Tạo mạch xe điện / xe kéo này

Bài báo trình bày một thiết kế mạch điện xe máy điện đơn giản cũng có thể được sửa đổi để chế tạo xe kéo điện tự động. Ý tưởng do ông Steve yêu cầu.

Yêu cầu mạch

Tôi đủ may mắn để tìm thấy blog của bạn, những thứ thực sự tuyệt vời mà bạn đã thiết kế.

Tôi đang tìm kiếm một DC to DC Step Up và Bộ điều khiển cho Động cơ Xe điện

Đầu vào: SLA (kín-chì-axit) Ắc quy 12V, được sạc ~ 13,5V
điện áp tối thiểu - cắt ở ~ 10.5V

Đầu ra: Động cơ DC 60V 1000W.

Bạn đã xem qua một mạch như vậy chưa?

Tôi có thể hình dung nó sẽ là loại push-pull, nhưng không có ý tưởng về các loại mosfet (cho công suất 80-100A), điều khiển chúng, sau đó là máy biến áp, loại lõi và sau đó là điốt.
Cộng với việc cắt điện áp tối thiểu để giới hạn chu kỳ làm việc của PWM.

Tôi đã tìm thấy thêm một số thông tin. Động cơ không chổi than 3 pha với cảm biến Hall.
Có hai cách để tiếp cận nó, a / để nguyên bộ điều khiển hiện có và chỉ nâng cấp 12V lên 60V hoặc b / thay luôn bộ điều khiển.

Sẽ không có bất kỳ sự khác biệt nào về hiệu suất năng lượng, người điều khiển chỉ cần chuyển đổi pha nào nhận được dòng điện dựa trên cảm biến hội trường. Do đó, bám sát kế hoạch a.

Cảm ơn rât nhiều,
Steve

Thiết kế

Ngày nay việc chế tạo một chiếc xe điện dễ dàng hơn nhiều so với trước đây và điều này đã trở nên khả thi do hai yếu tố chính trong thiết kế, đó là động cơ BLDC và pin Li-ion hoặc Li-polymer.

Hai thành viên siêu hiệu quả này về cơ bản đã cho phép khái niệm xe điện trở thành hiện thực và khả thi trên thực tế.

Tại sao nên sử dụng động cơ BLDC

Động cơ BLDC hoặc động cơ không chổi than hoạt động hiệu quả vì nó được thiết kế để chạy không có tiếp điểm vật lý ngoại trừ các ổ bi của trục.

Trong động cơ BLDC, rôto chỉ quay nhờ lực từ trường làm cho hệ thống hoạt động cực kỳ hiệu quả, trái với các động cơ có chổi than trước đó có rôto được gắn với nguồn cung cấp thông qua chổi than, gây ra nhiều ma sát, phát tia lửa và hao mòn trong hệ thống.

Tại sao sử dụng pin Li-Ion

Trên các dòng tương tự, với sự ra đời của pin Li-ion được nâng cấp nhiều và pin Lipo ngày nay việc đạt được điện từ pin không còn được coi là một khái niệm kém hiệu quả.

Trước đó, chúng tôi chỉ sử dụng pin axit chì cho tất cả các hệ thống sao lưu DC gây ra hai nhược điểm lớn: Những loại pin này cần nhiều thời gian để sạc, có tốc độ phóng điện hạn chế, tuổi thọ thấp hơn và cồng kềnh và nặng nề, tất cả những điều này chỉ làm tăng thêm bản chất làm việc kém hiệu quả của họ.

Trái ngược với điều này, gậy Li-ion hoặc Li-po nhẹ hơn, nhỏ gọn, sạc nhanh ở tốc độ dòng điện cao và có thể phóng điện ở bất kỳ tốc độ dòng điện cao mong muốn nào, chúng có tuổi thọ cao hơn, là loại SMF, tất cả những đặc điểm này khiến chúng trở thành ứng cử viên phù hợp cho các ứng dụng như xe máy điện, xe kéo điện, máy bay không người lái quadcopter Vân vân.

Mặc dù động cơ BLDC cực kỳ hiệu quả, nhưng chúng yêu cầu các vi mạch chuyên dụng để điều khiển cuộn dây stato của chúng, ngày nay chúng tôi có nhiều nhà sản xuất sản xuất các mô-đun IC thế hệ tiếp theo độc quyền này không chỉ thực hiện chức năng cơ bản để vận hành các động cơ này mà còn được chỉ định với nhiều bổ sung nâng cao các tính năng, chẳng hạn như: điều khiển vòng hở PWM, điều khiển vòng kín có hỗ trợ cảm biến, nhiều biện pháp bảo vệ an toàn, điều khiển lùi / tiến động cơ, điều khiển phanh và vô số tính năng tích hợp hiện đại khác.

Sử dụng mạch điều khiển BLDC

Tôi đã thảo luận về một con chip tuyệt vời như vậy trong bài viết trước của mình, được thiết kế đặc biệt để xử lý động cơ BLDC công suất cao, đó là IC MC33035 của Motorola.

