Faça este circuito de scooter elétrico / riquixá

O artigo apresenta um projeto simples de circuito de scooter elétrico, que também pode ser modificado para fazer um auto-riquixá elétrico. A ideia foi solicitada pelo Sr. Steve.

O Pedido de Circuito

Tive a sorte de encontrar o seu blog, coisas realmente incríveis que você conseguiu criar.

eu estou procurando uma DC para DC Step Up e controlador para motor elétrico de scooter

Entrada: Bateria SLA (selada de chumbo-ácido) 12V, com carga de ~ 13,5V
tensão mínima - corte em ~ 10,5V

Saída: motor 60V DC 1000W.

Você já encontrou um circuito assim?

Posso imaginar que será do tipo push-pull, mas não tenho ideia dos tipos de mosfets (dê a potência 80-100A), acionando-os, depois o transformador, o tipo de núcleo e depois os diodos.
Mais o corte mínimo de tensão para limitar o ciclo de trabalho do PWM.

Eu encontrei mais algumas informações. O motor é trifásico sem escovas com sensores Hall.
Existem duas maneiras de abordá-lo, a / deixe o controlador existente no lugar e apenas aumente os 12V a 60V ou b / substitua o controlador também.

Não haverá nenhuma diferença na eficiência energética, o controlador simplesmente muda a fase que obtém a corrente com base nos sensores Hall. Portanto, seguir o plano a.

Muito obrigado,
Steve

O design

Hoje, fazer um veículo elétrico é muito mais fácil do que costumava ser, e isso se tornou possível devido a dois elementos principais no design, a saber, os motores BLDC e as baterias de íon-lítio ou de polímero de lítio.

Esses dois membros ultraeficientes permitiram fundamentalmente que o conceito de veículos elétricos se tornasse realidade e praticamente viável.

Por que BLDC Motor

O motor BLDC ou o motor sem escovas é eficiente porque é projetado para funcionar sem contatos físicos, exceto os rolamentos de esferas do eixo.

Nos motores BLDC o rotor gira exclusivamente por força magnética tornando o sistema extremamente eficiente, ao contrário dos motores escovados anteriores que tinham seus rotores presos à fonte de alimentação por meio de escovas, causando muito atrito, faíscas e desgaste no sistema.

Por que bateria Li-Ion

Em linhas semelhantes, com o advento das muito atualizadas baterias de íon-lítio e das baterias Lipo, hoje, obter eletricidade a partir de baterias não é mais considerado um conceito ineficiente.

Anteriormente, tínhamos apenas baterias de chumbo-ácido à nossa disposição para todos os sistemas de backup DC, o que representava duas desvantagens principais: essas contrapartes precisavam de muito tempo para carregar, possuíam taxa restrita de descarga, vida útil mais baixa e eram volumosas e pesadas, todas estas apenas adicionando à sua natureza ineficiente de trabalho.

Em oposição a isso, as baterias de íon-lítio ou Li-po são mais leves, compactas, carregáveis ​​rapidamente em altas taxas de corrente e são descarregáveis ​​em qualquer alta taxa de corrente desejada, têm maior vida útil, são do tipo SMF, todos esses recursos os tornam os candidato certo para aplicações como scooters elétricos, riquixás elétricos, drones quadcopter etc.

Embora os motores BLDC sejam extremamente eficientes, eles requerem ICs especializados para acionar suas bobinas do estator, hoje temos muitos fabricantes produzindo esses módulos IC exclusivos de próxima geração que não apenas fazem a função básica de operar esses motores, mas também são especificados com muitos adicionais avançados recursos, tais como: controle de malha aberta PWM, controle de malha fechada assistida por sensor, várias proteções à prova de falhas, controle reverso / direto do motor, controle de frenagem e uma infinidade de outros recursos internos de última geração.

Usando um circuito de driver BLDC

Já discuti um desses chips excelentes em meu post anterior, projetado especificamente para lidar com motores BLDC de alta potência, é o MC33035 IC da Motorola.

Vamos aprender como este módulo pode ser implementado de forma eficaz para fazer uma scooter elétrica ou um riquixá elétrico, direto em sua casa.

Não vou discutir os detalhes mecânicos do veículo, apenas o circuito elétrico e os detalhes da fiação do sistema.

Diagrama de circuito

Lista de Peças

Todos os resistores incluindo Rt, mas excluindo Rs e R = 4k7, 1/4 watt

Ct = 10nF

Potenciômetro de velocidade = 10K Linear

BJTs de potência superior = TIP147

Mosfets inferiores = IRF540

Rs = 0,1 / capacidade máxima de corrente do estator

R = 1K

C = 0,1uF

A figura acima mostra um driver de motor DC trifásico sem escova de alta potência, IC MC33035, que se torna perfeitamente adequado para a aplicação de scooter elétrico ou riquixá elétrico proposto.

O dispositivo tem todos os recursos básicos que podem ser esperados nesses veículos e, se necessário, o IC pode ser aprimorado com recursos avançados adicionais por meio de muitas configurações alternativas possíveis.

Os recursos avançados tornam-se especificamente possíveis quando o chip é configurado em um modo de loop fechado, no entanto, a aplicação discutida é uma configuração de loop aberto que é uma configuração mais preferida, pois é muito simples de configurar e ainda é capaz de cumprir todos os recursos necessários que pode ser esperado em um veículo elétrico.

Já discutimos as funções de pinagem deste chip no capítulo anterior, vamos resumir o mesmo e também entender como exatamente o IC acima pode ser necessário para ser implementado para realizar as várias operações envolvidas em um veículo elétrico.

Como o IC funciona

A seção sombreada em verde é o próprio MC 33035 IC que mostra todos os sofisticados circuitos integrados integrados ao chip e o que o torna tão avançado em seu desempenho.

A parte sombreada em amarelo é o motor, que inclui um estator trifásico indicado pelas três bobinas na configuração 'Delta', o rotor circular indicado com os ímãs polos N / S e três sensores de efeito Hall no topo.

Os sinais dos três sensores de efeito Hall são enviados aos pinos nos 4, 5, 6 do IC para processamento interno e geração da sequência de comutação de saída correspondente através dos dispositivos de potência de saída conectados.

Pinout Functions and Controls

Pinouts 2, 1 e 24 controlam os dispositivos de potência superior configurados externamente enquanto os pinos 19, 20, 21 são atribuídos para controlar os dispositivos de potência complementares da série inferior. que juntos controlam o motor automotivo BLDC conectado de acordo com os vários comandos alimentados.

Uma vez que o IC está configurado em modo de malha aberta, ele deve ser ativado e controlado usando sinais PWM externos, cujo ciclo de trabalho deve determinar a velocidade do motor.

No entanto, este IC inteligente não requer um circuito externo para gerar os PWMs, em vez disso, ele é controlado por um oscilador embutido e alguns circuitos de amplificador de erro.

Os componentes Rt e Ct são selecionados apropriadamente para gerar a frequência (20 a 30 kHz) para os PWMs, que é alimentada ao pino # 10 do IC para processamento posterior.

O acima é feito através de uma tensão de alimentação de 5V gerada pelo próprio IC no pino # 8, esta alimentação é usada simultaneamente para alimentar os dispositivos de efeito Hall, parece que tudo é feito precisamente aqui .... nada é desperdiçado.

A parte sombreada em vermelho forma a seção de controle de velocidade da configuração, como pode ser visto ela é simplesmente feita usando um único potenciômetro comum .... empurrando para cima aumenta a velocidade e vice-versa. Isso, por sua vez, é possível através dos ciclos de trabalho PWM correspondentemente variáveis ​​ao longo do pino # 10, 11, 12, 13 .

O potenciômetro pode ser convertido em um circuito de montagem LDR / LED, para alcançar um controle de velocidade do pedal sem fricção no veículo.

Pin # 3 serve para determinar a direção para frente e para trás da rotação do motor, ou melhor, a direção da scooter ou do riquixá. Isso implica que agora sua scooter elétrica ou seu riquixá elétrico terão a facilidade de dar ré ... imagine um veículo de duas rodas com ré ... interessante?

