accuspanning naar motorcontroller beperken

Hallo,

Ik heb 2 accu's van 12 volt in serie staan die 2 motoren aansturen. Het probleem is allen dat het voltage > 24 volt. Mijn motorcontroller is gemaakt voor 18 - 24 volt kan maximaal 27 volt hebben (max. 25A).

Wat is de beste manier om de spanning te beperken? Ik vindt het ook best om bijv de spanning te beperken tussen de 18 - 24 volt.

Kan ik bijv (meerdere) tvs diodes gebruiken die trapsgewijs de spanning limiteren?

Zijn een buck controller of pi-filter misschien ook een optie?

Graag wat input van jullie zodat ik weer verder in de juiste richting kan zoeken.

Alvast bedankt.

Wat is het probleem? Een volle 12V loodzuur accu geeft 12.8V, dus met 2 in serie blijf je binnen de 27V. Bij het laden zou je op maximaal 28.8V komen, maar ik denk niet dat de controller daar direct stuk van gaat.

Met filters kun je helemaal niets, een of meer diodes in serie zou kunnen, maar dat is dus zinloos tenzij je het zooitje aangesloten laat tijdens het laden, en dan heb je hele flinke diodes nodig voor 25A.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Lambiek

Special Member

Gewoon je motorregelaar los halen als je de accu's gaat laden. Dan lijkt mij het probleem opgelost.

EDIT:
Welk component bepaalt die max spanning?

[Bericht gewijzigd door Lambiek op 4 september 2013 09:14:00 (20%)]

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ik wil mijn nieuwe motorcontroller mogelijk gaan baseren op de volgende print:

http://www.pololu.com/catalog/product/1451

Deze print maakt gebruik van de volgende driver:

http://www.pololu.com/file/0J504/VNH5019A-E.pdf

Op de productpaginag staat het volgende geschreven:

Operating voltage: 5.5-24 V1. While the overvoltage protection typically kicks in at 27 V, it can trigger at voltages as low as 24 V, so we do not recommend using this motor driver with 24 V batteries, which significantly exceed 24 V when fully charged.

Hierdoor dacht ik dat het misschien nodig is om de spanning te limiteren.

Vervolgens heb ik dit artikel gelezen (ook van pololu):

http://www.pololu.com/docs/pdf/0J16/destructive_LC_voltage_spikes.pdf

Door de combinatie van beide ging ik twijfelen of het verstandig is om deze chip te gebruiken zonder daarbij extra spanning beperkende maatregelen te nemen.

@lambiek: de driver zelf is de "beperkende factor"

Lambiek

Special Member

Okee, los halen tijdens het laden zou ik zeggen.

Even een vraagje tussen door, is het nog gelukt met die andere regelaar.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Dus die mogelijke voltage spike wordt dus voornamelijk veroorzaakt als de accu op een lader wordt aangesloten? Bij normaal gebruik heb je geen last van voltage spikes?

De andere regelaar werkt perfect. Het nadeel is alleen dat hij een relatief groot formaat heeft en een enkele motor aandrijft.

Ik ben op zoek naar een compactere oplossing omdat ik relatief weinig ruimte in mijn voertuigje heb.

Mogelijk dat de eerder genoemde print hiervoor geschikt is.

Lambiek, ik vind dat verkeerd advies. Ze gebruiken een chip/mosfet die tot 24V gespect is. De fabrikant van de printjes waarschuwt expliciet dat 24V een slecht idee is. Gewoon niet doen. Hij is er niet geschikt voor.

Die chip/mosfet heeft een absolute maximum rating van 24V. Ze zeggen dat er dan meetbaar dingen misgaan bij 27V. Maar afhankelijk van de temperatuur en allerlei andere dingen ZOU het wel eens vanaf 24.0V mis kunnen gaan. Dus: Op een mooie winterdag(*) sluit je de boel aan. 25.2V en PAF! weg motorcontroller.

Ik heb even bij polulu en dat datsheet gekeken: het lijkt er op dat het Q1 is die de max spanning beperkt. Niet de grote chip.

Als je wat marge wil hebben, zou ik zeggen: sta toe dat er 28.8V op de accu komt te staan. Dan moet je dus minimaal 5V wegstoken. Een constructie met een zener en een powertor moet kunnen. Maar om nu 30A * 5V = 150W weg te stoken onder de extreemste omstandigheden is weer een beetje klote. Heb je een hele dikke tor voor nodig, en die hebben weer een slechte Hfe. Gewoon op 12V werken, of des noods 3x 6V accus in serie. Of een 5S LIPO pack kopen.

