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Hallo zusammen,

Für ein Hobbyprojekt habe ich einem Modellbau 2-Takt Motor(Zenoah G230RC) einen Anlasser(Gleichstrommotor permanenterregt Graupner 3301) verpasst. Die Leistungsdaten fasse ich am Ende des Beitrags zusammen.
Die Ansteuerung des Motors erfolgt bisher über ein Relais mit Freilaufdiode (Relais und Motor).
Ich stelle mir nun die Frage ob ich einen 4 - Quadrantensteller realisieren kann, mit dem ich die durch den Anlasser erzeugte Energie (der Anlasser hat keinen Freilauf und dreht sich bei Drehung des Motors mit) in meinen Akku zurückspeisen kann. Die verfügbaren H-Brücken und 4 Quadrantensteller die ich so im Netz finde, sehen keine Energierückspeisung vor. Hat einer von euch vielleicht schon einmal etwas ähnliches realisiert und ein paar Tipps oder Bauteilvorschläge für mich?
Die Drehzahlen Benzinmotor, Gleichstrommotor, Keilriemen wurden übrigens aufeinander abgestimmt.
Hintergrund ist, dass ich meinem RC Auto Kamera und weitere Sensorik zur Verfügung stellen möchte und entsprechend viel Strom benötige.

Grüße
Kevin

Leistungsdaten Graupner Gleichstrommotor:
Nennspannung 8,4 V
Betriebsspannungsbereich 4,8 ... 9,6 V
Leerlaufdrehzahl 15500 min ^-1
Leerlaufstromaufnahme 1,8 A
Stromaufnahme bei max. Wirkungsgrad 11 A
Blockierstromaufnahme 70 A
Höchster Wirkungsgrad ohne Getriebe 75 %

Maximaldrehzahl Zenoah G230RC: 17000 min^-1

Aufwand und Nutzen stehen im schlechtem Verhälnis.
Gruß

--
Nur wer nichts macht, macht keine Fehler
wer keine Fehler macht, wird befördert.

Entweder größere Stromerzeugung einbauen oder größeren Akku...
Oder halt Sparsame Technik verwenden

» Modellbau 2-Takt Motor

Und der kann in beide Richtungen laufen?

Da sich der Elektromotor als Generator aufgrund des antreibenden Benzinmotors zwangsläufig in dieselbe Richtung dreht wie als Anlasser, ist KEIN Umpolen mittels H-Brücke etc. nötig. Pluspol bleibt Pluspol (und Masse bleibt Masse). Nur die Stromrichtung ändert sich zwischen Anlasser- und Generator-Betrieb.

Versuchweise könntest Du zunächst eine ausreichend strom- und spannungsfeste (Schottky-) Diode* zwischen Pluspol des Elektromotors und Pluspol des Akkus anschließen, wobei die Kathode am Pluspol des Akkus liegt.

Falls der Anlassermotor nicht mit einem mechanischen Schalter oder Taster versorgt wird (der dann die vorgeschlagene Diode beim Starten überbrückt), sondern mit einem Leistungs-MOSFET, ist die vorgeschlagene Diode normalerweise schon im MOSFET zwischen dessen Drain und Source integriert. Die Frage ist, ob sie den maximal vom Generator gelieferten Ladestrom aushält.

Allerdings wird bei dieser einfachen Methode mittels Diode der Akku ohne jegliche Strom- und Spannungsbegrenzung mit dem jeweils verfügbaren Generatorstrom geladen.

Der richtige Ansatz wäre eine für den verwendeten Akku geeignete Ladeschaltung.

Für eine passende Auslegung der Ladeschaltung solltest Du zunächst ein paar Messungen am Generator vornehmen. Ein grober Anhaltspunkt wären Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom bei verschiedenen Drehzahlen des Generators. Praktisch wären auch Ladestrommessungen am angeschlossenen Akku bei unterschiedlichen Drehzahlen des Generators.

* Je nach Leckstrom der Diode wird der Akku ggf. langsam entladen, falls bei Nichtbetrieb des Modells der Stromkreis zum Elektromotor nicht aufgetrennt wird. Dieser Effekt wird insbesondere bei Schottky-Dioden oft vernachlässigt.

» » Modellbau 2-Takt Motor
»
» Und der kann in beide Richtungen laufen?
@xy
Nein der soll natürlich nicht in beide Richtungen laufen aber mit 2 Quadranten. Eine Drehrichtung und Bremsbetrieb mit Energierückführung. Btw 2-Takt Motoren können mit symmetrischen Steuerwinkeln und zündzeitpunkt definitiv rückwärts laufen.

Hallo Eberhard,
Danke für die ausführliche Antwort. Ja an die Methode habe ich auch schon gedacht. Ich hatte nur gehofft es gibt ein IC mit 4 Quadranten der dann die Deadtime u.s.w. schon integriert hat. Von diesem wollte ich dann halt nur eine Drehrichtung und den Bremsbetrieb benutzen. Ich wollte einfach vermeiden das diskret aufzubauen, damit ich bei ggf. PWM Ansteuerung (zur Steuerung der Generatorstromstärke / Sanftanlauf beim Anlassen) keine Probleme mit der Induktivität des Motors bekomme. Soweit ich das überblicken kann, sieht bloß keiner der üblichen verdächtigen H Brücken IC´s vor, die Energie zurückzuspeisen anstatt in Wärme zu verwandeln.

Gruß
Kevin

» Kurzschlussstrom

Keine gute Idee, der ist nicht kurzschlussfest.

» » Kurzschlussstrom
»
» Keine gute Idee, der ist nicht kurzschlussfest.

Zum einen wird man die vorgeschlagenen Messungen im Generatorbetrieb nicht stundenlang, sondern innerhalb von ein paar Sekunden durchführen.

Zum anderen hätte ich keine Probleme, den Kurzschlussstrom dieses DC-Motors bei Verwendung als Generator bis maximal zum Nennstrom oder maximal der Nenndrehzahl für wenigstens einige Sekunden durchzuführen. Ich würde auch davon ausgehen, dass dieser Motor dabei keinen Schaden nimmt.

Die gewonnenen Messergebnisse (bei unterschiedlichen Drehzahlen im Leerlauf, bei Kurzschluss und bei Nennlast = Akku) wären hilfreich bei der Dimensionierung der gewünschten Ladeschaltung.

Falls Elektro-Motor/Generator und Benzinmotor in der genannten Kombination nicht ungefähr die selbe Drehzahl haben (also z.B. 1:1-Kopplung) und immer im jeweils zulässigen Drehzahlbereich bleiben, ist das eigentliche Problem m.E. ein mechanisches.

Das ist insbesondere der Fall, wenn die Drehzahl zwischen E-Motor und Benzinmotor für ein größeres Starter-Drehmoment stärker herabgesetzt wird, wodurch der Generator zwangsläufig eine höhere Drehzahl als der Bezinmotor hat. Dann kann der Benzinmotor nicht bis zur Maximaldrehzahl betrieben werden (die offensichtlich knapp über der spezifizierten Leerlaufdrehzahl des E-Motors liegt), ohne dass der mitlaufende Generator Schaden nimmt.

Natürlich kann ich (und können wir alle) generell keine Haftung für meine (unsere) hier gemachten Vorschläge übernehmen, insbesondere da alle Aktionen der Leser außerhalb meines (unseres) direkten Einflussbereichs liegen.

» Hallo Eberhard,
» Danke für die ausführliche Antwort. Ja an die Methode habe ich auch schon
» gedacht. Ich hatte nur gehofft es gibt ein IC mit 4 Quadranten der dann die
» Deadtime u.s.w. schon integriert hat. Von diesem wollte ich dann halt nur
» eine Drehrichtung und den Bremsbetrieb benutzen. Ich wollte einfach
» vermeiden das diskret aufzubauen, damit ich bei ggf. PWM Ansteuerung (zur
» Steuerung der Generatorstromstärke / Sanftanlauf beim Anlassen) keine
» Probleme mit der Induktivität des Motors bekomme. Soweit ich das
» überblicken kann, sieht bloß keiner der üblichen verdächtigen H Brücken
» IC´s vor, die Energie zurückzuspeisen anstatt in Wärme zu verwandeln.
»
» Gruß
» Kevin

Hallo Kevin,

wie gesagt, Du musst zwischen Motor- und Generator-Betrieb ja nichts umpolen. Also ist keine H-Brücke (Vollbrücke) nötig, im einfachsten Fall auch keine Halbbrücke.

Eine Halbbrücke könnte man in der Tat verwenden, um den E-Motor per PWM (und ggf. einem kleinen µC) anzusteuern. Allerdings gibt es damit gleich zwei Probleme, denn zum Starten des Benzinmotors benötigt man sehr wahrscheinlich die volle Leistung des Elektromotors und diese auch nur für ein paar Sekunden. Da macht ein Sanftanlauf per PWM m.E. wenig Sinn.

Dann hat der High-Side-MOSFET der Halbbrücke* zwangsläufig die erwähnte „Ladediode“ im Generator-Betrieb, die man nur mit Extraaufwand los wird, falls einfaches Laden über diese Diode nicht zulässig ist.

Du hast übrigens noch keine Angaben zu den verwendeten Akkus gemacht.

Weitere Kommentare zu den vorgeschlagenen Messungen am Generator siehe meine Anwort an „xy“.

Eberhard

* Dasselbe Problem gibt es auch bei der H-Brücke.

» Zum einen wird man die vorgeschlagenen Messungen im Generatorbetrieb nicht
» stundenlang, sondern innerhalb von ein paar Sekunden durchführen.

Man kann auch einfach im Datenblatt des Herstellers nachsehen, da steht alles nötige drin.

Sanftanlauf ist schonmal sinnlos.
Das verbrät unsinnig Ennergie.

Gruß Steffen

Ich glaub,
du hast irgendwie zuviel vom FU gefressen.

Gruß Steffen