DC/DC Wandler auslegen/konstruieren

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Autor
DC/DC Wandler auslegen/konstruieren

    







BID = 686308

querys

Stammposter



Beiträge: 214
 

  


Hallo miteinander,

ich schreibe eine Diplomarbeit im Fach Fahrzeugtechnik. Es geht um ein elektrisches Rennfahrzeug, welches mit Superkondensatoren ausgestattet werden soll. (Speicherung von Rekuperationsenergie zum anschließenden Beschleunigen). Nähere Infos dazu unter http://www.em-cologne.de/

Problem: Spannung Supercap ca. 2,5V bei Entladung Spannung weiter fallend
Motorspannung ca. 100V.

Durch eine Reihenschaltung von mehreren Kondensatoren ist es möglich die Spannung von 2,5V anzuheben, Das ist eher nicht das Problem.
Kopfzerbrechen macht mit die fallende Spannung bei Entladung der Kondensatoren.

Man kann wohl einen DC/DC Wandler einsetzen, aber ich habe keine Ahnung, wie ich den auslegen soll (bin ja eher Fahrzeugtechniker als Elektrotechniker).

Bin für konstruktive Hinweise sehr offen.
Vielen Dank

BID = 686312

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
aber ich habe keine Ahnung, wie ich den auslegen soll (bin ja eher Fahrzeugtechniker als Elektrotechniker)
Dann versuche dich auch gar nicht erst daran, sondern überlasse das den E-Technikern.
Wandler dieser Leistungsklasse von 100kW oder mehr schüttelt man sich nicht aus dem Ärmel.
Die E-Techniker werden daraus vermutlich mehrere Diplomarbeiten machen, denn der Kondensator muß ja auch noch geladen werden.

Vermutlich wird es wohl auf einen Abwärtswandler hinauslaufen, an den gar nicht so hohe Anforderungen gestellt werden: Wegen des quadratischen Zusammenhangs zwischen Energie und Spannung, reicht es aus den Kondensator bis zur z.B. halben Spannung zu entladen, dann hat man schon 75% des Energieinhalts.

Ob es sich danach noch lohnt noch, z.B. die Hälfte der restlichen 25% zu holen, ist eine Optimierungsfrage, bei der u.a. das Gewicht berücksichtigt werden muss. Schliesslich sind ja schon bei der halben Spannung die Ströme doppelt so hoch, und dadurch steigen nicht nur der Aufwand und die Verluste im Wandler, sondern auch die Verluste und Erwärmung im Kondensator werden wegen seines ESR größer.

P.S.:
Möglicherweise wird das auch gar kein Wandler, sondern der Motor/Generator wird mit einer elektronichen Steuerung versehen und auf diese Verwendung hin optimiert.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Apr 2010 11:36 ]

BID = 686313

querys

Stammposter



Beiträge: 214

Danke schonmal für deine Antwort.
Leider ist aber genau dieses meine Diplomarbeit bzw. ein Teil davon. Mein betreuender Professor ist auch ein E-Technik Professor.
Hätte ich vorher gewusst, dass das Ganze so extrem abdriftet hätte ich es mir vielleicht nochmal überlegt.

Dann frage ich nochmal bisschen anders herum:
Ich habe von WIMA ein Blatt bekommen, das ich ein bisschen ausfüllen soll, damit sie mir weiterhelfen können.
Leider kann ich nicht mit allem etwas anfangen, im Anhang ein Auszug aus dem, was sie wissen wollen.
Ebenso im Anhang der Motor (der gelb markierte).
Zum Einsatz kommt ein Kelly-Controller.

Im Moment weiß ich einfach nicht, wie ich die beiden Sachen kombinieren soll, es sieht vielleicht banal aus, aber ich seh im Moment den Wald vor lauter Bäumen nicht (Startschwierigkeiten )


[ Diese Nachricht wurde geändert von: querys am 26 Apr 2010 11:52 ]

BID = 686315

berufsbastler

Schriftsteller



Beiträge: 615

Ich würde mir da eher einen Aufwärtswandler vorstellen, da man wahrscheinlich eher nicht 40 Kondensatoren(oder mehr) in Reihe schalten möchte.


