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Frein moteur électrique



  1. #1
    yop21

    Frein moteur électrique


    ------

    Bonjour,

    Je viens vous voir car j'aurais besoin de votre aide pour concevoir un système de frein électronique pour ma trottinette électrique que j'ai fabriqué.

    L'idée serait que lorsque j'indique une consigne de gaz de 0, je voudrais que ma trottinette ralentisse plus vite qu'actuellement.

    Voici le schéma:
    2015-10-12 21.52.16-2.jpg

    Sur la gauche on peut voir le circuit actuel avec une batterie de 36V, un MOSFET qui commande le moteur avec un signal PWM. Il y a aussi une diode de roue libre pour protéger le MOSFET.

    Mon idée serai de faire ralentir le moteur lorsque le PWM est à 0, autrement dit quand le MOSFET ne conduit pas. A ce moment là, le courant circule entre le moteur et la diode de roue libre. Il faut donc pouvoir diminuer le courant induit par le moteur. Mon idée serait d'y ajouter une résistance de puissance. Seul problème, c'est que le courant serait aussi ralenti quand le PWM n'est pas égal à 100%, vu que le courant passe aussi par la diode lorsque le pwm est dans la phase "0".

    Faudrait il un système actif pour connecter la résistance uniquement lorsque je veux freiner? Ou alors faut-il un autre système?

    Voilà j'espère que j'ai réussi à expliquer mon problème, si ce n'est pas le cas n'hésitez pas à me demander des compléments d'informations.

    Merci pour votre aide.

    -----

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  3. #2
    antek

    Re : Frein moteur électrique

    Citation Envoyé par yop21 Voir le message
    Faudrait il un système actif pour connecter la résistance uniquement lorsque je veux freiner? Ou alors faut-il un autre système?
    Oui, on peut commuter une charge sur le moteur (mosfet avec ou sans résistance) lorsque la commande est à "zéro".
    Attention à ne pas commuter les 2 transistors en même temps !

  4. #3
    yop21

    Re : Frein moteur électrique

    Salut anek, merci pour ta réponse.

    Je pourrais donc imaginer un système comme suite:

    2015-10-13 20.53.49.jpg

    Le 2ème MOSFET serait fermé quand notre PWM est plus grand que 0 ce qui fait que le courant préfère passer par le "court circuit" plutot que par la résistance. Et lorsque l'on décide de freiner un ouvre le 2ème MOSFET et le courant passe au travers de la résistance ce qui freine le courant induit.

    C'est bien ça?

    Que veut-tu dire par ne pas commuter les 2 transistor en même temps?

  5. #4
    Positron1

    Re : Frein moteur électrique

    Salut,
    il te faut alimenter le moteur avec un variateur en H
    Le savoir des uns peut faire le bonheur des autres

  6. A voir en vidéo sur Futura
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  8. #5
    yop21

    Re : Frein moteur électrique

    Hello Positron1,

    Je n'ai pas besoin de pont H, je ne veux pas faire de marche arrière ou dépenser de l'énergie pour freiner.

  9. #6
    Positron1

    Re : Frein moteur électrique

    Re,
    Un relai 2RT te conviendrait tout simplement, et là ton moteur plante sec !!!!
    @+
    Le savoir des uns peut faire le bonheur des autres

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  11. #7
    antek

    Re : Frein moteur électrique

    Citation Envoyé par yop21 Voir le message
    Le 2ème MOSFET serait fermé quand notre PWM est plus grand que 0 ce qui fait que le courant préfère passer par le "court circuit" plutot que par la résistance. Et lorsque l'on décide de freiner un ouvre le 2ème MOSFET et le courant passe au travers de la résistance ce qui freine le courant induit.
    Fait un schéma avec le sens des tensions :
    - moteur en . . . moteur
    - moteur en générateur

    Garde une diode seule en // sur le moteur.
    Ajoute un autre circuit pour le freinage : diode + mosfet + résistance (selon le freinage voulu)

    PS - il ne s'agit pas d'un freinage mais d'un ralentissement énergique, ça ne bloque pas à l'arrêt
    Dernière modification par antek ; 14/10/2015 à 14h55.

  12. #8
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Frein moteur électrique

    Bonjour,

    http://forums.futura-sciences.com/at...3-20.53.49.jpg
    Peux-tu reposter cette image en indiquant clairement :
    - où sont le plus et le moins de ta source 36V,
    - ou sont les drain et sources de Mosfets ;
    - si tu utilises des N-mosfet ou des Pmosfets ;
    - comment tu comptes commander tes mosfets ?

    Comme indiqué sur ton schéma :
    - tu va galérer à générer cmd2 ;
    - la diode est (semble) à l'envers.

    Quelle valeur comptes-tu donner à ta résistance de freinage ?
    Dernière modification par Antoane ; 14/10/2015 à 15h57.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  13. #9
    yop21

    Re : Frein moteur électrique

    Re,
    Un relai 2RT te conviendrait tout simplement, et là ton moteur plante sec !!!!
    @+
    Je ne pense pas que c'est ce que je recherche, de plus cela pourrait endommager le MOSFET, c'est pour cela que l'on met une diode de roue libre.

    @ Antek

    voilà je mets un schéma avec le chemin du courant en mode moteur et générateur.

    Oui je sais bien que ça ne va pas l'arrêter net.

    2015-10-14 21.13.37.jpg

    @ Antoane

    Tu trouves les informations sur la nouvelle image.

    Pourquoi je vais galérer avec la cmd 2?

    Merci pour votre aide !
    Images attachées Images attachées

  14. #10
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Frein moteur électrique

    Bonjour,

    http://forums.futura-sciences.com/at...4-21.13.37.jpg

    Je n'avais pas noté que tu es en Suisse... En France, la pointe de la flêche est du côté du plus -- c'est effectivement l'inverse chez vous.

    Le P-mosfet contrôlé par CMD est à l'envers. Si l'autre est aussi un Pmos, il est aussi à l'envers.

    Pour cmd, il faut générer un signal carré variant entre 36V (transistor bloqué) et ~26V (transistor passant). C'est possible, mais pas facile. Mieux vaudrait donc, si possible, utiliser un mosfet dont la source serait à la masse.



    Pour ralentir le moteur aussi vite que possible, la résistance devrait avoir une valeur proche de la résistance interne du moteur.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #11
    Positron1

    Re : Frein moteur électrique

    Salut,
    Je ne pense pas que c'est ce que je recherche, de plus cela pourrait endommager le MOSFET, c'est pour cela que l'on met une diode de roue libre.
    Pour info,Je ne pense pas que tu ais compris le fonctionnement du relai, tu n'as pas de Mosfet ni de diode, les contacts remplacent ce que tu veux faire avec les MOSFET.
    Les contacts travail alimentent le moteur ceux au repos shuntent le moteur au travers d'une résistance
    Je crois comprendre que tu préfères l'électronique, cela marchera aussi bien, d'autant plus que tu as de bons conseillers.
    @+
    Dernière modification par Positron1 ; 14/10/2015 à 21h33.
    Le savoir des uns peut faire le bonheur des autres

  16. #12
    ranarama

    Re : Frein moteur électrique

    Salut ! je répond au msg #1 sur :
    Citation Envoyé par yop21 Voir le message
    Faudrait il un système actif pour connecter la résistance uniquement lorsque je veux freiner ? Ou alors faut-il un autre système?
    A mon avis le schéma actuel permet le freinage le plus rapide possible et rajouter une résistance va rallonger le temps de freinage.
    Mon raisonnement c'est que l’énergie mécanique est éliminer en chaleur par la résistance de l'induit du moteur r :

    Pj=U²/r

    Donc si tu veux maximiser Pj il faut diminuer r, ce qui est impossible... Bref une diode et c tout, c'est donc le schéma actuel.

    Autre chose : il manque une protection en courant pour le cas ou la puissance mécanique fournie est trop forte. Le moteur est en danger avec le schéma actuel je dirais.

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  18. #13
    Montd'est

    Re : Frein moteur électrique

    curieux ton schéma,

    moi je verrais plus un hacheur 2 Quadrants, la partie buck te sert à la propulsion, la partie boost au freinage;

    Soit la sortie du boost recharge la batterie en prenant des précautions soit elle dissipe l'énergie dans une résistance.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  19. #14
    ranarama

    Re : Frein moteur électrique

    Hello

    Oui tu as raison mont d'est j'avais gourré, confondant avec la Dé-magnétisation d'une bobine de relais, ce qui n'as rien à voir -_-'

    Ici le sens du courant s'inverse lorsque le moteur devient une génératrice, la diode du schéma actuel ne peut donc pas conduire le courant. C'est comme tu as écrit c'est l'utilisation d'un hacheur réversible en courant qui s'impose avec les complications pour la commande qui vont avec : http://physique.vije.net/BTS/index2.php?page=hacheur_r2

    Faudrait un chip /C.I. qui rende tout cela simplissime, une référence à proposé ?
    Dernière modification par ranarama ; 15/10/2015 à 09h01.

