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Planung eines Range Extenders

Hallo zusammen,

Für mein Leichtfahrzeug möchte ich mir einen Range Extender bauen.


Folgende Teile wollte ich nutzen:


Motor


Als Generator einen Klassischen Ebike Motor ohne Getriebe Mxus 3K 3 Phasen

Für Die Drehzahlerfassung des Benzinmotors Dieses Projeckt erweitern:


Mit einem Servo für die Drosselklappensteuerung (angesteuert von der Drehzahlerfassung für konstante Drehzahl)

Mit einem zweiten Servo für die Shoke Klappe.

Einem Programmierbaren E Bike Controller mit Rekufunktion passend für die Leistung/Akkuspannung.


Oder wie würdet ihr einen aufbauen oder was würdet ihr vom Konzept her andes machen?

Den E Start könnte man sich auch sparen wenn man mit dem Ebike Controller startet.
 
Es geht nun weiter mit dem Bau des Range Extenders.

Über Kleinanzeigen habe ich einen defekten 2 Kw Generator mit e Starter günstig ergattert.

Leider ist der Inverter defekt, was sich nicht lohnt zu ersetzen.

Die Spulen des 3 Phasen Generators sind gut und der Motor startet auch sofort mit E start.

Mein ersten Plan die Steuerung der Drosselklappe über ein Servo zu realisieren habe ich verworfen, da man mit einem Schrittmotor mit Getriebe genauer positionieren kann.

Nun habe ich in meiner Grabbelkiste gegriffen und habe ein Arduino mega, Lcd Schield ,Schrittmotor Schield (uln2003) und einen Pedelec Tacho Sensor dort noch gefunden.

Obwohl meine Fähigkeiten im Programmieren sehr mäßig sind, habe ich nun ein Drehzahlmesser mit Ansteuerung des Schrittmotors Programmiert.

Leider hat der Schrittmotor des Vergasers nur 4 Anschlusskabel und so kann ich diesen nicht nutzen, da das uln 2003 schield nur mit Schrittmotoren mit 5 Adern läuft.

Über ebay habe ich einen passenden Motor bestellt so das ich kein neues schield benötige.

Die 3 Gernertatorphasen habe ich auf einen Brückengleichrichter gelegt mit 1000V 100A.

Die Spannungswerte zur Drehzahl werde ich erfassen, wenn der Schrittmotor hier ist.

Beim Startvorgang (700RPM) kommen schon 70V aus dem Gleichrichter.

Eine Preisgünstige DC DC Wandler Version kommt wohl nicht in Frage bei der Spannung zum Laden.

Also entweder die Generatorspule umwickeln auf eine niedrigere Spannung oder ein Passenden inverter.

Oder kennt ihr eine Preiswerte und gute Lösung?

Der Arduino soll noch mit einer Spannungsmessung und Strommessung versehen werden, sowie ein start stop Bedienfeld.
 
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Generator umwickeln ist nicht einfach. Wir hatten früher in einem Bastelfirma versucht ebike PM Motoren mit Zahnspulewicklung selbst zu wickeln. Es hat nie richtig geklappt.
Die Notstromagregat haben oft Maschine mit verteilten Wicklungen und das ist noch schwieriger zu wickeln.

Mit DC/DC wird nicht so einfach funktionieren. Beim Laden liefert den "DC/DC" oder Ladegerät ein konstanter Strom. Die Spannung wird wegen der Batterie im Augenblick konstant gehalten.
Das heißt der DC/DC wirkt für den Generator wie eine Last mit konstanter Leistung. So eine Last ist leider destabilisieren für der Generator:
Wenn die Spannung am Generator kleiner wird, steigt der Strom wegen der Last mit konstanter Leistung so dass die Spannung noch weiter sinkt bis der Generator genug Leistung liefert und dann geht genau so nach oben.
Sollsche Versuche habe ich in der Uni früher gemacht. Wir hatten ganz schöne Spannungsschwingungen am Generator.
 
Ja Danke für die Antwort.

Ich werde mal ein 300w Halogenstrahler am Gleichrichter anschließen und den Spannungseinbruch messen.

Bin ich unter 60V, dann kann ich einen DC DC Wandler nehmen und diesen über den Arduino fernsteuern.

Dann hätte man zur groben Gasregelung noch die möglichkeit einen Regelkreis (DC DC wandler Ausgangsstrom zur Eingangsspannung) mit schneller Reaktionzzeit zu bauen.


Wenn ich höher liege wie 60V, wovon ich ausgehe, wird mir nichts anderes übrug bleiben als die Generatorspule umzuwickeln.
Auf dem Inverterblock ist ein Kondensator mit 450V Spannungsfestigkeit. Denke er war zur Pufferung des Gleichspannungszwischenkreis. Deshalb gehe ich mal von einer Lastspannung von ca 250V aus.

Ich hatte das Glück in China zu arbeiten und habe auch dort Motoren per Hand (mit Blasen an den Fingern) gewickelt. Auch wäre ein Motorenbauer in meinem Umfeld der Industie Motoren und Wirbelstrombremsen reperiert.


Oder kennt einer von euch eine Preiswerte Lösung?
 
Gibt es mehr Kram als den Kondensator?

Vielen Notstromagregate sind selbsteregten Asynchronmaschinen. Sowas funktioniert nur wenn den Generator Blindleistung erzeugt. Deswegen der (einphasig oder dreiphasig) Kondensator.
Man sieht auf dem Kondensator ob es für Gleichspannung oder Welschelnspannung ausgelegt ist. In dem Fall muss der Kondensator Kapazität eventuell angepasst. Es gibt noch exotischen Maschinen in dem Bereich.

Als günstige und einfache Alternative gibt ebike Motor mit Kettenantrieb. Selbst ein 250W Motor kann mit mehr Drehzahl viel Leistung liefern.
 
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Die Elektronik ist vergossen. Ich kann nur den 450V elektrolyt Konensator und 2 Drosseln im Ausgang erkennen, leider.

Der Generator hat selber keinen Kondensator. Es ist ein Generator der keine AVR hat und nicht selnbsterregt ist. 3 Phasen.

Wie der Zufall es will habe ich hir einen Solar laderegler mit MPPT technik mit einer Eingansspannung von Max 190V.
Dieser ist parametrierbar, sodaß ich vielleicht das kurzschließen der Solarzelle (in meinem Fall des Generators) vehindern kann.

Eine andere Alternative wäre ein Windkraftregler. Den giebt es für 3 Phasen, aber leider nicht Programmierbar bis 150V.

Einen Ebike Motor mit 2000 rpm zu betriben bedeutet ca 140v bei einem schnellrehenden mit 36V 500 prm.
Das Gewicht ist natürlich übel.

Da werde ich eher zu meinem Motorguru und Rentner fahren und ihn fragen was er zum Umwickeln haben möchte.
 
Hallo Jörg

Ja danke für den Link. Hatte ihn natürlich schon gelesen. Ich benötige aber 1 KW Ladeleistung min bei einer 24S 90Ah Batterie für ein 45 Kmh Lastendreirad.

Bis Jetzt haben mich alle teile ( Benzinmotor mit Generatorspule und Anlasser, Arduino und ein Paar teile keine 80 euro gekostet.

Natürlich ist es billiger wenn ich beim Bauhaus einen 160 euro 1KW Inverter Generator mit 5 Jahren garantie mir kaufen würde.

Dann hätte ich keinen Anlasser und nichts zum Basteln ausser die Geräuschdämmung.
 
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Ich benötige aber 1 KW Ladeleistung min bei einer 24S 90Ah Batterie für ein 45 Kmh Lastendreirad.
Uii ... bei fast 8kWh noch einen Range Extender.
Was braucht das Rad pro km und wie weit willst du fahren?
Mit meiner Kiste fahr ich damit 400km, im Stadtverkehr.
;):)

Gruß Jörg
 
Habe nun den Generator mit einer 150W Halogenlampe den ersten Test gemacht. Die Spannung ist um 10% gesunken auf 63V unter Last.

Am Wochenende werde ich mal die Drehzahl für 230V ermitteln.

Die billigen Range Extender von Aliexpress machen es sich sehr einfach. Generatorspule mit 3 Phasen auf einen Brückengleichrichter und dann die Gleichspannung auf die Batterie. Quick and dirty.
Nur die besseren haben eine Drosselklappensteuerung.

Ich habe noch einen Satz 72V 40Ah Bleianker hier, mit denen werde ich mal den ersten Ladeversuch starten.

Ein mulmiges Gefühl habe ich aber bei der Quick and dirty variante.
 
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Naja, pack mal DC Sicherungen dazwischen und es kann nicht mehr viel passieren. Wenn die Spannung zu niedrig, ist alles gesperrt. Wenn wirklich zu hoch, fliegen die Sicherungen raus.
Wenn der Generator nicht extrem stark ist, wird keine Überraschung geben. Es ist alles träge.

5kwh pro 100km? Man muss die Bremsen loslassen! Spaß bei Seite: ist es ein aerodynamisches Problem oder Gewicht? Ich finde es rechts hoch.
 
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Was den Generator angeht, werde ich mit der Halogenlampe die Drehzahlregelung zu testen.

Sinnvoll ist es, glaube ich, die Spannung und den Srom zu messen.

Ich hab ja Zeit und hönnte bis zum Stromluss die Spannung nehmen als Regelwert, und danach dann feinregelung mit der Stromstärke.

Als sensormodul zum testen hatte ich dieses gedacht:


Einen Simplen Spannungsteiler mit max 110v an den Arduino zu kleben hab ich auch meine Kopfschmerzen.

Da bin ich noch auf der suche mit Galvanischer Trennung.
 
Sinnvoll ist es, glaube ich, die Spannung und den Srom zu messen.

Ich hab ja Zeit und hönnte bis zum Stromluss die Spannung nehmen als Regelwert, und danach dann feinregelung mit der Stromstärke.
Du brauchst nicht unbedingt beide. Übergeordnete Regelungen sind nicht so einfach zu implementieren.

Ich würde ein PI Regler implementieren mit Strom als Sollwert und Istwert, und Schrittmotor Winkel als Steuergröße (die Stellgröße ist der Vergaserklappenwinkel).
Ich würde in einer Tabelle der Sollstrom (Ladestrom) als Funktion der Batteriespannung definieren:
Z.B. 12A für U<70V, 10A für U<72V... bis -1A für U>90V so dass der Schrittmotor der Vergaser ausschaltet über 90V.
Linear Interpolation der Sollstrom aus der Tabelle ist noch besser falls du dich damit zutraust.

Das ganz wird einfach:

Die Batteriespannung wird zu erst gemessen. Daraus wird aus der Tabelle den Sollstrom ermittelt. Der Iststrom wird gemessen und gefiltert. Die Differenz kommt in der PI Regler rein. Der Regler gibt den Wickel für den Schrittmotor vor. Der Schrittmotor setzt den elektrischen Winkel im Mechanik um...sowas sollte gehen.

Für der Spannungsteiler mit 110V brauchst du eine funktionale Trennung. Das einfachste ist sowas wie ein ACPL-C87A. Noch einfacher ist ohne Trennung aber das kommt nicht durch bei einer VDE Prüfung :eek:
 
(y)

Willst du den Akku immer mit dem Generator laden?
Nein, nicht das ist nicht rentabel. Für normale Strecken reicht die Akkukapazität.
Der Stromverbrauch ist sehr hoch am Berg mit Beladung und wenn ich in ein paar Tage autark verreisen möchte.

Also als Notstromversorgung.

Günstiger ist es gut zu planen und Zuhause zu laden.
 
Wenn nicht, würde ich einfach bei 85V die Zündung unterbrechen.
Dann hast du den Akku auf ca 80%

Gruß Jörg
[/QUOTE]

Naja so einfach ist das auch nicht, denn die Spannung sackt ja auch etwas ab wenn ich strom entnehme. Im peak schon mal (derzeit) 50A.

Auch werde ich mal nach dem Bms schauen müssen wieviel Ladestom es verträgt und ob ich den Ladestrom begrenzen kann im BMS per software.
 
Wenn nicht, würde ich einfach bei 85V die Zündung unterbrechen.
Verrechnet habe ich mich dann auch noch.
Voll ist der Akku natürlich erst bei 100,8V, 24s und 85V ~ 45%.
"Zündung aus" bei 24s also erst bei 99V.
:rolleyes:
Naja so einfach ist das auch nicht, denn die Spannung sackt ja auch etwas ab wenn ich strom entnehme.
Das ist beim Laden ja anders rum.
Desshalb wärst du beim einfachen abschalten (bei 99V) auch nur bei ~80%.
Dafür läuft der Generator aber die ganze Zeit mit voller Leistung und schaltet ca. 1 Stunde früher ab.

Nebenbei werden deine Zellen geschont ... 99V bei 24s = 4,15V pro Zelle und du hast von Anfang an noch etwas "Platz" für eine Reku im Akku.
Die meisten (günstigen) Balancer fangen bei 4,14V pro Zelle an zu balancieren, das würde bei so einem großen Akku auch noch passen.

Gruß Jörg
 
Es geht weiter in kleinen Schritten.


Folgende Funktionen habe ich nun Programmiert:
Möglichkeit der Sollwertvorgabe derzeit eine Drehzahl mittels Auf und Ab Taster zu verschieben.

Montag oder Dienstag kommt der Stromsensor und das Relaisbord.

Mit den Tasten Rechts Links wollte ich den Maximalen Strom einstellen.

Ich habe vor einen Drehzahlbereich festzulegen und diesen zu verschieben mit Auf Ab.
Inerhalb diesen bereiches Arbeitet dann die Regelung mit der Stromstärke.


Warscheinlich muß ich den Generator umwickeln, damit das System effizient läuft.
Der Ladestom beginnt schon bei 1000 RPM wo der Motor schon echt am würgen ist.

Da ich ein Hybridschloßer bin und keine Ahnung habe, habe ich vor den Generator abzuwickeln, Anlzahl der Einzeldrähte und Windungsanzahl zu ermitteln und wievolgt abschätzen wie er neu gerickelt werden muß:

Ich möchte von 3000RPM / 300V (10 RPM/V) auf 3000RPM auf 150V (5RPM V).
Ergiebt ein Verhätnis 10 / 5 der Vorgaben RPM/V.

Anzahl der Windungen bei 300V durch 5 , mal 10 = Anzahl Windung bei 150V
Bei 10 windungen orginal ergiebt es dann 20 Windungen für 150V

Querschnitt durch 10 mal 5 = Querschnitt bei 150V
Bei Querschnitt 5mm2 bei 300V ergiebt sich 2.5 mm2

Also doppelte Leitungslänge mit halben Querschnitt.


Bin nicht sicher ob meine Vorstellung der Werteverhältnisse stimmen.

Was mir Kopfschmerzen macht ist der Halbierte Querschnitt. Bei halber Spannung geht halt der doppelte Strom bei Gleicher Leistung.
Bei mir ca 12 bis 15A bei 100v max.

Rein teoretisch müsste ich dann die ermitelte Anzahl an Windungen und den Querschnitt verdoppeln um eine höhere Strombelastung zu erhalten falls Platz ist.

Einen Zahlendreher habe ich nicht denn auch Modellmotoren haben eine höhere RPM/V bei niedriger Wicklungszahl.

Liege ich richtig mit meinen Schätzungen?
Wollte erst einmal fragen bevor ich die Spulen zerrupfe.

Vielen dank für eure Rückmeldungen.
 
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