
 +
 +Frequenzumrichter mit analoger Ansteuerung gibt es seit einigen Jahren. Diese Technik ist relativ bauteilaufwendig aber relativ schnell zu entwickeln und sie hat eine hohe Störfestigkeit.
 +
 +Frequenzumrichter mit digitaler Ansteuerung sindauf dem Vormarsch. Bei diesen Steuerungen wird ein Großteil der Arbeit von einem sehr schnellen Prozessor übernommen. Der Vorteil dieser Technik ist der sehr viel geringere Bauteileaufwand gegenüber der analogen Steuerung sowie die Programmierbarkeit der Steuerung über Software.
 +
 +=== Einstellmöglichkeiten bei Einsatz in Elektrostraßenfahrzeugen ===
 +
 +    * Maximaler Batteriestrom
 +    * Maximaler Motorstrom
 +    * Minimale Batteriespannung,​ Unterspannungschutz (Begrenzung des Batteriestrom bei dieser Spannung)
 +    * Batterieüberladung (Rekuperationsbegrenzung)
 +    * Maximaler Rekuperationsstrom
 +    * Rekuperation ein/aus
 +    * Sonderfunktionen:​
 +    * Tempomat ein/aus
 +    * Bremslichtansteuerung ab einstellbarem Rekuperationsstrom
 +    * Economyschalter oder Variable Strombegrenzung ​
 +
 +=== Messausgänge für: ===
 +
 +    * Fahrstrom
 +    * Batteriespannung
 +    * Drehzahl (Geschwindigkeit)
 +    * Kilometerzähler,​
 +    * Übertemperatur der Steuerung
 +    * Übertemperatur des Motors ​
 +
 +===== Strompedal- Motorsteuerung =====
 +
 +{{ http://​www.elweb.de/​data/​evtechnik/​bilder/​Pb6.gif}}
 +
 +Curtis PB 6Eine Eingangsgröße für die Motorsteuerung ist der Mensch, der die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wählt. Dies kann über mehrere Möglichkeiten erfolgen.
 +
 +Prinzipiell muß die Stellung des Gaspedals, daß in diesem Fall Strompedal heißt, erfaßt werden. Dies geschieht im Allgemeinen über ein Potentiometer. Es kann ein Drehpotentiometer oder ein axialer Meßwertaufnehmer sein. Es sind komplette Pedale mit Potentiometer erhältlich.
 +
 +==== Möglichkeiten des Regelungseingriffs:​ ====
 +
 +Es gibt verschiedene Möglichkeiten in die Regelkreise der Motorsteuerung einzugreifen. D.h. was regelt das "​Gaspedal":​
 +
 +=== Drehzahl ===
 +
 +In Maschinensteuerungen wird im Allgemeinen die Drehzahl geregelt. Dies ist in unserem Fall nicht sinnvoll, da die Drehzahl direkt proportional zur Geschwindigkeit ist. Bei kleinen Geschwindigkeiten,​ auch am Berg, müßte man sonst das Pedal ungewohnt weit oben lassen.
 +
 +=== Pulsweite ===
 +
 +Gleichstromsteller,​ regeln meistens die Pulsweite, womit sich ein ähnliches Verhalten wie beim Verbrennungsfahrzeug ergibt. Es ist allerdings schwierig einen konstanten Batteriestrom zu "​fahren"​. Bei kleinen Steigungen steigt auch die Leistung des Fahrzeuges, was bei Elektrofahrzeugen nicht immer gewollt ist.
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 +=== Batteriestrom (Leistung) ===
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 +Eine Leistungsregelung ist, in meinen Augen, die sinnvollste Methode ein Elektrofahrzeug zu fahren. Es kommt oft darauf an eine bestimmte Leistung zu fahren und nicht zu überschreiten,​ damit keine Lastspitzen die Batterie erreichen. Um ökonomisch zu fahren ist es nicht sinnvoll eine konstante Geschwindigkeit zu fahren.
 +
 +© ralf.wagner@ralfwagner.de 1990-2002
  
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