  20. #15
    Montd'est

    Re : Frein moteur électrique

    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    l'utilisation d'un hacheur réversible en courant qui s'impose avec les complications pour la commande qui vont avec
    Je l'ai jamais expérimenté en vrai mais je pense que ça peut se commander comme un demi-pont classique, avec les 2 mosfet commandés de façon complémentaires + petit DT:

    - Si le moteur n'est pas entraîné par une charge mécanique, on a le fonctionnement en buck, il tire de l'énergie de la batterie.

    - A partir du moment où le moteur commence à générer à cause de pente ou élan, le convertisseur fait de l'élévation de tension et il commence à y avoir réinjection dans la source d'alim donc freinage.

    Avec un machin comme ça, dès que la consigne baisse assez (sans même atteindre le 0, contrairement à ce qu'il avait l'air de vouloir) le freinage commence.
    Après il peut très bien ajouter un mode "moteur en roue libre" en plus, sans quoi c'est peut être un peu problématique: parce sinon que ya une zone de marche une autre de freinage et une sorte de point d'équilibre entre les deux...
    Si l'énergie est dissipée à chaque freinage l'autonomie pourrait baisser sérieusement.

    Je ne pense pas qu'il y ait besoin de puce si spéciale (que je connais pas d'ailleurs), mais d'abord d'un bon driver de mosfet de canal N; high side/ low side.
    Dernière modification par Montd'est ; 15/10/2015 à 23h50.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  21. #16
    ranarama

    Re : Frein moteur électrique

    hello !

    Oui ça se tient. Idem pas d'xp perso mais gérer un courant venant de l'extérieur en mode fou-fou me parait bien compliqué : le pb c'est que le courant qui s'inverse dans la phase freinage va alimenter trop intensément la batterie, une batterie n'aime pas etre charger a I nominal voire plus ! Il faut donc rajouter un 3e Mosfet pour dévier celui-ci et le dissiper + la commandedans le but de ne fournir qu'une portion de courant à la batterie... Donc 3 To à commander ça finit par faire beaucoup sans doute pour le demandeur -_-'

    Le freinage avec le frein mécanique est sans doute la solution la plus simple.

    Ou encore un truc pas trop prise de tete mais je sais pas si c'est cohérent : lorsque le freinage est désiré, court-circuiter le moteur par un mosfet (avec énorme radiateur) en mode linéaire tel une résistance variable, puis ouvrir le mosfet principal juste après (afin d’éviter d'interrompre le courant, les surtensions vont tout massacrer sinon ^^). Oui c'est très rudimentaire, à petite puissance se serait ok, mais sur un gros moteur j’hésite tout de mm

  22. #17
    Montd'est

    Re : Frein moteur électrique

    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    : le pb c'est que le courant qui s'inverse dans la phase freinage va alimenter trop intensément la batterie, une batterie n'aime pas etre charger a I nominal voire plus !
    Je ne sais pas si c'est des batteries plomb ou lithium, mais dans les 2 cas, quand je disais "réinjecter", dans mon esprit ça sous entendait avec un vrai circuit de gestion de charge CC/CV. (ce qui complique le truc) et effectivement il faudrait peut-être dissiper une part, si le chargeur ne peut pas tout utiliser en respectant les limites de la batterie pendant le process de charge.

    Après faire quantité d'alternances décharges/charges partielles sur des accus lithium ou plomb, je sais pas si ça leur plait ou pas...

    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    court-circuiter le moteur........................ .....mais sur un gros moteur j’hésite tout de mm
    Je pense que c'est l'usure puis la casse, court-circuiter un générateur qui ne limitera pas le courant n'est jamais un truc à faire.
    Dernière modification par Montd'est ; 16/10/2015 à 19h58.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  23. #18
    ranarama

    Re : Frein moteur électrique

    Hello

    Effectivement il faut une charge électronique asservi qui permettra en mode frein un courant constant faible à Inominal/10 (?) vers la batterie un truc du genre. C'est pas si difficile à faire vu que la constante de temps est lente.. Mais bon j'ai comme l'impression qu'on a déjà perdu le demandeur après le schéma du demi pont ^^

    Court-circuité c'était surement pas le bon terme, je voulais dire mettre un mosfet en // du moteur et qui fonctionnerai en régime linéaire afin qu'il dissipe le courant de manière à ne pas abimer le moteur ou mm déséquilibrer le gars par un freinage trop abrupte.. Pas d'asservissement mais une bête réglage manuel via un potar. Evidement ce mosfet va chauffer comme un dingue mais ça me parait jouable puisqu'en percant , taraudant dans l'alu de la trottinette (le corp est en en alu non?) et fixant le Mosfet la dedans, il aura son propre radiateur géant, ventilé et gratos ^^

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