die Motorsteuerung T1

E-Bike, Pedelec, Elektrofahrrad
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doran

die Motorsteuerung T1

Beitrag von doran »

Die Steuerung des Pedelecmotors ist für Nichtelektriker nicht leicht verständlich. Doch - wer bis hier die Berichte verfolgt hat, kommt mit. ( weil einiges Hintergrundwissen gesammelt wurde )
Der Motor wird vom Steuer-Leistungs-Modul angesteuert. Wie ? - kommt später. Das Steuer- Leistungsmodul bekommt seine Ansteuerung von der Steuereinheit ( wird mit Gleichspann.-Pulsen angesteuert ) Die Sensoren liefern eine sich stetig ändernde nicht "glatte" Gleichspannung ,sie muß
in der Steuereinheit aufbereited werden, damit das St.Lei.-Modul etwas damit anfangen kann. Die Steuerung hat folgende Aufgabe: tritt der Fahrer mit Kraft in die Pedale , soll der Motor Kraft entwickeln, die korreliert. Heißt: eine Abhängigkeit von Tretdruck zur Motorkraft - die einer Kennlinie folgt, oder poroportional bleibt - mit einem wählbaren Übertragungsfaktor. z.B. 0,25 - 3 = 25 - 300 %
Im Umgangsdeutsch: tritt man z.B. mit 3 kg Druck - soll der Motor mit 3 - 4 oder 6 kg Kraft das Rad
drehen. Die Kraft am Rad läßt sich über den "Übertragungsfaktor" ( Vorwahlschalter für die Unterstützung ) in Grenzen verändern - ( bei gleichem Tretdruck ). Zum Verständnis reicht das - ganz korrekt ist es nicht. Der Druck beim Treten tritt nicht gleichmäßig auf, - es wird eine Drehbewegung mit wechselndem Druck erzeugt.( varierendes-Drehmoment) Nimmt man davon den Mittelwert u multipliziert ihn mit der Drehzahl erhält man annäherungsweise die Tretleistung. Diese wird dann mit unterschiedlichem Übertragungsfaktor Stellgröße für das Leist.-Steuermodul u damit der Motorleistung ( proportional ) Das "Tretsignal" muß verzögert u gedämpft werden. Geschieht im einfachsten Fall mit R-C Gliedern (Kombination v. Widerstand u Kondensator) Würde man ungedämpft den Motor ansteuern , geriete er in mechanische Schwingungen ( Pumpbewegungen) Kombiniert man eine Verzögerung mit einer Dämpfung so kommt Ruhe in das System - der "Motorkraftfluß" wird gleichmäßiger - es fährt sich angenehmer. Die Verzögerung ( bei Bion-X ca. 30s.) hat zur Folge, daß der Schub erst 30s. nach "Antritt" wirksam wird, teils ein Nachteil - genauso schiebt er 30s. nach, wenn die Tretkraft geendet hat, - auch gewöhnungsbedürftig - hat man sich drauf eingestellt aber eher angenehm. Der Sanyo-Antrieb hat die Verzögerung geschätzt 5 sec. so kurz, daß man sie kaum bemerkt - der Schub kommt gleich nach "Antritt" u endet mit Ende des Tretens ( 5sec. vernachlässigt) Im Ergebnis führt das zu einem gefühlt anderen Fahrverhalten. Gewöhnen kann man sich an beides, - vermutlich haben andere Räder im Detail ähnliche Unterschiede. Da der Schub ursächlich vom "Tretdruck" abgeleited wird, spart man Energie, wenn man einen nächstgrößeren Gang wählt als normal ( kleineres Ritzel hinten) Man tritt fest aber langsam - so fest, daß der gewünschte Schub kommt - mehr nicht. Moderne Steuerungen mit "Anfahrhilfe" weichen von dieser Proportionalität bis 6 kmh ab. Heißt: Tritt man mit einem Minimum an Kraft (Größe legt der Entwickler fest) so wird der Motor mit Maximalsignal angesteuert ( 250 W. - Schub) Ab ca. 4 kmh wird die" Geschwindigkeits-Rückmeldung" wirksam .Der Geschwindigkeits-Sensor erfasst die tatsächliche Geschwindigkeit u regelt ab - Der Tretkkraftsensor steuert auf , der Geschw.-Sensor steuert zu - das läuft parallel. So wird das Steuersignal bis 6 kmh zurückgenommen auf den Proportionalitätsfaktor. Heißt: es wird abgesenkt auf z.B. 50 W. Schub - bei Faktor 1= (100%) wenn mit 50 W getreten wird. Man beschleunigt bis 6kmh entlang einer Kennlinie - kommt prima über die Straße - fährt dann mit Normalunterstützung oberhalb 6 kmh weiter. Das ist nach "EU-Verordnung" zulässig, damit die "Rentner zügig über die Straße kommen u nicht platt gefahren" werden. Der Sanyo- Antrieb von 2007 hatte das schon - sollte man vor dem Kauf prüfen, ob vorhanden. Von 22 ... 25 kmh sinkt der Unterstützungsfaktor bis auf 0% bei 25 kmh. Ebenfalls eine "Abregelkennlinie". Die Steilheit der Kennlinie variiert bei verschiedenen Antrieben - endet aber immer bei 25 kmh ( wenn nicht durch" E-Tuner" manipuliert wird ) Die Genauigkeit des Geschwindigkeits-Sensors liegt bei 0,1kmh u wird bei Bion-X im "Bedien-Panel" als genaue Geschwindigkeitsanzeige am Lenker verwendet. Beim Sanyo-Antrieb verzichtet man darauf - man muß sich selbst einen "Tacho/Kilometerzähler nachrüsten. Es bietet sich ein 3. paralleler Geber an, mit dem man einen "Grundschub" z.B. 50 ... 