Aber so oder so ist das keine Kleinigkeit.

BID = 686316

querys

Stammposter



Beiträge: 214

Also zur Zeit gibt es einen MAN Linienbus, der damit ausgestattet wurde.
Dort wurden 300x3000F verbraut.
Gut das Fahrzeug ist kein Bus und die benötigte Spannung ist auch niedriger, aber ich denke schon, dass man rund 40-50 x 100F Ultracaps in Reihe verschalten sollte. (Genaue Anzahl und Größe müsste ich noch herausfinden über eine Simulation).
Bleibt das Problem mit der sinkenden Spannung bei Entladung.

BID = 686324

Harald73

Schreibmaschine


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Beiträge: 1016

Hi,

hab gerade mal auf eure Seite geschaut. Da steht:

Zitat :
Energiespeicher:
* Li-Batterietechnik
* Batterie Management System zur Überwachung und Steuerung der Entlade-/Ladevorgänge

Ihr habt also einen Akku, und jetzt sollen zusätzlich noch SuperCaps dazu?
Warum kann der Motor-Kontroller den nicht einfach "in die Akkus hinein" bremsen? Wegen Lade-Entladewirkungsgrad? Verglichen mit dem zusätzlichen Gewicht für SC und Wandler.....



_________________
*..da waren sie wieder, meine 3 Probleme: 1)keiner 2)versteht 3)mich
* Immer die gültigen Vorschriften beachten und sich keinesfalls auf meine Aussagen verlassen!

BID = 686329

querys

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Beiträge: 214

Also die Diplomarbeit soll untersuchen, ob es sinnvoll ist für die Rekuperation Kondensatoren zu verwenden.
Fragestellungen, die beantwortet werden sollen:
- Kann man die Batterie dadurch kleiner machen und das Fahrzeuggewicht insgesamt reduzieren?
- Schont es die Batterie?
- Ist das Ansprechverhalten besser/schneller?

Aber ja, die Kondensatoren sollen zusätzlich verbaut werden.


BID = 686333

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Mein betreuender Professor ist auch ein E-Technik Professor.
Wenn das so ist, wäre es vielleicht besser, wenn die E-Techniker ihren Job machen und du hilfst bei Dingen, von denen die wiederum keine Ahnung haben, wie Fahrwerktechnik, Gewichtsverteilung, Aerodynamik, usw.


Zitat :
Ich habe von WIMA ein Blatt bekommen, das ich ein bisschen ausfüllen soll, damit sie mir weiterhelfen können.
Na, das findest du sicher auch im Internet. Dort gibt es auch noch ein paar sonstige Informationen.
Dieses Blatt hilft eigentlich nur dem Verkäufer die richtige Zeile in seiner Preisliste zu finden.


Zitat :
Ebenso im Anhang der Motor (der gelb markierte).
Einer pro Rad vermute ich.
Sonst wäre wohl besagter Linienbus schneller, aber ich las ja etwas von Rennfahrzeug.


Zitat :
Zum Einsatz kommt ein Kelly-Controller.
Kenne ich nicht, aber ich vermute das dies die richtige Stelle wäre um die Anpassung vorzunehmen.
Die Hin- und Herwandelei bringt ja nichts außer Verlusten, wenn entsprechende Elektronik in diesem Controller schon vorhanden ist.
Deshalb solltest du vielleicht dort mal anklopfen und fragen, inwieweit ihre Steuerung für diese Betriebsart geeignet ist und ob sie dir evtl. entgegenkommen können.

BID = 686337

querys

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Beiträge: 214

Hmm mit der Diplomarbeit hab ich leider jetzt nicht mehr so viel Wahl. Das Thema steht so wie es ist fest.
Bei Wissenslücken muss ich mich entsprechend einarbeiten (so wie ich es jetzt mit eurer Hilfe versuche).

Es sollen zwei Motoren zum Einsatz kommen, beide an der HA.

Das Problem bei dem ganzen Projekt ist, dass alles noch im Anfangsstadium ist. Weder Motor noch Controller sind da, darum versuche ich derzeit ein wenig Vorarbeit zu leisten.
Die Kelly-Controller kommen aus China und sollen wohl die einzigen sein die für die Anwendung in Frage kommen. Einfluss auf die Wahl des Controllers habe ich eh nicht.
Dieser Controller wird es: http://www.newkellycontroller.com/p.....d=750

Bin immer noch sehr offen für weitere Hilfe

[ Diese Nachricht wurde geändert von: querys am 26 Apr 2010 13:25 ]

BID = 686341

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Offtopic :

Zitat :
Die Kelly-Controller kommen aus China und sollen wohl die einzigen sein die für die Anwendung in Frage kommen. Einfluss auf die Wahl des Controllers habe ich eh nicht.
Man könnte ja mal bei den Ludolfs anfragen.

P.S:
Bei dem Controller steht: "Supply Voltage, PWR, 10 to 30V"
Das scheint nicht besonders gut zu einem 100V Motor zu passen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Apr 2010 13:33 ]

BID = 686345

kaidegen

Gesprächig



Beiträge: 170

@perl: Operation Voltage passt aber.


BID = 686346

querys

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Beiträge: 214

Also bei keiner anderen Komponente wurde wohl so lange überlegt und diskutiert, wie bei dem Controller, also ich glaube schon, dass es der richtige ist .

Der Controller ist wohl auch schon für die regenerative Einspeisung ausgelegt.

Letztendlich würde das Kondensatorenmodul parallel zur Batterie verschaltet. Allerdings hab ich noch keine Ahnung, wie ich es erreichen soll, dass primär die Bremsenergie im Modul gespeichert wird. Denn bei reiner Parallelschaltung wäre der Kondensator ja bereits voll, wenn ich zur Kurve komme und bremse.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: querys am 26 Apr 2010 13:50 ]

BID = 686348

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Ja, da habe ich wohl nicht mehr weiter gelesen.
Vielleicht könnte man den Zwischenkreis aus den Doppelschichtkondensatoren speisen.
Fragt sich trotzdem, wie gut Motor und dieser Controller zusammenspielen.
Heutzutage nimmt man ja eher Drehstrommotore.

BID = 686349

kaidegen

Gesprächig



Beiträge: 170

Habe gesehen es ist von der FH Köln. Da habt Ihr wohl auch 4 Monate Zeit für die Arbeit oder länger?
(Schreibe auch grad Diplomarbeit an ner FH, allerdings in E-Technik)

Wenn noch keine Hardware vorhanden ist sind das denkbar schlechte Startvorraussetzungen. Wann beginnt die Arbeit offiziell und wann wird mit dem Eintreffen von Teilen gerechnet ?

Gruß

[ Diese Nachricht wurde geändert von: kaidegen am 26 Apr 2010 13:55 ]

BID = 686350

querys

Stammposter



Beiträge: 214

Offziell beginnen wir dann, wenn wir ein Ende absehen können.
Wir dürfen max. 3 Monate schreiben und mindestens einen. Wenn wir absehen können, dass wir fertig werden und nur noch Formalien zu erledigen sind, melden wir an. Sonst ist das zu heikel, wegen der Unwägbarkeiten mit den Teilen.
Teile gibt es, wenn die vom Racingteam in die Pötte kommen, in ca. 3-4 Wochen.

Unser Professor ist auch nicht so glücklich mit der Wahl des Gleichstrommotors und hätte auch einen Drehstrommotor bevorzugt. Aber auch auf diese Wahl habe ich keinen Einfluss.


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