Forum

Hallo zusammen,

ich stehe vor folgendem Problem: Ich entwerfe ein Solarauto und da ich Maschinenbau studiere bin ich nicht so mit Elektrotechnik bewandt.
Das Solarauto wird mit einer Solarzelle die bei maximaler Leistung ca 5A und 8,4V liefert.
Es ist laut Reglement gestattet 250J an elektrischer Energie zu speichern, für Beschleunigungsvorgänge, Boardelektronik, etc.

Ich möchte die Spannung von der Zelle mit einem Step up Booster auf 25V (maximal zulässige Spannung im Auto)hochregeln und damit einen 0,8F Supercap laden.
Damit kann ich den Kondensator viel weiter entladen als wenn ich ihn auf dem Spannungsniveau der Zelle halten würde.
Der Kondensator wird geladen wenn das Auto nicht vollast läuft oder steht/bremst

Das Energiemanagement möchte ich mit einem Y-Controller steuern.

Meine Frage an dieser Stelle: Wenn ich Vollgas fahre, möchte ich die maximale Energie am Motor haben. Das bedeutet: Die Zelle weg vom Step Up Wandler hin zum Motor und der Kondensator auch auf den Motor. Ich weiß aber nicht wie ich das elektrisch realisieren soll, da ja das Spannungsniveau vom Kondensator höher ist als das der Zelle und auch für den Motor zu hoch ist.

Der Motorregler arbeitet in einem Spannungsbereich von 4-10V

Hat jemand eine Idee wie man das System für den Vollast-Fall verschalten kann?

Mfg Jürgen

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» ich stehe vor folgendem Problem: Ich entwerfe ein Solarauto und da ich
» Maschinenbau studiere bin ich nicht so mit Elektrotechnik bewandt.
» Das Solarauto wird mit einer Solarzelle die bei maximaler Leistung ca 5A
» und 8,4V liefert.
» Es ist laut Reglement gestattet 250J an elektrischer Energie zu speichern,
» für Beschleunigungsvorgänge, Boardelektronik, etc.
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» Ich möchte die Spannung von der Zelle mit einem Step up Booster auf 25V
» (maximal zulässige Spannung im Auto)hochregeln und damit einen 0,8F
» Supercap laden.
» Damit kann ich den Kondensator viel weiter entladen als wenn ich ihn auf
» dem Spannungsniveau der Zelle halten würde.
» Der Kondensator wird geladen wenn das Auto nicht vollast läuft oder
» steht/bremst
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» Das Energiemanagement möchte ich mit einem Y-Controller steuern.
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» Meine Frage an dieser Stelle: Wenn ich Vollgas fahre, möchte ich die
» maximale Energie am Motor haben. Das bedeutet: Die Zelle weg vom Step Up
» Wandler hin zum Motor und der Kondensator auch auf den Motor. Ich weiß aber
» nicht wie ich das elektrisch realisieren soll, da ja das Spannungsniveau
» vom Kondensator höher ist als das der Zelle und auch für den Motor zu hoch
» ist.
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» Der Motorregler arbeitet in einem Spannungsbereich von 4-10V
»
» Hat jemand eine Idee wie man das System für den Vollast-Fall verschalten
» kann?
»
» Mfg Jürgen


Hallo,

beim der Entladung der Superkapazität sinkt die Spannung.
Es ist eine sehr unstabile Spannung. Damit einen Motor zu betreiben ist nicht einfach.
Möglichkeit 1.
den Motor über einen Stromkonstanter an den Supercap anzushließen.
Der Stromkonstanter wird auf den zulässigen Strom des Motors eingestellt.

Möglichkeit 2.
einen Step-down Wandler zwischenzuschalten.
Es gibt diese Wandler, die bei einer schwankenden Eingangspannung
eine Konstante Spannung ausgeben.
Siehe:
http://www.pollin.de/shop/dt/NDc5OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Step_Down_Wandler_Bausatz.html

Grüße Kendiman

» Hallo zusammen,
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» Damit kann ich den Kondensator viel weiter entladen als wenn ich ihn auf
» dem Spannungsniveau der Zelle halten würde.
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» Wandler hin zum Motor und der Kondensator auch auf den Motor. Ich weiß aber
» nicht wie ich das elektrisch realisieren soll, da ja das Spannungsniveau
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» Der Motorregler arbeitet in einem Spannungsbereich von 4-10V
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» kann?
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» Mfg Jürgen

Hallo,

eine weitere Möglichkeit:

gleich einen Motorregler für eine höhere Spannung (25 V und mehr) einbauen.
dann nur noch die Spannungsquellen (Akku - Supercap) umschalten.

Gruß Kendiman

» » Hallo zusammen,
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» » ich stehe vor folgendem Problem: Ich entwerfe ein Solarauto und da ich
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» speichern,
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» » (maximal zulässige Spannung im Auto)hochregeln und damit einen 0,8F
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» » Damit kann ich den Kondensator viel weiter entladen als wenn ich ihn auf
» » dem Spannungsniveau der Zelle halten würde.
» » Der Kondensator wird geladen wenn das Auto nicht vollast läuft oder
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» » Meine Frage an dieser Stelle: Wenn ich Vollgas fahre, möchte ich die
» » maximale Energie am Motor haben. Das bedeutet: Die Zelle weg vom Step Up
» » Wandler hin zum Motor und der Kondensator auch auf den Motor. Ich weiß
» aber
» » nicht wie ich das elektrisch realisieren soll, da ja das Spannungsniveau
» » vom Kondensator höher ist als das der Zelle und auch für den Motor zu
» hoch
» » ist.
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» » Hat jemand eine Idee wie man das System für den Vollast-Fall verschalten
» » kann?
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» » Mfg Jürgen
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» Hallo,
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» eine weitere Möglichkeit:
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» gleich einen Motorregler für eine höhere Spannung (25 V und mehr)
» einbauen.
» dann nur noch die Spannungsquellen (Akku - Supercap) umschalten.
»
» Gruß Kendiman

Aber dann wird die Energie die ich in dieser Zeit aus der Zelle bekomme nicht genutzt, over sehe ich das falsch?

» Aber dann wird die Energie die ich in dieser Zeit aus der Zelle bekomme
» nicht genutzt, over sehe ich das falsch?

Um die maximale Energie aus den Solarzellen zu bekommen, bedarf es einer MPP (maximal Power Point) Regelung, die die Belastung der Solarzellen so steuert, dass die "maximum Power" entnommen werden kann. Strom/Spannung der Solarzellen wird dabei aber nicht optimal für die Akkuladung oder Motorbetrieb sein.

Einschub: bei Solarzellen ist üblicherweise der Kurzschlußstrom sowie die Leerlaufspannung angegeben. Bei ersterem ist also die Spannung Null (Kurzschluß) und im zweiten der Strom = Null. Also beidesmal P=U*I gleich Null. Es ist daher ein Laststrom zu suchen, bei dem U*I (je nach Sonneneinstrahlung) maximal wird. Das macht eine MPP Regelung.

Soweit Punkt 1.)

Punkt 2: siehe Energieparadoxon bei parallelgeschalteten Kondensatoren.
http://forum.physik-lab.de/ftopic5031.html
Oder Ladung / Entladung eines NiMH Akkus ist 1.4:1 (bei Bleibatterien 1.2:1)
Es ist daher immer vorteilhafter/ökonomischer, direkt benötigten Strom direkt zu verbrauchen, als ihn erst zu speichern.

Damit hast du zwei ganz schön dicke Eier ins Nest gelegt bekommen (insbesondere für Maschinenbauer / nicht-Elektroniker)

Jetzt könntest du eines der beiden Probleme (oder beide) erstmal vernachlässigen. Oder die Tatsache, daß bei "Nur Motorbetrieb" eigentlich noch überschüssige Energie für die Ladung der Energiespeicher vorhanden wäre, aber eben nicht genutzt wird.

Das komplette optimale Konzept wirst du als Maschinenbauer nicht finden - selbst ein Elektroniker nicht so einfach. Selbst für einen mittelmäßigen Elektronik-Kompendium-User wäre das eine anspruchsvolle Aufgabe.
Im Prinzip würde ich mir das zwar zutrauen, aber würde mich einiges an Zeit und Schaltungstesten kosten. Und da das nicht mein persönliches/Berufliches Problem ist, werde ich das sicher nicht machen. (zumal für einen User, der nichtmal angemeldet ist)

hws

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» » » und 8,4V liefert.
» » » Es ist laut Reglement gestattet 250J an elektrischer Energie zu
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» » » für Beschleunigungsvorgänge, Boardelektronik, etc.
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» 25V
» » » (maximal zulässige Spannung im Auto)hochregeln und damit einen 0,8F
» » » Supercap laden.
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» auf
» » » dem Spannungsniveau der Zelle halten würde.
» » » Der Kondensator wird geladen wenn das Auto nicht vollast läuft oder
» » » steht/bremst
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» » » Das Energiemanagement möchte ich mit einem Y-Controller steuern.
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» » » Meine Frage an dieser Stelle: Wenn ich Vollgas fahre, möchte ich die
» » » maximale Energie am Motor haben. Das bedeutet: Die Zelle weg vom Step
» Up
» » » Wandler hin zum Motor und der Kondensator auch auf den Motor. Ich weiß
» » aber
» » » nicht wie ich das elektrisch realisieren soll, da ja das
» Spannungsniveau
» » » vom Kondensator höher ist als das der Zelle und auch für den Motor zu
» » hoch
» » » ist.
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» » » Hat jemand eine Idee wie man das System für den Vollast-Fall
» verschalten
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» » gleich einen Motorregler für eine höhere Spannung (25 V und mehr)
» » einbauen.
» » dann nur noch die Spannungsquellen (Akku - Supercap) umschalten.
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» » Gruß Kendiman
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» Aber dann wird die Energie die ich in dieser Zeit aus der Zelle bekomme
» nicht genutzt, over sehe ich das falsch?

Hallo,

Ja, das ist so!
Es wird ganz schön schwierig 2 Energiequellen, deren Spannungen und Eigenschaften
sehr unterschiedlich sind, so zusammenzuschalten, dass sie optimal genutzt werden können.
Dazu kommt noch, dass die zur Verfügung stehenden Energien recht gering sind.
(Kleine Solarzelle und 250 Joule im Kondensator)
Jede Umwandlung, Anpassung und Regelung verbraucht einen Teil der Energie.
Damit ergibt sich nur ein geringer Wirkungsgrad, und der gewünschte Energieschub
wird nur sehr unbefriedigend sein.
Motoren sind eigentlich sehr robust und vertragen kurzzeitig eine (viel) höhere Spannung.
Sie dürfen dabei nur nicht zu heiß werden. Da die Masse der Motoren aber verhältnismäßig
groß ist, und die Spannung am Supercap schnell abnimmt, kann man eine höhere Spannung
für den Energieschub in Betracht ziehen.
Etwas ist noch unklar:
soll der Energieschub zur vollen Solarleistung dazugeschalter werden,
oder soll der Energieschub nur kommen, wenn die Solarzellen gerade nur ungenügend Energie liefern ?

Gruß Kendiman