(*) Het zal wel verlopen met de temperatuur. Ik heb geen zin om uit te zoeken of ie nu vaker omlaag komt bij hoge of bij lage temperatuur. Verander "winterdag" in "zomerdag" als de breakdown juist omhoog gaat van koude.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Op 3 september 2013 23:07:17 schreef ICcircuit:
Het probleem is allen dat het voltage > 24 volt. Mijn motorcontroller is gemaakt voor 18 - 24 volt kan maximaal 27 volt hebben (max. 25A).

@ rew,
Ja dat kan, maar ik ben hier van uit gegaan. Ik heb eerlijk gezegt niet verder gekeken, er van uit gaande dat de TS wel weet waar hij mee bezig is.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Misschien een idee om een spanningsregelaar van een auto of motorfiets ertussen te plaatsen, eventueel twee in serie zodat je een 24V regelaar krijgt? In feite is dat een hele dikke zenerdiode.

De motorregelaar van de TS heeft een "absolute max" van 24V.

Veel dingen waar "24V" op staat zijn 24V +/- 10%. Of "bedoeld voor bedrijf op 12 loodaccu-cellen-in-serie", dus voor "20 tot 28.8V" (die 20V is niet goed voor je loodaccu, maar veel apparaten blijven werken).

Dus van zo'n "24V regelaar" mag je verwachten dat ie tussen de 24 en de 28V maakt. Of 24V+/- 10%. Ik ken die dingen niet in de praktijk, maar die 24V regelaar is daar dus niet voor gemaakt.

Die 24V moet je lezen als "max 20V" als je wat marge neemt. Dat betekent dus dat je hem prima op een laptop 19V voeding kan gebruiken. Je kan de laptopvoeding nog iets in spanning opschroeven tot iets boven de 20V. Maar om 1V transients aan te kunnen moet je onder de 23V blijven.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op zich is dat best een leuk IC; intern beveiligd tegen bijna alles wat je zou kunnen doen om hem te slopen (afgezien van mechanische schade), met een typische Rdson van 18 milliohm voor 1 high-side en low-side switch samen.

Farnell heeft hem niet, maar bij Mouser kost hij maar 7.22 euro per stuk. De absoluut maximale spanning is 41V, maar de overspanningsbeveiliging grijpt in bij minimaal 24V (typical 27 V).

Hij zal dus niet direct stuk gaan bij 28.8V, maar hij zal wel dienst weigeren.

Waarom ze besloten hebben het ding zo te begrenzen, in plaats van een paar volt meer toe te staan, als hij het blijkbaar wel aan kan, is me een beetje een raadsel. Nu is hij net niet bruikbaar op 24V systemen.

Het is ook wel jammer dat hij wat lastig te verwerken is als hobbyist, aangezien hij 3 verschillende koelvlakken heeft aan de onderkant.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

TS kan dus beter een andere controller zoeken ?

http://www.pololu.com/search/compare/82 , daar zit toch wel iets beters tussen ?

[Bericht gewijzigd door Shiptronic op 9 september 2013 23:04:50 (47%)]

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

De HB-25 lijkt me wel geschikt, naar die is ook gelijk een stuk groter.

De controller met de VNH3SP30 mag tot 36V hebben, terwijl op de website van pololu staat dat.dat 16V is; dat lijkt me een typfout.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Hallo Allen,

Bedankt voor het meedenken!! :)

De VNH3SP30 kan volgens de fabrikant 36 volt hebben. Pololu heeft alleen de volgende opmerking op hun site geplaatst (http://www.pololu.com/catalog/product/705):

*Manufacturer specification. In our experience, shoot-through currents make PWM operation impractical above 16 V.

Ik weet niet wat hiervan de oorzaak zou kunnen zijn? En of dit te beperken is?

Ik weet dat er voldoende andere controllers beschikbaar zijn die wel aan de specificaties voldoen. Maar juist deze oplossing lijkt mij ideaal. Een single chip solution met goede specs! Ander voordeel is de kleine footprint die met deze chip is te bereiken (t.o.v. traditionele FET gebeseerde bordjes).

Misschien is een combinatie van bijv 6 volt accus of 11.1V LIPO's wel de oplossing. Ik was gewoon benieuwd of het met 24 volt ook zou lukken (met de nodige aanpassingen) :)

Tja. Hang een 1W led aan de basis van een powertor (2N3055 of zo). Emitter aan belasting (dit keer de regelaar). collector aan de accu.

Zo!

Bedenk wel dat dit nu niet meer hufter-proof is. Zo kan volgens mij de motor terug gaan leveren naar de voeding van de regelaar.

(stel even dat je er iets-wat-rijdt van maakt...) Stel je rijdt 24km/u bij 24V op de motor. Stel je neemt vrij plotseling gas terug, waarbij je uiteindeilijk 12km/u gaat rijden. De motor gaat nu proberen energie terug te leveren naar de voeding van de stuurprint. Zit die direct op een accu, dan lever je wat terug, niks aan de hand. Zitten daar alleen een paar condensatoren, loopt de spanning snel op.

Zet je nu een diode van de accu naar de voeding van de regelaar, maar dan in normaal bedrijf in sper, kan de spanning niet te ver oplopen. Maar wat er gebeurt als /dan/ de overspannings beveiliging in werking treed weet ik niet....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Dan gebeurd er volgens mij weinig spannends; de open-klem spanning van de motor is altijd lager dan de accuspanning, aangenomen dat je hem niet extern aandrijft op een hoger toerental dan hij zelf kan halen. Zodra diode in geleiding gaat, zal de motordriver een overspanning zien en de MOSFETs gaan sperren. De resterende motorstroom zal daardoor door de body diodes en de anti-parallelle diode gaan lopen, totdat de spoelen ontladen zijn (een fractie van een seconde). Wat er daarna gebeurd is iets lastiger; omdat de motor stroomloos is, zal de spanning op de driver zover afnemen dat deze weer ingeschakeld wordt. Daardoor kan de motor weer stroom terug gaan leveren, waardoor de driver weer uit gaat, enz. Ik verwacht niet dat er direct iets stuk zal gaan.

Alsnog vind ik het een waardeloze oplossing, maar ik snap dat het interessant is om zo'n klein IC te kunnen gebruiken. Ik verwacht echter dat de vermogenstransistor met de koeling die daarvoor nodig is, niet veel kleiner zal zijn dan een goede motordrivers met discrete MOSFETs.

Wat betreft die VNH3SP30 driver; ik kan me bijna niet voorstellen dat het ding het echt niet doet, gezien mijn ervaring met de producten van ST. Hoewel ik het ding zelf niet ken, en er zelf uiteraard niet bij was, zou ik toch vermoeden dat dat een gevalletje "user error" was.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 10 september 2013 18:27:56 (12%)]

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Volgens mij als je hem PWMt wordt de inductie van de motor gebruikt in een step-up configuratie..... Dat hangt er een beetje van af wat je doet in de "off" tijd. Als je dan probeert de spoel kort te sluiten, om de stroom zo veel mogelijk te laten doorlopen, gebeurt dit niet. Maar dat is juist als je het gewenste toerental bereikt hebt ongunstig..... Wacht... Deze step-up vind pas plaats als je beide actieve mosfets van je H-brug los gooit in de Off-tijd. Inderdaad gebeurt er weinig als je 1 van die mosfets aan laat. Maar weet jij wat de maker van de stuurchip besloten heeft om te doen?

Als je het wil/kan simuleren, modelleer de motor als een spoel-met-kleine-serieweerstand, met in serie een hele hele grote condensator (parallel met een redelijke weerstand). In het onderhavige geval is de grote condensator ongeveer 7.7F, en die weerstand ongeveer 4 ohm. Dat onder de aanname dat je een fiets aandrijft die 1km/u per volt gaat rijden. De condensator bevat de 1.2kJ aan kinetische energie bij 5m/s rijsnelheid. Die 4 Ohm is de rij/rolweerstand van de fiets: ongeveer 80W bij 5m/s. Die 4 ohm weerstand klopt alleen "rond de 5m/s". Die weerstand neemt toe naarmate de snelheid afneemt.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op zich heb je gelijk, maar daar wordt pas een probleem als je de accu zou afkoppelen terwijl de motor stroom voert en je blijft schakelen, terwijl de buffercondensators te klein zijn in verhouding tot de energie die magnetisch wordt opgeslagen in de motor.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken