Modellauto auf Solarbetrieb umrüsten - Schaltplan

Freizeit & Hobby Modellbau
#1

Hallo!
Ich habe ein Problem: Ich möchte für ein Schulprojekt zum Thema „Regenerative Energien“ ein ferngesteuertes Modellauto auf Solarbetrieb umrüsten. Das heisst, Solarzellen auf dem Dach laden einen Akku, der dann den Motor versorgt. Zusätzlich soll der Motor aber auch noch beim Bremsen als Generator wirken, also den Akku wieder aufladen. Ich habe schon einen Schaltplan skizziert, weiss jedoch nicht, ob da noch Fehler drinstecken. Deshalb würde ich alle Experten auf dem Gebiet, sich den Plan mal anzusehen und mich über Fehler aufzuklären. Hier der Link zum Schaltplan:
http://img214.imageshack.us/img214/476/solarautoscha…
Die Dreiecke mit Strich sollen Dioden sein, die den Stromfluss in eine Richtung blockieren.

Danke schonmal
Severin

#2

Das heisst, Solarzellen auf dem
Dach laden einen Akku, der dann den Motor versorgt. Zusätzlich
soll der Motor aber auch noch beim Bremsen als Generator
wirken, also den Akku wieder aufladen.

Hallo,
ich will jetzt nicht entmutigen, wahrscheinlich kommen noch mehr Antworten.

Du baust also einige Solarzellen auf das Dach (von der Schule) und laedst damit einen Akku. Den Akku setzt Du vollgeladen in das Auto, und machst noch etwas fuer Rekuperation. Koennte gehen, mit Geld.
Oder willst Du die Solarzellen an das Auto bauen? Sie sind schwer und zerbrechlich. Das wird so aehnlich
http://www.naefspiele.ch/detailseiten/detailbilder/g…
Und dann willst Du noch den schweren Akku reinbauen. Das Auto wird sich kaum bewegen. Vielleicht laedt es 10 Stunden und faehrt dann einen Meter.
Weisst Du, dass der Toyota Prius Energie genug hat aus seinem Verbrennungsmotor, jedoch die Batterien fuer einzelne Kilometer Schleichfahrt reichen?
Kennst Du die flachen Solar-Rennwagen, die kaum Batterien enthalten? Sie fahren aehnlich wie das Spielmodell im wesentlichen mit dem Solarstrom am Tag. Ohne Licht waere bald Stillstand.
http://www.solarserver.de/l8mimages/news/solarworld1…
Also dennoch viel Glueck
wuenscht Helmut

#3

Danke für die Antwort. Ja, du hast Recht, die Zellen kommen auf des Dach. Dass des nicht sonderlich effektiv ist, ist schon klar, aber ich habe ausgerechnet, dass bei idealem Sonnenlicht 9 Stunden laden für 1 Stunde fahren reichen. Das geht, weil die Zellen bei 0,5 Watt Leistung nur 13 Gramm wiegen. Klar, des erlaubt immer noch keinen Dauerbetrieb, aber es geht eigentlich auch mehr um das „dass“, nicht so sehr um das „wie gut“ das Auto fährt.
Die Frage ist eigentlich, wie gesagt, ob die Elektronik so wie gezeichnet hinhaut.

#4

Hallo

Zuerst, an jeder Diode hast Du einen Spannungsabfall, sind die wirklich notwendig?

Zum anderen, der Motor sollte bei einem Auto wohl in beide Richtungen laufen, und damit hast Du eine Umkehr der Stromrichtung.

Wenn, dann musst Du es vom Prinzip her anders aufbauen. Wobei ich sagen muss, ich kenne deine Bauteile nicht.

Solarzelle, Laderegler geht soweit klar, Dioden brauchst Du nicht.

Regeln des Motors würde ich über ein Relais machen, falls keine Drehzahlregelung erforderlich ist, welches auch den Motor bei Betrieb vom Laderegler trennt. Sonst lädt der Akku sich über den Laderegler selbst, was äußert uneffektiv ist, bzw. wegen Spannungsabfall siehe unten.

Der Motor hat zwei Drehrichtungen, folglich wird auch hier die Ausgangspannung umgepolt, also wäre hier ein Gleichrichter Pflicht wenn der Ausgangsstrom wieder eingespeist werden soll.

Dabei ist zu beachten, der Motor sollte eine höhere Spannung als der Akku bringen, wird er wohl nicht, und damit bräuchte es noch eine Elektronik welche die Spannung hoch setzt. Damit wäre ein zweiter Laderegler Pflicht.

Und zum Schluss, der Motor verbraucht zum transportieren der ganzen Zusatzelektronik für die Rückgewinnung mehr Leistung, als diese im Stande wäre, die Leistung wieder in den Akku einzuspeisen. Was da effektiv in den Akku kommt, dürfte im Bereich von tausendstel Ah liegen.

Gruß

hartmut

#5

Hallo

Zuerst, an jeder Diode hast Du einen Spannungsabfall, sind die
wirklich notwendig?

Die hat mir ein Mitarbeiter von Conrad so empfohlen, damit sich die Stromrichtung an den Solarzellen nicht umdreht.

Zum anderen, der Motor sollte bei einem Auto wohl in beide
Richtungen laufen, und damit hast Du eine Umkehr der
Stromrichtung.

Rückwärtsgang meinst du? Der wird im Modell außen vor gelassen.

Wenn, dann musst Du es vom Prinzip her anders aufbauen. Wobei
ich sagen muss, ich kenne deine Bauteile nicht.

Dito

Solarzelle, Laderegler geht soweit klar, Dioden brauchst Du
nicht.

siehe oben

Regeln des Motors würde ich über ein Relais machen, falls
keine Drehzahlregelung erforderlich ist, welches auch den
Motor bei Betrieb vom Laderegler trennt. Sonst lädt der Akku
sich über den Laderegler selbst, was äußert uneffektiv ist,
bzw. wegen Spannungsabfall siehe unten.

Versteh ich ehrlich gesagt nicht. Bitte erläutere diesen Punkt genauer.

Der Motor hat zwei Drehrichtungen, folglich wird auch hier die
Ausgangspannung umgepolt, also wäre hier ein Gleichrichter
Pflicht wenn der Ausgangsstrom wieder eingespeist werden soll.

siehe oben bzw. klar, Gleichrichter muss rein, nur dachte ich, der ist in den Laderegler integriert.

Dabei ist zu beachten, der Motor sollte eine höhere Spannung
als der Akku bringen, wird er wohl nicht, und damit bräuchte
es noch eine Elektronik welche die Spannung hoch setzt. Damit
wäre ein zweiter Laderegler Pflicht.

Macht auch der Laderegler, dachte ich.

Und zum Schluss, der Motor verbraucht zum transportieren der
ganzen Zusatzelektronik für die Rückgewinnung mehr Leistung,
als diese im Stande wäre, die Leistung wieder in den Akku
einzuspeisen. Was da effektiv in den Akku kommt, dürfte im
Bereich von tausendstel Ah liegen.

Da könntest du recht haben, aber es geht auch mehr ums Prinzip als um die Effektivität im Modell. Hochgerechnet auf ein „echtes“ Auto sollte der Gewinn aber rentabel sein.

Vielen Dank für die umfangreiche Hilfe und ich hoffe, ichr helft mir noch bis zur Fertigstellung zumindest des Planes.

Severin

#6

Hallo,

das Problem ist, Du hast zwei Stromquellen die Du unterschiedlich behandeln musst. Die Solar hat andere Eigenschaften als wenn der Motor als Generator dienen soll.

Dann der Motor bringt eine Spannung die nicht zum Laden der Akkus geeignet ist. Folglich brauchst Du erst einmal eine Elektronik welche die Spannung aufarbeitet. Jetzt wird das bischen Strom vom Motor durch jede Stufe die nachgeschaltet wird weniger ( Wirkungsgrad ) . Im Akku selber kommt praktisch nichts an.

Teste mal selber, schließe ein Lämpchen am Motor an, und drehe am Motor. Messe Spannung und Strom, dann hast Du die Watt welcher der Motor liefert.

Also mit dem Motor als Generator wirst Du kaum weiter kommen.

Gruß

hartmut

#7

Wie gesagt, die Quantität ist egal, nur die Qualität zählt. Und nochmal wie gesagt, der Spannungswandler/Gleichrichter ist meines Wissens nach in den Laderegler integriert.
Vielleicht ist der Schaltplan blöd gezeichnet, aber die Leitungen von den Solarzellen und die Leitungen vom Motor kommen nicht zusammen, das sind 2 Eingänge in den Laderegler.

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#8

Hallo Fragewurm,

Wie gesagt, die Quantität ist egal, nur die Qualität zählt.
Und nochmal wie gesagt, der Spannungswandler/Gleichrichter ist
meines Wissens nach in den Laderegler integriert.
Vielleicht ist der Schaltplan blöd gezeichnet, aber die
Leitungen von den Solarzellen und die Leitungen vom Motor
kommen nicht zusammen, das sind 2 Eingänge in den Laderegler.

Tja, was du gezeichnet hast, ist ein Prinzipschema.

Damit kann man nichts berechnen.
Es soll tausende unterschiedliche Laderegler geben und jeder funktioniert ein bisschen anders.

Wenn du konkrete Antworten willst, musst du erst mal konkrete Daten liefern.

MfG Peter(TOO)

#9

Hallo,

Ich habe ein Problem: Ich möchte für ein Schulprojekt zum
Thema „Regenerative Energien“ ein ferngesteuertes Modellauto
auf Solarbetrieb umrüsten. Das heisst, Solarzellen auf dem
Dach laden einen Akku, der dann den Motor versorgt.

Hier sind das Verhältnis Motorleistung zu Akkukapazität und
Solarleitung zu Akkukapazität interessant.

Zusätzlich
soll der Motor aber auch noch beim Bremsen als Generator
wirken, also den Akku wieder aufladen.

Mei Tip: Vergiss das. Macht bei großen Autos Sinn, aber nicht
bei einem kleinen Modell mit kleiner Masse.
Da wird kein sinnvoll nutzbarer Effekt bei rauskommen.

Ich habe schon einen
Schaltplan skizziert, weiss jedoch nicht, ob da noch Fehler
drinstecken. Deshalb würde ich alle Experten auf dem Gebiet,
sich den Plan mal anzusehen und mich über Fehler aufzuklären.
Hier der Link zum Schaltplan:
http://img214.imageshack.us/img214/476/solarautoscha…
Die Dreiecke mit Strich sollen Dioden sein, die den Stromfluss
in eine Richtung blockieren.

Überdenke mal das Konzept.

Für ein Modell sollte es leicht sein und wenn möglich sollte das
Modell schnell einsatzbereit sein.
Dann sollte das Solarmodul also soviel Power bringen, daß
die Motorleistung für normalen Geradeauslauf gerade reicht.

Vorschlag: Prüfe mal den Einsatz von GoldCaps als Speicher.
Da brauchst du keine spezielle Ladeelektronik.

Für die Motorsteuerung müßte dann eine ordentliche PWM-Steuerung
her, die in einen rel. weiten Spannungbereich arbeitet.
Gruß Uwi

#10

Theoretisch kann man all das machen, was das Modell können soll. Es kommt aber schwer drauf an, was die einzelnen Bauteile können.

Das Solarpanel selbst dürte keinerlei echte Probleme bereiten und sollte Dank des separaten Anschlusses seine Zweck erfüllen. Der Laderegler ist sicherlich ebenfalls dem Akku-Typ angepasst. Es bleiben aber einige weitere Punkte offen, so dass die Frage nach der Richtigkeit des Schaltplanes nicht beantwortet werden kann:

Welche Akkus sind das denn (Kapazität, Zellentyp)? Soll die Ladungszunahme beim „Bremsen“ dann auch messtechnisch erfassbar sein? Oder das solare Laden sogar durch Anschieben des Modells ersetzbar werden? („Es geht ja nur darum, dass es funktioniert…“)

Welchen Fahrtregler willst Du einsetzen? Mir ist keiner bekannt, der eine Rückspeisung der beim Bremsen generierten elektrischen Energie erlaubt. Im Gegenteil, die mir bekannten elektronischen Regler „bremsen“ aktiv, betrieben also den Motor im Rückwärtsgang bis er stillsteht. Mechanische Regler müssten zusätzlich einen Aus/Einschalter für die Rückgewinnung der Bewegungsenergie bei Leerlauf bekommen (Sonst versorgt der Fahrtregler den Ladereglereingang mit Strom aus dem Akku -> keine bzw. wenig Energie am Motor übrig).

Welcher Motor ist eingesetzt? Was wiegt das Modell? Welche Drehzahl für welche Geschwindigkeit ist geplant? Hiervon hängt die möglicherweise Nutzung der Bremsenergie ab. Reicht die Energiemenge, um die Ladeträgheit des Akkus zu überwinden (z.B. bei NiCd-Akkus muss der Ladestrom einen Grenzwert überschreiten, um den Akku zu laden)? Es soll ja bloss irgendwie funktionieren…

Welchen Laderegler nutzt Du? Reine Solarregler schliessen die Eingangsspannung einfach kurz, wenn der Akku nicht weiter geladen werden soll. Ein Solarpanel verträgt das ohne weiteres, weil es selbst den Strom begrenzt. Generatoren verkraften das aber gar nicht. Netzteile noch viel weniger. Kann der Laderegler die Unterspannung (was der Motor als Generator sicherlich liefern wird) überhaupt zum Laden verwenden (Ue: 0,7-6V oder so)? Ein solcher wäre mir völlig unbekannt.

Dioden an den Eingängen sind überflüssig, wenn der Laderegler getrennte Eingänge hat für verschiedene Spannungsquellen. Und wenn er eingebaute Gleichrichter hat, übernehmen diese gleich auch die Schutzfunktion gegen Rückspeisung. Was bei Solarpanels eigentlich generell Blödsinn ist, da die mit Rückstrom eigentlich keinerlei Probleme haben (wirken selbst wie Dioden).

#11

Erstmal nochmal vielen Dank für die Hilfe.
Ich werde im Verlauf der nächsten Woche konkrete Angaben zu den Teilen liefern können, dann werde ich auch meine Pläne weiter ausführen.
Bis dann

Severin

#12

Hallo,

noch mal ich. Dein Ergeiz ihn ehren, aber was in großem Maßstab funktioniert, muss im kleinen Maßstab noch lange nicht funktionieren.

Bereite dein Projekt so vor mit dem Solarantrieb. Zusätzlich eine Abhandlung warum die Rückgewinnung der Bewegungsenergie in elektrische Energie bei so einem Modell genau das Gegenteil bewirkt, eine Verschwendung von Werkstoffen und Energie. Warum die Rückgewinnung eine negative Energiebilanz bedeutet.

Für eine Schularbeit würde ich es so gestalten.

Nur zum verdeutlichen noch mal. Die Akkus liefern 100% an den Motor. Nehmen wir mal einen Wirkungsgrad von 0,8 an, sind schon mal 20% weg. Der Antrieb des Modells sagen wir mal 0.6 bleiben von den 100% 48% an der Achse

Jetzt die Rückwandlung Wirkungsgrad Mechanik 0,6 bleiben 28,8 von den 100%, Umwandlung in Elektrische Energie Wirkungsgrad 0,8 bleiben von 100% 23,04% Umwandlung auf Ladespannung Wirkungsgrad 0,6 bleiben 13,824% Laderegler Wirkungsgrad 0.8 ( Wohl erheblich schlechter ) 11,0592% Dann der Verlust in den Akkus selber, und Rest geht flöten weil die Motordrehzahl im Keller ist.

Es ist nur ein Prinzip, das Ausarbeiten ist deine Sache.

Das sind alles sehr grobe Schätzwerte, real dürften sie noch schlechter ausfallen. Also, bevor Strom den Akku erreicht, ist die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt.

Gruß

hartmut

#13

Hallo
Es tut mir Leid, dass es so lange gedauert hat, aber ich hatte letzte Woche viel zu tun.
Im Modell wird, wie von euch empfohlen, nun doch keine Energierückgewinnung eingebaut.
Als Grundlage für das Modell dient folgendes fertige Modell:
http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flN0YX…
und dort der 1:10 REELY EP Monstertruck CrosstigerRtR (der ganze Link war zu lang fürs Forum)
Als nächstes wird jetzt getestet, wie das Fahrzeug auf die zu erwartende Mehrlast reagieren wird. Anschliessend beginnt der Umbau.
Ich werde den Motor über den Laderegler mit dem Akku verbinden, um den Akku vor Tiefentladung zu schützen.
Sollten im Rahmen des Umbaus Probleme auftreten, werde ich mich wieder an euch wenden und darauf vertrauen, dass ich mir helfen könnt.
Danke
Severin