Hãy cùng tìm hiểu cách mô-đun này có thể được thực hiện một cách hiệu quả để chế tạo một chiếc xe điện hoặc một chiếc xe kéo điện, ngay tại nhà bạn.

Tôi sẽ không thảo luận về các chi tiết cơ khí của xe, mà chỉ bàn về mạch điện và các chi tiết dây của hệ thống.

Sơ đồ mạch

Danh sách các bộ phận

Tất cả các điện trở bao gồm Rt nhưng không bao gồm Rs và R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Chiết áp tốc độ = 10K Tuyến tính

Công suất trên BJTs = TIP147

Mosfets dưới = IRF540

Rs = 0,1 / công suất dòng stator tối đa

R = 1K

C = 0,1uF

Hình trên mô tả một IC điều khiển động cơ điện 3 pha không chổi than MC33035 có công suất cao chính thức hoàn toàn phù hợp cho ứng dụng xe điện hoặc xe kéo điện được đề xuất.

Thiết bị có tất cả các tính năng cơ bản có thể có trên những chiếc xe này và nếu cần, IC có thể được tăng cường với các tính năng nâng cao bổ sung thông qua nhiều cấu hình có thể thay thế.

Các tính năng nâng cao trở nên đặc biệt khả thi khi chip được định cấu hình ở chế độ vòng kín, tuy nhiên ứng dụng được thảo luận là cấu hình vòng hở là cấu hình được ưu tiên hơn vì cấu hình rất đơn giản nhưng vẫn có thể đáp ứng tất cả các tính năng cần thiết điều đó có thể được mong đợi trong một chiếc xe điện.

Chúng tôi đã thảo luận rồi các chức năng sơ đồ chân của con chip này trong chương trước, chúng ta hãy tóm tắt lại những điều tương tự và cũng hiểu cách thực hiện chính xác IC ở trên để đạt được các hoạt động khác nhau liên quan đến một chiếc xe điện.

Cách thức hoạt động của vi mạch

Phần bóng mờ màu xanh lá cây là bản thân IC MC 33035, nó cho thấy tất cả các mạch phức tạp tích hợp được nhúng bên trong chip và điều gì làm cho nó trở nên tiên tiến với hiệu suất của nó.

Phần tô bóng màu vàng là động cơ, bao gồm một stato 3 pha được chỉ định bởi ba cuộn dây trong cấu hình 'Delta', rôto hình tròn được chỉ báo bằng nam châm phân cực N / S và ba cảm biến hiệu ứng Hall ở trên cùng.

Các tín hiệu từ ba cảm biến hiệu ứng Hall được đưa đến các chân số 4, 5, 6 của IC để xử lý bên trong và tạo ra chuỗi chuyển đổi đầu ra tương ứng trên các thiết bị công suất đầu ra được kết nối.

Chức năng sơ đồ adn Điều khiển

Sơ đồ chân 2, 1 và 24 điều khiển các thiết bị nguồn trên được cấu hình bên ngoài trong khi các chân 19, 20, 21 được chỉ định để điều khiển các thiết bị nguồn dòng thấp hơn bổ sung. cùng nhau điều khiển động cơ ô tô BLDC được kết nối theo các lệnh được cung cấp khác nhau.

Vì IC được cấu hình ở chế độ vòng hở, nó phải được kích hoạt và điều khiển bằng cách sử dụng các tín hiệu PWM bên ngoài, có chu kỳ nhiệm vụ được cho là xác định tốc độ của động cơ.

Tuy nhiên, vi mạch thông minh này không yêu cầu mạch bên ngoài để tạo PWM, thay vào đó nó được xử lý bởi một bộ dao động tích hợp và một vài mạch khuếch đại lỗi.

Các thành phần Rt và Ct được lựa chọn thích hợp để tạo ra tần số (20 đến 30 kHz) cho PWM, được cấp cho chân số 10 của vi mạch để xử lý thêm.

Ở trên được thực hiện thông qua nguồn điện áp 5V do chính IC tạo ra tại chân số 8, nguồn điện này được sử dụng đồng thời để cấp nguồn cho các thiết bị hiệu ứng Hall, có vẻ như mọi thứ đều được thực hiện chính xác ở đây .... không có gì lãng phí cả.

Phần được tô màu đỏ tạo thành phần điều khiển tốc độ của cấu hình, có thể thấy nó đơn giản được tạo ra bằng cách sử dụng một chiết áp thông thường duy nhất .... đẩy nó lên trên sẽ tăng tốc độ và ngược lại. Điều này lần lượt được thực hiện thông qua các chu kỳ nhiệm vụ PWM khác nhau tương ứng trên pin # 10, 11, 12, 13 .

Chiết áp có thể được chuyển đổi thành một mạch lắp ráp LDR / LED, để đạt được kiểm soát tốc độ bàn đạp ít ma sát trong xe.

Ghim số 3 là để xác định chiều thuận, chiều quay ngược của động cơ, hay đúng hơn là hướng của xe tay ga hoặc hướng xe kéo. Nó ngụ ý rằng bây giờ xe điện của bạn hoặc xe kéo điện của bạn sẽ có cơ sở lùi .... chỉ cần tưởng tượng một chiếc xe hai bánh với cơ sở lùi, ..... thú vị?

