Hallo!

Offtopic :

Eigentlich wird das Rad neu erfunden. Bei AC Servoantrieben in der Industrie ist es seit Jahren üblich, die Bremsenergie in Zwischenkreiskondensatoren (keine Supercaps) zu speichern um bei Netzausfall einen Notrückzug zu ermöglichen. Steigt die Zwischenkreisspannung beim Bremsen über einen gewissen Wert, wird ins Netz rückgespeist oder wenn das nicht möglich ist am Bleeder verheizt. Vom Netz wird der Zwischenkreis auf eine niedrigere Spannung geladen, sodaß bis zur Maximalspannung Bremsenergie aufgenommen werden kann.

Einige Überlegungen:
Wieviel Bremsenergie kann zurückgewonnen werden ohne die Hinterachse zu überbremsen (kritisches Fahrverhalten) - durch die dynamische Achslastverschiebung wird die Hinterachse mit den Motoren ja entlastet - der Rest muß an der Vorderachse gebremst werden.
Wie weit soll die Bremsenergie rückgeführt werden?
Bis in den Zwischenkreis und die Supercaps, oder bis in die Batterie?
Ist es sinnvoll, die Batterie im ständigen Wechsel zwischen entladen/laden zu betreiben (Alterung, Erwärmung, etc.)?
Ist es besser das Gewicht der Batterieladeschaltung (von Supercaps/Zwischnkreis zur Batterie) einzusparen und dafür mehr Supercaps zu nehmen, sodaß eine Vollbremsung darin gespeichert werden kann ohne die Energie in die Batterie zu pumpen?
Oder soll die Batterie auf langen Bergabfahrten geladen werden?

mfg lötfix


_________________
Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung. Rechtsansprüche dürfen daraus nicht abgeleitet werden. Sicherheitsvorschriften beachten!


[ Diese Nachricht wurde geändert von: Lötfix am 28 Apr 2010  0:07 ]

Das was Lötfix schreibt, denke ich auch. Zusammenfassend würde ich den Schwerpunkt der Diplomarbeit auf die theoretischen Betrachtungen zur Fragestellung legen. Die praktische Umsetzung belegt nur, ob das Team imstande ist, ein funktionsfähiges Muster zusammenzuzimmern - oder eben nicht. Die Frage ist damit noch lange nicht beantwortet. Die eigentliche Arbeit würde nämlich erst beginnen, wenn der Renner läuft. Legt Ihr den Schwerpunkt auf den Renner selbst, schießt Ihr Euch schlimmstenfalls ins eigene Knie und entwickelt am Thema vorbei.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

so ein mist, hab auf "Abbrechen" geklickt, statt auf "Absenden", jetzt muss ich alles nochmal neu schreiben
@Lötfix: Danke für deine konstruktiven Hinweise. Wir können unsere Diplomarbeit auf eine andere aufbauen. In dieser wurde beispielsweise ein Fahrzyklus ermittelt und eine Bremslastverteilung.
Genau wie du denke ich, dass es sinnvoll ist die Bremsenergie ausschließlich in die Supercaps zu speichern, um die Batterie zu schonen. Wichtig hierbei scheint mir, dass man verhindern muss, dass die Caps während der Fahrt geladen werden, sodass sie bereits voll sind, wenn man bremst ("automatisch" stellt sich das ja sicher nicht ein).

"lange" Bergabfahrten sind mir in Hockenheim jetzt nicht bekannt

@Ltof: Ich befürchte auch, dass die Arbeit wohl ersteinmal theoretischer Natur wird. Umgesetzt werden soll das ganze in Matlab/Simulink. Ich hoffe aber stark, dass wir die Gelegenheit bekommen auch ein praktisches Modell anzufertigen, was mir persönlich wesentlich mehr Spaß machen würde. Leider bleibt da noch die Kostenfrage. Ein Supercap mit 100F und 2,5V kostet 20-30 Euro.

Zitat :

"lange" Bergabfahrten sind mir in Hockenheim jetzt nicht bekannt

Und Bergrennen gingen (gehen?) nur bergauf :=)
Gibt es so was noch?
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

Es wird nur in Hockenheim nach einem bestimmten Profil gefahren.
Also kein extremes bergauf/bergabfahren

Offtopic :

Ich hab grad mal gegoogelt, die Liste der ehemaligen Bergrennen in Deutschland ist fast 10 mal so lang als die Liste der aktuellen Bergrennen. Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am 14 Mai 2010  0:07 ]

Zitat :

Ein Supercap mit 100F und 2,5V kostet 20-30 Euro.

Oder ca. 10 Cent/Joule nutzbarer Energie.
Dann würde ich die Speicherung doch lieber die Akkus machen lassen.
Selbst aus der Apotheke bezogen kostet 1J dann nur 0,05 Cent (bei 3,7V; 2,6Ah, 15€) http://www.conrad.de/ce/de/product/251024/ .
Vor allem aber spart man viel Gewicht für die Kondensatoren, welches ja auch auf Kosten der Akkuladung umhergefahren wird.
Den chinesischen Controller mit Energierückgewinnung könnte man dann auch unmodifiziert einsetzen.

Die Lebensdauer der Akkus spielt bei Rennern hingegen eher eine untergeordnete Rolle. Bei den "richtigen" benzingetriebenen sagte man: Der ideale Rennmotor hält genau ein Rennen.

In der Tat sollte man sich aber mal von einem Rennstall ein echtes Fahrprofil, z.B. der Formel V, besorgen, um zu sehen wieviel Energie überhaupt zurückzugewinnen wäre. http://de.wikipedia.org/wiki/Formel_V
Rennfahrer lassen ihren Fuß nämlich gern auf dem Gas. Wer bremst, verliert.

Ich beginne zu erkennen, dass meine Arbeit wohl niemals über den theoretischen Ansatz herauskommen wird, da das Ergebnis sein wird:
Tolle Sache, aber zu schwer, zu teuer, schlecht umsetzbar

Und ich hatte mich schon auf Schrauben gefreut

So, einige Fragen konnten ja geklärt werden:

Zitat : perl hat am 26 Apr 2010 11:32 geschrieben :

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.

Ich könnte mir folgende Verschaltung vorstellen:
Von der Batterie über eine Schottkydiode (oder Mosfets mit entsprechender Ansteuerung um eine noch niederohmigere Diode nachzubilden) auf die Supercaps welche am Eingang des Motorreglers angeschlossen sind. Vorsicht Stromspitze, wenn volle Batterie an leere Supercaps geschaltet wird! Das könnte mit dem Mosfet auch kontrollierter geschehen.

Zitat : querys hat am 28 Apr 2010 09:33 geschrieben :

Wichtig hierbei scheint mir, dass man verhindern muss, dass die Caps während der Fahrt geladen werden, sodass sie bereits voll sind, wenn man bremst ("automatisch" stellt sich das ja sicher nicht ein).

Die Supercaps werden von der Batterie auf halber Spannung gehalten - Fahrbetrieb. Beim Bremsen steigt die Spannung an den Supercaps auf den doppelten Wert der Batteriespannung (oben genannte 75% Energie wird gespeichert), die Diode verhindert das Aufladen der Batterie. Wenn jetzt wieder beschleunigt wird, dann werden die Supercaps bis auf die Batteriespannung entladen, bevor die Diode leitend wird und aus der Batterie Energie zugeführt wird.
Sollte die Spannung an den Supercaps zu hoch werden, gibt es 3 Möglichkeiten:
1) Das Rückspeisen über den Motorregler deaktivieren - Bremswirkungsverlust
2) Energie an einem pulsgesteuerten Widerstand (Bleeder) veheizen um die Spannung auf den Maximalwert zu begrenzen - Bremswirkung bleibt gleich
3) Über einen Abwärtswandler die Batterie laden bis die Spannung an den Supercaps bis auf ca. 95% fällt - Bremswirkung bleibt, Gewicht des Abwärtswandlers und Batteriebelastung als Nachteil.

mfg lötfix

_________________
Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung. Rechtsansprüche dürfen daraus nicht abgeleitet werden. Sicherheitsvorschriften beachten!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Lötfix am 28 Apr 2010 13:29 ]

So ein bisschen weiter sind wir jetzt gekommen.

Der Motor wird über einen Controller gesteuert. Der Controller beeinflusst die Spannung des Motors, der Strom bleibt konstant.

also: Geschwindigkeit = 0 m/s, U = 0V, I = 400A
Bei maximaler Geschwindigkeit: V ~ 30m/s, U = 96V, I = 400A

Der Controller arbeitet mit PWM. Schaltfrequenz 16,6kHz.
Leider steht meine Meinung der des Motorsportteams gegenüber.
Ich denke, dass der Controller immer noch 400A Spitzenleistung aus der Batterie zieht.

Der technische Leiter des Motorsportteams sagt, dass die im Controller verbauten kleinen Kondensatoren, die Kabel und die Übergangswiderstände zu einer geglätteten Stromanforderung an die Batterie führen, sodass sich der Innenwiderstand der Batterie nicht negativ auf das Ansprechverhalten des Motors ausübt.

Seis drum, ich würde ja trotzdem noch einen (Super-)Kondensator einbauen wollen. Angebunden über einen DC/DC Wandler.

Eingangsseite: 100V Batteriespannung, Stromaufnahme/-abgabe 400A
Ausgangseite: Supercaps (meist 2,5V über Reihenschaltung lässt sich diese aber auch anheben).

Was meint ihr dazu, zum einen zur Meinung des techn. Leiters, sowie zum DC/DC Wandler, gibt es sowas?
Man könnte auch ein Kondensatorenpaket mit rund ~50V erwerben.

Zitat :

Der technische Leiter des Motorsportteams sagt, dass die im Controller verbauten kleinen Kondensatoren, die Kabel und die Übergangswiderstände zu einer geglätteten Stromanforderung an die Batterie führen, sodass sich der Innenwiderstand der Batterie nicht negativ auf das Ansprechverhalten des Motors ausübt.

Das ist nur teilweise richtig. Diese Kondensatoren reduzieren nur Stromschwankungen mit der Frequenz des Wandlers.
Daher werden diese Kondensatoren eher zur Reduzierung der Störstrahlung gebraucht werden, und dafür, dass der Controller aufgrund der Induktivität der Speiseleitungen nicht an Überspannung stirbt.
Eine nennenswerte Energiemenge wird darin nicht gespeichert sein. Es sei denn, jemanden interessiert sich für den Geschwindigkeitszuwachs, der sich mit einer Ladung erzielen lässst, die bestenfalls für 10ms reicht.

Also ist der Ansatz mit den Supercaps doch nicht völlig bescheuert.
Hab mir sowas schon fast gedacht, aber gestern war er nicht von seiner Überzeugung abzubringen.

Ne Idee für den DC/DC Wandler?

Zitat :

denke, dass der Controller immer noch 400A Spitzenleistung aus der Batterie zieht.

Wieviel vertragen denn die aktuell vorgesehenen Akkus?
Und wie sieht es aus, wenn du für das gleiche Geld oder Gewicht der Supercaps weitere Akkus einbautest?

Vermutlich wird man damit leben müssen, dass die zur Verfügung stehende Leistung gegen Ende der Entladung absinkt, weil einerseits die Batteriespannung sinkt, und zusätzlich noch sich der Innenwiderstand erhöht. Als Folge zieht der Wandler immer mehr Strom aus der Batterie: Er hat einen negativen Innenwiderstand.

Das ist ein prinzipell anderes Verhalten als bei Verbrennern, bei denen bis zum letzten Benzintropfen die volle Leistung vorhanden ist. Die werden sogar gegen Ende des Treibstoffvorrats immer besser, weil leichter.

Imho kann man diesem Leistungsabfall nur vorbeugen, indem man bei Rennen mit absehbarer Dauer viel mehr Batteriekapazität einbaut, als je benötigt wird.