Pin # 3 pode ser visto com uma chave, fechando esta chave torna o pino # 3 para o aterramento permitindo um movimento 'para frente' para o motor, enquanto abrindo faz com que o motor gire na direção oposta (o pino 3 tem um resistor pull up interno, então abrindo o switch não causa nada prejudicial ao IC).

De forma idêntica, a chave do pino # 22 seleciona a resposta do sinal de mudança de fase do motor conectado, esta chave precisa ser devidamente ligada ou desligada com referência às especificações do motor, se um motor com fase de 60 graus for usado, a chave precisa permanecer fechada , e aberto para um motor em fase de 120 graus.

Pin # 16 é o pino de aterramento do IC e precisa ser conectado com a linha negativa da bateria e / ou a linha de aterramento comum associada ao sistema.

Pin # 17 é o Vcc, ou o pino de entrada positiva, este pino precisa ser conectado a uma tensão de alimentação entre 10 V e 30 V, sendo 10 V o valor mínimo e 30 V o limite máximo de ruptura para o IC.

Pin # 17 pode ser integrado com o 'Vm' ou a linha de alimentação do motor se as especificações de alimentação do motor corresponderem às especificações IC Vcc, caso contrário, o pino 17 pode ser fornecido a partir de um estágio regulador step down separado.

Pin # 7 é a pinagem 'habilitada' do IC, este pino pode ser visto terminado no aterramento por meio de uma chave, enquanto ele estiver ligado e o pino nº 7 permanecer aterrado, o motor pode permanecer ativado, quando desligado, o motor é desabilitado, resultando na desaceleração do motor até que finalmente ele para. O modo de desaceleração pode parar rapidamente se o motor ou o veículo estiver sob alguma carga.

Pin # 23 é atribuído com a capacidade de 'frenagem' e faz com que o motor pare e pare quase instantaneamente quando a chave associada é aberta. O motor pode funcionar normalmente, desde que esta chave seja mantida fechada e o pino nº 7 seja mantido aterrado.

Eu recomendaria agrupar a chave no pino nº 7 (habilitar) e pino nº 23 (freio) juntos para que eles sejam trocados com uma ação dupla e juntos, isso provavelmente ajudaria a 'matar' a rotação do motor de forma eficaz e coletiva e também permite que o motor funcione com um sinal combinado dos dois pontos.

'Rs' forma o resistor de detecção responsável por verificar as condições de sobrecarga ou sobrecorrente do motor, sob tais situações. a condição de 'falha' é acionada instantaneamente, desligando o motor imediatamente e o IC entrando em um modo de bloqueio interno. A condição permanece neste modo até que a falha seja corrigida e a normalidade seja restaurada.

Isso conclui a explicação detalhada sobre as várias pinagens das pinagens do módulo de controle de scooter elétrico / riquixá proposto. Ele só precisa ser implementado corretamente de acordo com as informações de conexão mostradas no diagrama para implementar com sucesso e segurança as operações do veículo.

Além disso, o IC MC33035 também inclui um par de recursos de proteção embutidos, como bloqueio sob-volatilidade, que garante que o veículo seja desligado se o IC for inibido da tensão de alimentação mínima necessária, e também uma proteção de sobrecarga térmica garantindo que o IC nunca funciona com temperaturas excessivas.

Como conectar a bateria (fonte de alimentação)

De acordo com a solicitação, o veículo elétrico é especificado para funcionar com uma entrada de 60 V e o usuário solicita um conversor de impulso para adquirir este nível mais alto de tensão de uma bateria menor de 12V ou 24V.

No entanto, adicionar um conversor boost pode tornar desnecessariamente o circuito mais complexo e pode adicionar uma possível ineficiência. A melhor ideia é usar baterias de 5nos de 12V em série. Para tempo de reserva e corrente suficientes para o motor de 1000 watts, cada bateria pode ser classificada em 25AH ou mais.

A fiação das baterias pode ser implementada referindo-se aos seguintes detalhes de conexão: