Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Elektrokart Konzept: Motor und uC


von AlexB (Gast)


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Hallo Forengemeinde,

ich würde gern ein elektrisch angetriebenes Kart (auch für Erwachsene) 
als Hobbyprojekt realisieren. Die Batterie (Lithium-Ion) sollte eine 
Gesamtspannung von 48V oder 60V haben, je nach Strombedarf würde ich 
mehr Zellen parallel schalten. Für das Batteriemanagement würde ich 
ASICs per SPI-Kommunikation abfragen, also z.B die Messwerte für die 
Zellspannungen und den Stromwert, um den SOC zu ermitteln.

Aktuell bin ich noch in der Konzeptphase und frage mich unter anderem:

1. Beim Antrieb hatte ich auf ein paar Anregungen gehofft, also der 
Motor der alten Waschmaschine ist vermutlich zu lasch. Was macht hier 
Sinn? BLDC? Die Kosten sollte möglichst nicht völlig aus dem Ruder 
laufen, aber Spaß sollte es hinterher schon machen.

2. Um die Platine weniger komplex werden zu lassen, dachte ich an einen 
NXP S32M. Der Controller hat bereits Spannungsregler, MOSFET Gate driver 
und CAN-Transceiver integriert. Eine meiner Fragen ist, ob ein 
Mikroprozessor für eine smoothe Ansteuerung ausreichend ist? Ich habe 
öfters gehört das für Inverter, DCDC-Wandler usw eher FPGA eingesetzt 
werden.

Später kommen sicher noch einige Fragen, insbesondere zur Auswahl der 
Transistoren und einer ausreichenden Kühlung.

Schon im Voraus: Danke für eure Zeit.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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AlexB schrieb:
> Was macht hier
> Sinn? BLDC? Die Kosten sollte möglichst nicht völlig aus dem Ruder
> laufen, aber Spaß sollte es hinterher schon machen.

Ich würde einen 24 Volt DC-Reihenschlussmotor einsetzen, der hat das 
maximale Anfahrdrehmoment und bringt damit am meisten Spaß.

AlexB schrieb:
> Um die Platine weniger komplex werden zu lassen

Gar keine Platine verwenden. Einfach den Motor während der Fahrt 
wahlweise an einer 12V oder 24V Batterie anschliessen, das kann man mit 
einem leistungsfähigen Zweistufenschalter am Fahrpedal machen, oder über 
ein Schütz.

https://www.youtube.com/watch?v=C5lp3fP1WKo

von Stefan F. (Gast)


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Solange der Motor noch nicht feststeht macht es meiner Meinung nach 
wenig Sinn, über die Steuerung nachzudenken.

Ich habe eine Ausbildung und danach viele Jahre Hobby-Erfahrung in 
Elektronik. Dennoch würde ich da lieber auf fertige Komponenten 
zugreifen. Denn Leistungselektronik sind keine Kleinigkeiten, die man 
sich mal eben so aus dem Ärmel schüttet. Solche Sachen entstehen nicht 
auf dem Steckbrett.

von Luca E. (derlucae98)


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AlexB schrieb:
> Beim Antrieb hatte ich auf ein paar Anregungen gehofft

Wir haben für unser E-Kart 24V Motoren verwendet. Solche, die man auch 
in E-Scootern findet: 
https://www.ebay.de/itm/Unite-Elektro-Motor-24V-250W-MY-1016-E-Fahrrad-fur-E-Scooter-E-Roller/112815826572?hash=item1a4458e68c:g:7bIAAOSwWWpZyM6o

Angetrieben werden diese von zwei Optima Yellowtop 75Ah. Als Mosfets 
kommen IXFN360N10T zum Einsatz (Zwei Motoren, je Motor einen).
Angesteuert werden die Mosfets von einem Arduino.

Die Kühlung der Mosfets und der Freilaufdioden erfolgt über das Chassis.

Beitrag #5319701 wurde vom Autor gelöscht.
von Drums (Gast)


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Die dem Fahrpedal zugrundeliegende Mechanik sieht aus wie eine 
Fußmaschine eines Schlagzeugs. Cool, auf die Idee muß man erst mal 
kommen. Aber zielführend, denn bühnenfeste Mechanik ist in erster 
Näherung schon mal einigermaßen straßenverkehrstauglich. Aber mit einem 
gegenläufigen Doppelpoti (Stand der Technik im Automotive-Bereich) mit 
Plausibilisierung im Steuergerät würde ich mich auf einem solchen 
Vehikel doch etwas wohler fühlen.

von AlexB (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Gar keine Platine verwenden. Einfach den Motor während der Fahrt
> wahlweise an einer 12V oder 24V Batterie anschliessen

Danke für den Tipp. Das wäre vom Aufwand und den Kosten vermutlich ein 
besserer Weg. Aber ich wollte gerne auch in Themen etwas lernen, die 
aktuell häufig auf dem Arbeitsmarkt angefragt werden 
(Batteriemanagement, Ansteuerung Elektromotoren, ...) und evtl auch die 
oder andere Sachen zu Themen wie Platinenlayout.

Der Controller kann auch gerne ein sehr günstiger MSP430 werden. Ich war 
mir nur nicht sicher, ob die Rechenleistung ausreicht, weil ich öfter 
hörte FPGA werden heutzutage aus Effizienzgründen bevorzugt. Zudem 
brauche ich bei einem MSP430 dann noch einen Schaltregler usw und lande 
bei einem ähnlichen Preis verglichen mit einem NXP S32M.

Aber ihr habt sicherlich recht, erst sollte man den Motor wählen, und 
dann schauen welche Rechenleistung, wieviel Speicher usw ein guter 
Regelalgorithmus benötigt. Die Wahl der Transistoren ist da ja nicht 
unwichtig. Nun bin ich gerade bei Elektromotoren und Transistoren nicht 
so fit, darum auch dieses Hobbyprojekt. Welche Motoren haben eine hohe 
Leistung bei vergleichsweise geringen Gewicht? Formula Student setzten 
gewöhnlich auf permanenterregte Synchronmaschinen. Wenn möglich würde 
ich gerne in der Spannungsklasse bis 60V bleiben und dickere 
Kabelquerschnitte nehmen.

von AlexB (Gast)


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Luca E. schrieb:
> Wir haben für unser E-Kart 24V Motoren verwendet. Solche, die man auch
> in E-Scootern findet: Ebay-Artikel Nr. 112815826572

Interessant. Habt ihr die Beschleunigung oder Spitzengeschwindigkeit 
gemessen? Ich dachte eher an etwas zwischen 2 und 10kW.

Über deinen Link habe ich z.B. diesen Motor für 93€ pro Stück gefunden:

Elektro Motor mit Halter:
Modell: MY1020
Voltage: 48V DC
Rate Speed: 2800RPM
Rated current: 28A
Output: 750W
passende Kette 35H

Davon 2 Stück, oder evtl sogar 4, könnten schon ordentlich Spaß machen, 
oder?

von AlexB (Gast)


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Ich habe gerade zu BLDC diesen sehr interessanten Link gefunden:

https://www.microchip.com/design-centers/motor-control-and-drive/motor-types/bldc

von Motorice (Gast)


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Wenns was aus dem 2 stelligen kW bereich sein sollte, dann hol dir doch 
sowas

https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.de%2Fulk%2Fitm%2F253320347039

Da ist die le schon mit dabei. Nur die ansteuerung ist nicht grade 
trivial da proprietäre Can kommunikation.

von Walta S. (walta)


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Ebike Motoren. Schau mal unter conversion kit nach - da gibt es gute und 
funktionierende Komplettsets.

Walta

von Luca E. (derlucae98)


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AlexB schrieb:
> Interessant. Habt ihr die Beschleunigung oder Spitzengeschwindigkeit
> gemessen?

Die Spitzengeschwindigkeit liegt bei etwa 25km/h.
Die Beschleunigung ist durch einen Sanftanlauf per PWM begrenzt.

von AlexB (Gast)


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Motorice schrieb:
> Wenns was aus dem 2 stelligen kW bereich sein sollte, dann hol dir doch
> sowas

2stellig? Ich dachte Lichtmaschinen bringen 2 bis 3kW.

Aber der Vorschlag mit den ebike conversion kits war gut. In China gibt 
es wie immer viel, z.B.:

48/60V 1.1kW für 35€:
http://m.1688.com/offer/550213001424.html

48/60/72V 4kW für ca 270€:
https://www.uumotor.com/webstore/10-inch-4000w-electric-motorcycle-hub-motor

von Motorice (Gast)


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Der Pressemeldungen zu folge hat das ding 12kW. Is n Startergenerator, 
der auch motorbetrieb kann und mit 48v arbeitet.

Aber ich hab noch keine weiteren technischen daten, als das, was in der 
Presse war.

von Rolf M. (rmagnus)


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Walta S. schrieb:
> Ebike Motoren. Schau mal unter conversion kit nach - da gibt es gute und
> funktionierende Komplettsets.

Da braucht man dann aber ein kräftig übersetztes Getriebe, denn sonst 
geht's nur im Schneckentempo voran. Schließlich hat so ein Fahrrad ein 
wenig größere Räder als ein Kart. Außerdem dürfte die Leistung etwas 
schwach sein.

von Walta S. (walta)


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Diese Motoren gibt es für viele verschiedene Durchmesser. 250, 500 und 
1000 Watt sind Standard. 1500 hab ich auch schon im finanzierbarem 
Bereich gesehen. Die 250 Watt Version ist übrigens meistens die 
teuerste.

Walta

von Rene K. (Gast)


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lol...10Kw sind mehr als genug...
https://www.youtube.com/watch?v=RTdbjXOa-BU

von AlexB (Gast)


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Rene K. schrieb:
> lol...10Kw sind mehr als genug...
> Youtube-Video "Neurotikart II - First Ride"

Wenn es nur um das Prinzip gehen würde, könnte ich auch ein 
Spielzeug-Auto aufbauen.
Es geht aber auch um den Spaß. Das entsprechende Privatgelände ist 
vorhanden.

Hab bei Taobao noch einen 10kg leichten 3kW 48V BLDC Radnabenmotor von 
QSMotor für ca. 200 Euro gefunden. Man könnte mit 2 anfangen und 
optional 2 nachrüsten.

Bei den Batteriezellen habe ich viel gutes von der folgenden Zelle 
gelesen (häufig sogar mehr Kapazität und lange Lebensdauer):
Panasonic NCR18650B Li-Ionen Akku 3,7V 3400mAh 50g 5€ inkl. Cardiocell 
4er Akkubox

14 in Serie (48V) und 4 parallel pro Motor, damit peak 80A kein Problem 
sind. Macht 13.6 Ah, also grob 0.65 kWh pro Motor.

von Der Andere (Gast)


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AlexB schrieb:
> Aber ihr habt sicherlich recht, erst sollte man den Motor wählen,

Mabn sollte erst mal ein kart haben das mechanisch stabil genug ist. Und 
dann leistungsfähige Bremsen.
Wenn man das hat kann man sich über die max. Motorleistung Gedanken 
machen.

Hast du das denn? Bilder?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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AlexB schrieb:
> Hab bei Taobao noch einen 10kg leichten 3kW 48V BLDC Radnabenmotor von
> QSMotor für ca. 200 Euro gefunden. Man könnte mit 2 anfangen und
> optional 2 nachrüsten.

Dann brauchst du ein elektronisches Differential mit Lenkwinkelsensor. 
Das ist nicht ganz simpel - von der 3kW BLDC Elektronik mal abgesehen. 
Besser sind 2 24V DC Motoren, die du in Reihe schaltest - damit ist das 
Differentialproblem gelöst.
Übrigens fährt der Kewet (Leergewicht etwa 900kg) mit einem 8kW Motor 
über 80km/h, 6kW für ein Kart sind also schon verdammt viel. Ich denke, 
der Spass fängt so ab 1kW an.

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> 6kW für ein Kart sind also schon verdammt viel.

Die Karts auf Kartbahnen habbn so 6-9 PS. Und die gehen gut ab.

Renncarts haben zwischen 15 und 30 PS.

Ich bin mal ein Kart mit einem 16 PS V2 von Briggs und Stratton 
gefahren.
Damit konntest du auf Teer oder Beton auf der Stelle Kreisel drehen.

Wenn man jetzt bedenkt daß E Motore deutlich bessere Drehzahl-Drehmoment 
Verläufe haben dürften 4kW schon dicke für viel Fahrspass ausreichen.

von Karl (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Dann brauchst du ein elektronisches Differential mit Lenkwinkelsensor.

Wozu? Es muss ja nicht immer Torque vectoring für optimale Agilität 
sein. Die Motoren sind dich nicht auf Drehwinkel geregelt sondern auf 
Drehmoment. Drehzahl und Winkel stellen sich selbst ein.

Was übersehen wir?

von Bernd K. (bmk)


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Hier mal was zum Stöbern...

http://shop.mat-con.net/

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Der Andere schrieb:
> Wenn man jetzt bedenkt daß E Motore deutlich bessere Drehzahl-Drehmoment
> Verläufe haben dürften 4kW schon dicke für viel Fahrspass ausreichen

Nicht nur das - E-Motoren kann man auch kurzzeitig enorm überlasten, bis 
zum vierfachen sind da locker drin.

von Motorice (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Nicht nur das - E-Motoren kann man auch kurzzeitig enorm überlasten, bis
> zum vierfachen sind da locker drin.

Naja, was man hald unter überlasten versteht, und ob dieser Fakt nicht 
auch schon von den Marketingabteilung ausgeschlachtet worden ist...

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