Ghim số 3 có thể được nhìn thấy bằng một công tắc, đóng công tắc này làm cho chân số 3 tiếp đất cho phép chuyển động 'tiến' đến động cơ, trong khi mở nó làm cho động cơ quay theo hướng ngược lại (chân 3 có một điện trở kéo lên bên trong, vì vậy việc mở công tắc không gây ra bất cứ điều gì bất lợi cho vi mạch).

Giống hệt, công tắc chân số 22 chọn phản ứng tín hiệu dịch chuyển pha của động cơ được kết nối, công tắc này cần được BẬT hoặc TẮT một cách thích hợp có tham chiếu đến thông số kỹ thuật của động cơ, nếu sử dụng động cơ pha 60 độ thì công tắc cần phải đóng và mở cho một động cơ pha 120 độ.

Ghim # 16 là chân nối đất của IC và cần được kết nối với đường dây âm của pin và / hoặc đường dây nối đất chung liên kết với hệ thống.

Ghim # 17 là chân Vcc, hoặc chân đầu vào tích cực, chân này cần được kết nối với điện áp cung cấp từ 10V đến 30V, 10V là giá trị nhỏ nhất và 30V là giới hạn đánh thủng tối đa cho IC.

Ghim # 17 có thể được tích hợp với 'Vm' hoặc đường cung cấp động cơ nếu thông số kỹ thuật nguồn động cơ phù hợp với thông số kỹ thuật của IC Vcc, nếu không, chân17 có thể được cung cấp từ một tầng điều chỉnh bước xuống riêng biệt.

Pin # 7 là sơ đồ chân 'cho phép' của IC, chân này có thể được nhìn thấy nối đất thông qua một công tắc, miễn là nó được BẬT và chân số 7 vẫn được nối đất, động cơ được phép tiếp tục kích hoạt, khi chuyển TẮT, động cơ bị vô hiệu hóa dẫn đến động cơ sẽ hoạt động cho đến khi cuối cùng dừng lại. Chế độ dừng có thể nhanh chóng dừng lại nếu động cơ hoặc phương tiện đang bị tải ở mức nào đó.

Pin # 23 được chỉ định với khả năng 'phanh' và làm cho động cơ dừng và dừng gần như ngay lập tức khi công tắc liên quan được mở. Động cơ được phép chạy bình thường miễn là công tắc này được giữ ở trạng thái đóng và chân số 7 được nối đất.

Tôi khuyên bạn nên Gang-up công tắc ở chân số 7 (bật) và chân số 23 (phanh) với nhau để chúng được chuyển đổi bằng một hành động kép và kết hợp với nhau, điều này có thể giúp 'giết' vòng quay của động cơ một cách hiệu quả và chung và cũng cho phép động cơ chạy với tín hiệu kết hợp từ hai pnouts.

'Rs' tạo thành điện trở cảm nhận chịu trách nhiệm kiểm tra các điều kiện quá tải hoặc quá dòng cho động cơ, trong các tình huống như vậy. tình trạng 'lỗi' được kích hoạt ngay lập tức, tắt động cơ ngay lập tức và IC chuyển sang chế độ khóa bên trong. Điều kiện vẫn ở chế độ này cho đến khi lỗi được sửa và khôi phục trạng thái bình thường.

Điều này kết thúc giải thích chi tiết liên quan đến các sơ đồ chân khác nhau của sơ đồ chân mô-đun điều khiển xe điện / xe kéo được đề xuất. Nó chỉ cần được thực hiện chính xác theo thông tin kết nối hiển thị trong sơ đồ để thực hiện thành công và an toàn các hoạt động của xe.

Ngoài ra, IC MC33035 cũng bao gồm một số tính năng bảo vệ tích hợp như khóa điện áp dưới để đảm bảo rằng xe sẽ tắt nếu trong trường hợp IC bị hạn chế khỏi điện áp cung cấp tối thiểu cần thiết, và cũng có một bảo vệ quá tải nhiệt đảm bảo rằng vi mạch không bao giờ hoạt động với nhiệt độ quá cao.

Cách kết nối pin (Nguồn điện)

Theo yêu cầu, xe điện được chỉ định hoạt động với đầu vào 60V và người dùng yêu cầu tăng cường chuyển đổi để có được mức điện áp cao hơn này từ pin 12V hoặc pin 24V nhỏ hơn.

Tuy nhiên, việc thêm một bộ chuyển đổi tăng cường có thể làm cho mạch phức tạp hơn một cách không cần thiết và có thể gây ra sự kém hiệu quả có thể xảy ra. Ý tưởng tốt hơn là sử dụng 5nos của pin 12V mắc nối tiếp. Để có đủ thời gian và dòng điện dự phòng cho động cơ 1000 watt, mỗi pin có thể được đánh giá ở mức 25AH trở lên.

Việc đấu dây của pin có thể được thực hiện bằng cách tham khảo các chi tiết kết nối sau: