avatar_Wector

Boost или buck - "коробка передач" для МК?

Автор Wector, 10 Янв. 2013 в 14:06

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Wector

Можно ли использовать повышайку или понижайку напряжения батареи, как косвенную коробку передач? Этакий элегантный и бесконтактный вариант передачам на великах с "циклоном". Реализуя тем самым и скорость и тягу с хорошей эффективностью работы всей системы.
Хотелось бы доподлинно понять, может ли МК стать эффективно во широком диапазоне скоростей.

К примеру самый простой вариант - 2х ступенчатый.
Возьмем некий МК упрощенно с К=1,2 (отношение Вольт/кмч - тяговый).  Батарея - 36 В, максималка, грубо, будет ок. 30 км/ч.
И есть нормальный Буст (импульсный синхронный повышатель с КПД 97%, не модульки).
В режиме прямого пропускания - на выходе он не повышает - имеем 36 В без потерь, это первая передача, на ней можно резво стартовать, ехать спокойно в крутую горку, без особых издевательств для мотора.
А когда на трассе надо быстрее, включаем буст ("вторая передача") - напряжение скажем в 2 раза выше - 72 В, максималка - ок. 60 км/ч. Естественно буст на 2 кВт рассчитан.

Правильно ли я понимаю, что у МК наивысшее КПД (полочка, горб) - при оборотах близких к максимальным при неком напряжении питания?
Тем самым вариант с такой КПП будет гораздо эффективнее на низких скоростях и в гору, чем при одном питании 72 Вольт (батарея без буста) этого же МК.
При высоком напряжении, для обеспечения равной тяги на низких скоростях потребуются бОльшие фазные токи, что будет греть мотор?

И что будет с рекуперацией, если буст умеет замыкать вход-выход когда надо? Как будет происходить рекуперация, при торможении, если батарея 36 В, а контроллер только что работал с 72 В и велик едет скажем с 60 км/ч?
Сверхкомпактная зарядка https://electrotransport.ru/index.php?topic=43983.msg1021625#new
"Крутизна" на траекторию полета пули не влияет.

mr.Dream

Понижайка.
Во первых, роль самой понижайки играет контроллер. В качестве накопительного дросселя - сами обмотки мотора.
Далее, эффективность всей системы зависит от тепла в обмотках. С ростом тока тепловыделение растет квадратично.
Сила тока прямопропорционально крутящему моменту, а значит увеличивая нагрузку мы неизбежно теряем в КПД, увеличивая нагрев.

Повышайка.
Если "разогнать колесо" в разумных пределах, ничего не случится. Но увеличивая скорость ТС, увеличивается сопротивление воздуха, а значит будет расти и нагрузка на мотор. Следствие - повышеное тепловыделение, низкий кпд. Чтобы не сжечь - контролировать.

Считаю, что эффективно было бы использовать повышеное напряжение, уменьшая диаметр клеса. Выиграем в динамике за счет меньшего плеча. Нагрузка на мотор впадет, а значит нагрев тоже. Правда ток ХХ увеличится :) Нужно как то преодолевать сопротивление магнитов, перемагничивание сердечника :)

KrOeNeN

А что если просто сделать переключатель АКБ который батарею 72V 10 Ач делит на 2 и превращает так сказать легким движеньем руки в 36 20 Ач ) Естественно 36 постоянный рабочий режим. а 72 на больших скокростях. и никаких Бустов  :eureka:

powersupermax

Отличная тема.
на ES я кстати такую тему уже поднимал,
меня посылали в ебайк симулятор, говоря что понижение напряжения не даёт улучшения тяги на низах,

однако мой личный тест говорит другое - на 40V с места в ту же горку тянет увереннее, чем на 66V, на которых вообще просадка чуть ли не до отключения. Т.е. разница ощутима невооружённым взглядом. Т.е. с повышением напряжения - выше планка эффективных оборотов МК, а значит на низах еще меньше КПД.
Причём горка такая, что 5% газульки топит уже на максимум, чтобы набрать оборотов. Так что контроллер не играет никакой роли понижайки.

В идеале бы такой контроллер , к которому подключаются ячейки батареи силовыми кабелями, а скорости будут путём автоматического последовательного соединения ячеек , ввиде ведра мосфетов) причём, чтобы у каждой ячейки был ваттметр, который бы следил, сколько осталось в каждой ячейке, для равномерной растраты энергии.
Храни ноги в тепле, а литий в холоде.
THE LIPO RULES. NEVER ABOVE 4.3V NEVER BELOW 2.7V DON'T PUNCTURE

mr.Dream

Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 14:33
на 40V с места в ту же горку тянет увереннее, чем на 66V, на которых вообще просадка чуть ли не до отключения.
Так может дело в просадке? А не в вольтаже. Поставте батарею, такую чтобы не проседала. Тогда сообщите результат )

AntonSagdakov

Если сравнивать вариант на 36 вольт питания + повышающий преобразователь и 72 вольта напрямую, то разница в итоговой эффективности мотора будет ничтожна. При одном и том же фазовом токе, входной ток от 72 вольт будет почти в два раза ниже, потому что выходные каскады и индуктивность обмоток - это как раз довольно эффективный понижающий преобразователь (эффективность, конечно, очень зависит от самого МК).
Плюс к этому, если ограничивать именно фазный ток при 72 вольтах на том же уровне, который допустим на 36 вольтах, то получается довольно широкий диапазон с постоянным моментом без какого-либо фатала для мотора. Ну, разумеется, что при переключаемом преобразователе - это два горба, а не сплошная площадка на графике. Еще плюс к этому, на 36 вольт + преобразователь, ток батареи будет почти в два раза выше в среднем, чем на 72 батарее напрямую, при равной емкости батареи (в Ватт*час, а не А*ч!) пробег на 72 вольтовой батарее будет выше из-за меньшего снижения фактической емкости на больших токах.

Грубо говоря, если повышающей преобразователь - это коробка передач для МК, то просто постоянные 72в - это вариатор :)

powersupermax

Цитата: mr.Dream от 10 Янв. 2013 в 14:38
Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 14:33
на 40V с места в ту же горку тянет увереннее, чем на 66V, на которых вообще просадка чуть ли не до отключения.
Так может дело в просадке? А не в вольтаже. Поставте батарею, такую чтобы не проседала. Тогда сообщите результат )
просадка тяги. 66V - это 25C липо, какая там просадка? а 40V - 2C ли-ион панасоники)
Храни ноги в тепле, а литий в холоде.
THE LIPO RULES. NEVER ABOVE 4.3V NEVER BELOW 2.7V DON'T PUNCTURE

Wector

#7
Цитата: mr.Dream от 10 Янв. 2013 в 14:38
Так может дело в просадке? А не в вольтаже. Поставте батарею, такую чтобы не проседала. Тогда сообщите результат )
Цитата: AntonSagdakov от 10 Янв. 2013 в 14:38
Если сравнивать вариант на 36 вольт питания + повышающий преобразователь и 72 вольта напрямую, то разница в итоговой эффективности мотора будет ничтожна.

Грубо говоря, если повышающей преобразователь - это коробка передач для МК, то просто постоянные 72в - это вариатор :)
Не думаю, что так все тут просто. Подождем тех, кто разобрался и понял принцип работы МК.

Думаю, при меньшей напруге можно просто больше давать фазные токи (или они меньше получаются для аналогичной тяги - уточню этот момент для себя еще) без рисков и перегревов -  тем самым имея бОльшую тягу - вот принцип КПП.
   Иначе все ездили бы на 48-72 В и никто бы не жег моторы, контроллеры, при этом без жалоб на подъемы и недостаток тяги. И циклоны умерли бы.

А вариатор - думаю это преобразователь - который следит за скоростью МК и дает питания контроллеру сколько ему надо в данный момент для такой скорости :)

Цитата: KrOeNeN от 10 Янв. 2013 в 14:27
А что если просто сделать переключатель АКБ который батарею 72V 10 Ач делит на 2 и превращает так сказать легким движеньем руки в 36 20 Ач ) Естественно 36 постоянный рабочий режим. а 72 на больших скокростях. и никаких Бустов  :eureka:
Думаю и об этом, тоже отличный вариант передач. Только более стремный.
Сверхкомпактная зарядка https://electrotransport.ru/index.php?topic=43983.msg1021625#new
"Крутизна" на траекторию полета пули не влияет.

Wector

Пока не будем рассматривать мелкие аспекты -  подводящие провода, сечения, КПД электроники. Они почти идеальны.
  Важно понять главное - базовый принцип работы МК с высоким КПД в широком диапазоне скоростей.
Имеем некий контроллер (с ограничением фазных токов и нет) + МК.
Надо узнать (даже в теории), что дадут разные питающие напряжения для такой связки.
Сверхкомпактная зарядка https://electrotransport.ru/index.php?topic=43983.msg1021625#new
"Крутизна" на траекторию полета пули не влияет.

nikvic

Цитата: Wector от 10 Янв. 2013 в 14:06
Можно ли использовать повышайку или понижайку напряжения батареи, как косвенную коробку передач?
Тема возникает с регулярностью 1-2 года. Через квартал затухает, оставив два неоспоримых вывода -
1/ Всё, что можно получить, реализуется штатным ШИМом и повышенным против номинала напряжением батареи.
2/ Значительное увеличение момента (при заданной скорости) неизбежно  уменьшает КПД - столь же значительно.

Ну и, наконец, нормальная КПП - лучшее средство от головной боли B-)

AntonSagdakov

Цитата: Wector от 10 Янв. 2013 в 15:00

А вариатор - думаю это преобразователь - который следит за скоростью МК и дает питания контроллеру сколько ему надо в данный момент для такой скорости :)

Ну, собственно, именно это и делает вся система "наездник - ручка тока - ШИМ - МК" :)  Чем выше напряжение питания, тем до бОльших скоростей у велосипедиста есть возможность дать на мотор то напряжение, которое нужно (за вычетом ЭДС генерации), которое нужно, чтобы ехать так, как он хочет.

Тунгус

Цитата: nikvic от 10 Янв. 2013 в 15:22Ну и, наконец, нормальная КПП - лучшее средство от головной боли B-)
А можно еще вариатор от хрустика приколхозить! :)
Большой Брат видит тебя!

Есть такие решения, после принятия которых, тараканы в голове аплодируют стоя!

Мой проект.

zap

Основной ограничивающий фактор для электродвигателя это ток обмотки.
Соответственно, играться с напряжением в надежде получить бОльший момент бессмысленно.
Напряжение всего лишь задаёт ток.
Имеет смысл только повышать напряжение, чтобы повысить максимальные обороты.
И то, чтобы определить максимальное напряжение, которое имеет смысл для данного мотора, надо знать максимальный ток, при котором КПД не падает слишком сильно.

К примеру.

У Crystalyte HS35 при токе в обмотке выше 40А КПД падает ниже 70%.
Соответственно, долго ехать с таким КПД я считаю неразумным.
kV у него равен примерно 10. То есть, каждый дополнительный вольт даёт по 1.3 дополнительных км/ч на ХХ при колесе 26".
Чтобы ездить 50 км/ч, нужна мощность 1 кВт, напряжение 38.5В. При токе 40А это 1540Вт, больше, чем надо для 50 км/ч.
Чтобы ездить 60 км/ч нужна мощность 2 кВт, напряжение 46В. При токе 40А это 1840Вт. То есть, 60 км/ч для HS35 уже на грани оптимального, его КПД будет в районе 70%. Увеличивать дальше напряжение нет смысла - поехать быстрее можно, но ценой зажаренных обмоток.

И никакое увеличение напряжения здесь не поможет. Оно может пригодиться разве что в случае, если батарея даёт, к примеру, 36 вольт, а мотор может ездить с приличным КПД при более высоком напряжении.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

powersupermax

#13
Цитата: zap от 10 Янв. 2013 в 16:50
Имеет смысл только повышать напряжение, чтобы повысить максимальные обороты.
следовательно повышается планка оборотов, где КПД максимально,


поэтому на низах КПД уменьшается с повышением напряжения.
И по моим тестам повышение мощности из-за напряжения не компенсирует падение кпд на низах.

upd

на второй картинке это тесты кристалайта, которые не приводится другими производителями моторов,
а именно сохранение нагрузки при уменьшении оборотов - чётко видно как кпд уходит в плинтус
Храни ноги в тепле, а литий в холоде.
THE LIPO RULES. NEVER ABOVE 4.3V NEVER BELOW 2.7V DON'T PUNCTURE

zap

Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 16:58
следовательно повышается планка оборотов, где КПД максимально,
КПД от напряжения не зависит. КПД зависит от фазного тока и нагрузки на валу.

Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 16:58
И по моим тестам повышение мощности из-за напряжения не компенсирует падение кпд на низах.
Ерунда. У Вас неправильно поставлен эксперимент. При повышении напряжения КПД может чутка упасть за счёт чуть мЕньшего КПД при низком заполнении ШИМ, но вряд ли эту разницу можно заметить на глаз.

Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 16:58
на второй картинке это тесты кристалайта, которые не приводится другими производителями моторов,
а именно сохранение нагрузки при уменьшении оборотов - чётко видно как кпд уходит в плинтус
Ну вот и видно, что КПД падает ниже 70% при моменте выше 40 Н*м.
А момент M = I * K, где K для Кристалайта HS35 равен примерно единице.
Вот и получается, что при токе выше 40А КПД падает ниже 70%.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички

MaxWin

Цитата: powersupermax от 10 Янв. 2013 в 16:58
Цитата: zap от 10 Янв. 2013 в 16:50
Имеет смысл только повышать напряжение, чтобы повысить максимальные обороты.
следовательно повышается планка оборотов, где КПД максимально,
поэтому на низах КПД уменьшается с повышением напряжения.
И по моим тестам повышение мощности из-за напряжения не компенсирует падение кпд на низах.
Все это уже обсуждали.
Повышение напряжения вообще никак не отразится на КПД при низких оборотах.
Все останется как и было.
Выигрыш будет только один - большие обороты. Но бесплатно это тоже не обходится.
zap все верно описал.



nikvic

Цитата: zap от 10 Янв. 2013 в 17:20
КПД от напряжения не зависит. КПД зависит от фазного тока и нагрузки на валу.
КПД "зависит" от любых двух независимых параметров.
Например, от напряжения и нагрузки, от напряжения и оборотов, от напряжения и тока.

Иными словами, фазное пространство двумерно, а координаты выбираются произвольно - только из соображений удобства при решении конкретной задачи.

zap

Цитата: nikvic от 10 Янв. 2013 в 17:32
Цитата: zap от 10 Янв. 2013 в 17:20
КПД от напряжения не зависит. КПД зависит от фазного тока и нагрузки на валу.
КПД "зависит" от любых двух независимых параметров.
Например, от напряжения и нагрузки, от напряжения и оборотов, от напряжения и тока.

Иными словами, фазное пространство двумерно, а координаты выбираются произвольно - только из соображений удобства при решении конкретной задачи.
"- Холмс, но как вы догадались, что он математик? - Очень просто, его ответ настолько же полон, насколько и бесполезен".

Напряжение сводится в итоге всё равно к фазному току. Обороты - к нагрузке. Собственно, можно ещё дополнительно свести ток к моменту, как простейшему примитиву. Отношение полезной нагрузки на валу к развиваемому моменту и есть КПД.

Но так как момент прямо пропорционален фазному току, а фазный ток удобнее для вычислений в уме, проще оперировать именно им.
С уважением,
Андрей

Поражаю масштабностью некопмпетентность (ц) из лички