100W einstellt - er addiert sich zum Schub infolge eigenem Treten - das ist dann ein Zwitter zwischen Pedelec u Leichtmofa - ein Leckerbissen für die "Grünen" ( wenn sie es "mitkriegen" ) . Technisch kein sonderliches Problem - scheitert mehr an der unzureichenden Akkuleistung ( heute noch). Die Mindesttretleistung ist zur Zeit gesetzlich nicht definiert - sie darf nicht "Null" sein, Fabrikräder haben als Richtwert zur Unterstützung 50 W. = 15 kmh Eigenleistung, plus Systemschub entsprechend dem Ünterstützungsfaktor meist in 3 oder 4 Stufen aufgeteilt. z.B. ( 25 % 50% 150% 300% ) oder ( 50% 100% 200% 300% ) Der erforderliche Tretaufwand ist so groß, daß man wirklich das Gefühl hat "Rad zu fahren" mit Unterstützung - aber nicht auf einem "Mofa" sitzt u ohne Mühe vorwärts kommt ( so wie bei der Saxo ) Man sieht daß die Unterstützung von Tretkraft u Geschwindigkeit bestimmt wird. Der Bereich von 6 - 22 kmh ist linear - kann aber leicht von den Entwicklern geändert werden . Heißt: wenn gewünscht, kann man in einem festgelegten Bereich die Unterstützung anheben oder absenken ( ähnlich der alten "loudness"-Einstellung (gehörrichtig) an der Stereoanlage.) Aufs Rad bezogen könnte das heißen: für Tourenräder eine Anhebung der Unterstützung zwischen 15 ... 18 kmh oder so ähnlich. Damit würde eine gewünschte "Reisegeschwindigkeit" gefördert. Vermutlich kommt so etwas schneller als erwartet. Um die Druck- Kräfte zu erfassen, werden heute fast ausschließlich "Halbleiter-Dehnmeßstreifen" verwendet. Das sind Siliziumplättchen auf Epoxidharzträger fixiert. - die bei Druck oder Zug ihren el. Widerstand verändern - bei eingeprägtem Strom entsteht so eine fast proportionale Spannungsänderung im Verhältnis zur Tretkraft - dies ergibt die Basis für die Motorsteuerung. In der Praxis ist das alles etwas komplizierter - da kämpfen die Entwickler mit Temperaturdrift die es zu kompensieren gilt - oder Alterungsfaktoren u Übergangswiderstände infolge Oxidation - braucht man als "Normalfahrer" nicht zu wissen. Andere Druck/Zugaufnehmer wie mechanische Kapseln mit integriertem Poti oder Drahtmeßwertaufnehmer werden bei modernen Antrieben nicht mehr verwendet - obwohl sie recht robust waren. Der Übertragungsfaktor wird mit zunehmender Akkuleistung größer. So hat Bion-X den Maximalfaktor von 200% nach 300% verschoben. Tritt man mit 50 W. ( reicht bei Windstille u flach für ca. 15 kmh ) so bekommt man vom System 150 W. (=300%) - Schub dazu. Man fährt also mit 200 W. reicht für 25 kmh ( bei Windstille - flach - Fahrer 80kg - guter Rollwiderstand - vorausgesetzt ) Damit wäre auch schon das Maximum erreicht. Genau stimmt es nicht, da ab 22 kmh entlang einer "Abregelkennlinie" die Unterstützung reduziert wird. Diese 22 kmh sind aber mit knapp 50 W eigener "Tretleistung" realistisch. Sicher - mit der "Saxo" kann das nicht konkurieren ...ist auch der Grund warum ich eine habe u gerne damit fahre .( Die Saxo fängt da an wo das Pedelec aufhört! ) Da mein Bion-X. Akku 8 Ah / 24V = 192 Wh. hat, könnte man damit knapp 1,2 h fahren ( bei z.B. 83 W. Tretleistung u 200% Unterstützung ) mit 166 W.- System-Schub. In der Praxis ist aber nach 1 Stunde Schluß. Das entspräche ca. 22 km Reichweite - nichts für Touren. Heißt: für Touren reicht der Akku in der Praxis für 60 km bei 25% Unterstützung, zur Begeisterung reicht der Schub da nicht . Bei längeren Fahrten muß man mit der "Unterstützung" runter u langsamer fahren - das verbraucht überproportional weniger Energie. Bei 15 kmh ist man 4 h unterwegs ohne " Kaffeetrinken" - für eine Sonntagstour mit der Frau ausreichend, - aber alles ohne Hügel u Gegenwind. - Als wirkliche Hilfe empfindet man 50% oder mehr. Daraus folgt: Akku so groß als möglich wählen - möglichst 2 zum Umschaltenwie beim Giant Twist ( 2 x 1OA / 24V = 480 Wh.) damit fährt mir meine Frau auf u davon - auf der Tour. Werden 12 oder 15Ah / 24V als Einzelakku am Rad angeboten wäre das schon ordentlich - dann bietet es sich an, einen Zusatzakku mit auf die Tour zu nehmen. Wer nur Kurzstrecke fährt - zur Arbeit - kommt auch mit 1 Akku aus. Merken sollte man sich, daß große Unterstützungsfaktoren bei den heutigen Akkus die Reichweite enorm schrumpfen lassen , - ebenso Hügel u Gegenwind !
Da hat der Saxofahrer keine Last mit - freut auch mich immer !
Eine wirkliche Änderung wird da nur die" Brennstoffzelle" bringen, - werde ich später mal näher
beleuchten - wenn der "Antrieb durch ist".

Gruß Doran
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