Moins, ich überlege aus einer 12V Solarinselanlage einen 48V-Elektro Scooter zu laden. Das heutige Problem ist der 220V AC "Umweg", der 2x Verluste macht und das AC-Ladegerät aus China einfach nicht gut ist. Ich dachte mir, es müsste doch eine Step-up Schaltung mit gutem Laderegler für die 4x12V Akkus - demnächst evtl. auch LiPos geben, damit man auf DC bleiben kann, ohne dabei min. 20% der Leistung, die vorhanden ist, dabei in Wärme zu verballern. Die aktuellen Werte sind: 3x12V parallel an der Solaranlage mit ca. 300Ah Kapazität und der Roller hat 4x12V mit 40Ah Zellen an Bord. Das aktuelle Ladegerät lädt mit bis zu 5A bei ca. 58V Ladespannung, die dann etwas abfällt, wenn Sättigung erreicht wird (54V Ladeschluss). Dabei würde ich sogar mit etwas weniger laden - also z.B. 2-3A über Nacht, bzw. einstellbar "langsam/schnell" den Ladevorgang etwas beschleunigen können, wenn ich es mal eilig habe und nicht 7-8h auf die Volladung warten will. Für die Akkus gibt es auch AC-Schnellladegeräte, die mit bis zu 10A ca. 1-2h erreichen, aber das sehe ich eher schädlich für die Bleier an und sollte die Ausnahme bleiben, aber als Design-Oberkante fände ich das schon interessant - z.B. Wahl der Ladezeit 1-10h bzw. 10A bis 1A indirekt proportional :-) So wie ich das sehe, sind das sowieso zwei unterschiedliche Themen: Die 12V -> 48/58V step-up Regelung bis Leistung bis ca. 500W und das eigentliche Akkuladegerät, das mit dem Scooter arbeiten muss (eher standard). Das Erstere ist primär interessant. danke für etwaige Tipps, Vorschläge, Links, etc. Gruß, Kurt
Hi, also grundätzlich ist dein Vorhaben kein Problem. Entweder du nimmst ein Schaltregler IC oder n µC. Ich würde eher n µC nehmen, biste einiges flexibler. Also ~58V @ 10A macht 580W Ausgangsseitig. 580W Ausgangsseitig macht Eingangsseitig einen Strom von ~50A. Das is schon ne Hausnummer. Sowohl fürs Layout und als auch für die Drossel. Aber machbar. Bei 58V@2A macht das angenehme 10A Eingangsseitig. Du musst natürlich einen Stromregler unterlagern damit du den Ladestrom im Zaum halten kannst. Bei den Strömen würde einen LTSR-6 mit 2 Windungen nehmen. Oder wenn das Budget knapp ist n Shunt. Ich würde dir zusätzlich noch zur Synchron-Topologie raten (also Low- und Highside MOSFET), daruch entstehen geringere Verluste als mit Diode und die Regelung wird auch einfacher da der Strom nicht mehr lückt. Knut
Hi Knut, danke für die Tipps, leider bin ich bei den Grundschaltungen dafür noch etwas unbedarft. Ich kenne mich mit den MOSFETs ganz gut aus und die Anlage ist prinzipiell für DC->AC Wandlung bis 200A dimensioniert, daher würde das schon gehen, aber bei Begriffen wie "Stromregler unterlagern" oder wie die Schaltung mit einem Shunt anstatt von ?? was genau aussieht. Wenn Du mir eine grobe Vorstellung gibst, wie das aussieht, dann dimensioniere ich das mal und schau mal, wo wir bei den Kosten grob liegen, denn über AC funktioniert das Ganze auch - der Wechselrichter zieht bei 5A Ladestrom aktuell ca. 30A aus den Akkus. Es geht, aber wie gesagt, es ist sehr verlustbehaftet - und jetzt kommen die sonnenarmen Monate, da wäre es schon gut, wenn ich mit dem E-Scooter noch etwas länger fahren könnte :-) viele Grüße, Kurt
Ok, habe selbst was über den LTSR-6 herausgefunden. Das ist ein Sensor zur Strommessung für einen µC, der bis 6A über bis zu 3 Windungen per Halleffekt messen kann. Der output ist 2,5V analog abhängig vom gemessenen Strom an einem A/D-Port anzuschliessen, damit wir damit den aktuellen Ladestrom überwachen können. Kapiert :-) Die "Synchron-Topologie" mit den MOSFETs würde mich auch noch interessieren. Ich kenne für Step-Up Schaltungen einen gute Seite mit Speicherspule: http://www.sprut.de/electronic/switch/up.htm (ich hoffe mal, dass ich hier links posten darf..) Allerdings schafft diese Schaltung nur 20-30V aus 12V zu zaubern.. Mir ist auch klar, dass es fertige IC-Schaltungen gibt, die aus 12V -> 48V machen, aber auch die schaffen selten meine Leistungsanforderungen, noch gute Wirkungsgrade. gruß, Kurt
Moin, guck mal hier: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html So sieht ein Aufwärtswandler (vereinfacht) aus. Wenn du jetzt die Diode gegen einen MOSFET ersetzt und die Beiden abwächselnd (z.B. 80%/20%) dann hast du einen Synchron-Boostconverter. Aber dir fehlen, wie selbst geagt, noch ein wenig die Grundlagen. Daher rate ich dir lieber zu einem fertigen IC, leider kann ich dir ausm Stand keins nennen. > der Wechselrichter > zieht bei 5A Ladestrom aktuell ca. 30A aus den Akkus. eta = 5*58/12*30 = ~80%. 10%-15% Mehr sind ohne Umweg über AC drinnen. Sprut seine Schaltung hat halt noch die Diode die für erhebliche Verluste sorgt. Grunsatzlich lässt dich diese Schaltung mit leichter Modifikation Synchron aufbauen: Wenn man die MOSFETs die zum Abschalten der Batterie (was übrigens wegen der internen Body-Diode nicht funktioniert) einfach parallel zur Diode anschließt. Drain an die Anode, Source an die Kathode schließen Diode MOSFETs die Diode kurz und der Strom kommutiert über die Drain-Source-Strecke, was deutlich weniger Verluste verursacht. Die Ansteuerung dieser MOSFETs über einen 3,3k istz zwar nicht optimal, aber erstmal ok. Wenn man den Ausgangsspannungeteiler (8,2k/1k) etwas abändert liefert der auch deine knapp 60V. Knut
Hi, Knut: der Link ist ja voll genial! Danke dafür. Damit werde ich jetzt etwas experimentieren, wie das so funktioniert. Verstehe ich das richtig, dass dabei immer eine gepulste Spannung entsteht (die aus der Speicherspule halt zyklisch ensteht), oder? Gruß, Kurt
Kurt K. schrieb: > Verstehe ich das richtig, dass dabei immer eine gepulste Spannung > entsteht (die aus der Speicherspule halt zyklisch ensteht), oder? Joa, kann man so sehn. Man lädt halt die Drossel auf (Strom steigt an) und entlädt diese Ladung (Strom fällt ab) in den Ausgangskondensator => Spannung steigt an. Ich würde erstmal Sprut`s Schaltung nachbauen und damit etwas spielen. Jedoch nicht mit ner Batterie (sind böse niederohmig) sonderm mit nem Netzteil das eine sinnvoll eingestellte Strombegrenzung (1-2A) hat. Beim Ausgangskondensator nicht mit Spannungsfestigkeit geizen, sollte etwas mit dem Feedback des Reglers nicht stimmen dreht der dir die Spannung auf über 200V. Knut
Hi, merci für den Tipp. Ich habe ein Labornetzteil, an dem ich das ausprobieren werde. Evtl. könnte man auch zwei Spulen gegentakten, die dann "sich ergänzende" Pulse erzeugen, die man zu eine fast glatten (oder durch Kondensatoren glättbare) DC-Spannung kombinieren kann? Gruß, Kurt
Ja, das nennt sich dann Multiphase. Jede Grafikkarte macht das so. Man hat im Prinzip mehrmals die gleiche Schaltung die dann Phasenverschoben pulst. Bei 20kHz und 3 Phasen sind das dann 16.67µs Versatz. Daruch reduziert man den Ripplestrom um 1/3 da sich die Ströme überlagern. Muss man halt mal gucken wie man einem analogen IC einen Phasenversatz so genau beigringen kann. Knut
Ich denke, wenn man die PWMs genau abstimmt, dann sollte das doch machbar sein. Ich habe allerdings noch überhaupt kein Gefühl für die Frequenzen, die man hier typischerweise benutzt. In der Aufwärtswandlerschaltung auf der Website entstehen ja immense "Id" Ströme... die verwirren mich noch etwas. Gruß, Kurt
Kurt K. schrieb: > In der Aufwärtswandlerschaltung auf der Website entstehen ja immense > "Id" Ströme... die verwirren mich noch etwas. Wieso? Das ist der Strom, den die Dioden während des Entladens der Induktivität führt. Deshalb ist es angebracht hier anstelle einer Diode die bei diesen Strömen sehr hohe Verluste erreicht, einen MOSFET zu nehmen. > Ich denke, wenn man die PWMs genau abstimmt Wie? Mit nem µC kein Problem, aber analog nicht so einfach... > Ich habe allerdings noch überhaupt kein Gefühl für die > Frequenzen, die man hier typischerweise benutzt. Hier muss man etwas abwägen, hohe frequenz bedeutet geringeren Ripplestrom, aber mehr Schaltverluste. Bei 20-30kHz biste gut aufgehoben. Knut
Angehängte Dateien:
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4xSpulen.png
48 KB -
4xSpulen-Diag.png
16 KB
So stelle ich mir das jetzt mal prinizpiell vor - aus: http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3425f.pdf Die nehmen gleich 4 Spulen zeitversetzt bei 1Mhz Takt (das ist echt so schnell, wg. der kleinen Spannungen, nehme ich mal an). Habe auch andere Schaltungen gesehen, die über 2MHz takten. Da wird das mit dem Zeitversatz schon durchaus spannend... Aber ich habe von 13V -> 58V und höheren Strömen durchaus große Hürden zu nehmen. Mal sehen, wie ich das anstellen soll. Gruß, Kurt
evtl. macht der sogar das was ich suche: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/lineartechnology/1680fa.pdf Hm, muss ich mal genauer studieren.. :-) .kurt
Kurt K. schrieb: > Aber ich habe von 13V -> 58V und höheren Strömen durchaus große Hürden > zu nehmen. Nöö, so schlimm is es nicht. > So stelle ich mir das jetzt mal prinizpiell vor - aus: So is richtig. > Die nehmen gleich 4 Spulen zeitversetzt bei 1Mhz Takt (das ist echt so > schnell, wg. der kleinen Spannungen, nehme ich mal an). Da dürfte der Ripplestrom sehr klein werden, habs jetzt nicht nachgerechnet. Kurt K. schrieb: > Da wird das mit dem > Zeitversatz schon durchaus spannend... Naja, bei 2MHz und 4 Phasen sinds dann 125ns. Das dürfte mit diskreten Bauteilen unmöglich werden. Knut
Gute Hinweise gibt's auch hier für die Grundlagen: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html So langsam verstehe ich, worauf's ankommt. .Kurt
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