Añadiendo frenada regenerativa variable a un Diamond

Esto que voy a contar es algo que leí hace bastante tiempo en endless-sphere y que tenía pendiente de probar desde entonces, tenía todos los componentes y sólo me faltaba decidirme, ayer me decidí por fin.

El caso es que tengo un motor con escobillas pero sin rueda libre (un Diamond de ciclotek que ya no venden), al no tener rueda libre es capaz de regenerar cuando superas la velocidad tope del motor (unos 30km/h a 36v), pero el controlador no implementa frenada regenerativa con lo que no es posible regenerar a menos velocidad.

Hace tiempo en endless-sphere di con este hilo:
http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=2&t=1596

En el que publican este esquema:


Se trata de añadir la función de frenada regenerativa a un controlador que no la tiene mediante un segundo controlador. Además tienes el "plus" de que puedes controlar la intensidad de la frenada con el acelerador que conectes al controlador regenerativo.

El caso es que por fin me he decidido a probarlo, y al menos con la rueda en el aire ¡funciona! (estos de endless son unos cracks).

Hay alguna que otra pega, y todavía tengo que comprar algunas cosas para terminar de montarlo y probarlo en marcha, también hay que tener alguna precaución, no debes acelerar en los dos controladores al mismo tiempo, esto lo resolveré con un conmutador cableado a los conectores de freno de forma opuesta, de forma que cuando un controlador esté frenado el otro no lo esté y viceversa.

La pega más gorda que he encontrado es que tal y como lo veo sólo funcionará si accionas la maneta de freno mientras estés acelerando, si vas cuesta abajo y accionas la maneta de freno no entrará la regeneración, tendrás que darle antes un poco al acelerador y apretar entonces la manetas para que funcione, aunque es algo que se puede aprender. También tengo que ver si es posible cablear el mismo acelerador en ambos controladores al tiempo, aunque creo que esto no será posible...

Por si a alguien le interesa ponerlo en práctica, en este otro hilo hay versión para controladores brushless:
http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=2&t=370&start=0


Aunque se vean muchos diodos en la imagen en realidad se pueden encontrar fácilmente integrados que sustituyan los seis que conforman el rectificador.

Este hilo va sobre todo por c_dos_vtr que estaba interesado en la idea, para que sepa que la teoría ya es un poco menos teoría, al menos con el esquema para motores con escobillas.

Eres un hacha de la electrónica opqa!
Entonces dices que puede regenerar mas o menos depende de si estas acelerando mas o menos cuando frenas

Eres un mónstruo de las galletas.

De momento sólo lo he probado con la rueda en el aire pero sí, he notado que se detiene mucho más rápido cuando acelero a tope que cuando lo hago suavemente. De genio de la electrónica nada que el esquema no es mío, y de hecho aún no terminaba de entender completamente como iba y lo monté primero sin diodo pensando que no hacía falta, no se como no me cargué nada.

El problema es que creo que no podré conectar el mismo acelerador a los dos controladores a la vez (se lo he preguntado a Fetcher que sí es un hacha con estas cosas, es él quien parió la idea), así que creo que si lo llego a dejar puesto lo dejaré con un nivel de regeneración fijado por un potenciómetro. Porque montar dos aceleradores en el manillar para eso como que no, y otros esquemas más esotéricos como poner un imán en la maneta y el sensor de un acelerador en el puño aunque me atraiga la idea pues como que tampoco...


Acabo de pensar que una posible solución sería construir un acelerador "doble" poniendo dos sensores dentro de uno, y conectar cada sensor a un controlador...

Edito: Ya me ha contestado fetcher confirmándome que no puedo conectar el mismo acelerador, y sugiriéndome la posibilidad de meter dos sensores en el mismo acelerador.

Otra cosa que me confirma es la pega de que el controlador regenerativo se "desactiva" en cuanto dejas de usarlo y no vuelve a funcionar hasta que no vuelves a acelerar de nuevo (a menos que vayas a cierta velocidad). La única forma de evitar esto completamente sería una versión del circuito que hiciera uso de un conversor DC-DC con la salida aislada para alimentar el controlador regenerativo, se pondría entre la batería y el controlador regenerativo y sustituiría al diodo, para la versión brushless sería igual, de esa forma el controlador regenerativo estaría siempre ON.

Me parece muy interesante, en caso de que no saquen algo comercial supongo que me plantearé montar el circuito.

No entiendo como no hay ya controladores con un freno así integrado.

Mi idea era poner un potenciómetro en la maneta y quizás anularía el freno trasero incluso o lo dejaría muy flojo.

Gracias por el aporte

Cuando probé la Vectrix hace tiempo, me gustó el modo regenerativo.
En el mismo puño del gas si giras hacia atrás acelera (como todas las motos), pero si giras el puño hacia delante entra la regeneración y retiene un montón, casi como un freno, de hecho se podía prescindir del freno calculando las frenadas un poco más largas.
O sea que se puede poner todo en el mismo puño, pero no se como lo han solucionado.
¿Es ésa la idea de los dos sensores en el mismo acelerador?

No exactamente, el sentido se acción del acelerador sería el mismo en el caso de los dos sensores, cuanto más hundido más aceleraria o frenaria, que hiciera una cosa u otra vendría dado por el conmutador de corte que hay que instalar en la maneta (en plan brico de hego) sí o sí.

Lo de instalar un segundo sensor es porque en este caso no se puede cablear el mismo en paralelo a los dos controladores al tiempo porque están conectados en circuitos eléctricos distintos que no comparten la misma tierra.

Me estoy pensando seriamente si terminar de montarlo bien y probarlo en marcha o dejarlo correr. La otra pega gorda gorda de este montaje es que la integridad física de ambos controladores estaría protegida sólo por la correcta conexión del conmutador a las dos tomas de freno, como se suelte la toma de uno sólo de los controladores adiós invento y adiós controladores (segun fetcher), no se, me parece demasiado arriesgado para lo que podría conseguir...

La pega que le veo a lo de regenerar es la duración de las baterías.
Cuanto más veces se recargan, ¿no acortamos su duración o vida? y la regeneración ¿no sería como una recarga incompleta?

Todo lo que recargues en ruta es carga de menos que le meterá el cargador en casa así que no veo como va a acortar la vida de la batería, el número total de recargas completas que es lo que cuenta para la duración de la batería no cambia.

Yo dudo lo mismo que Osito, al fin y al cabo con el cargador se carga de forma constante y de forma controlada, aparte que entradas y salidas de corriente no sé como afectarían, obviamente no como un ciclo completo; pero supongo que acortará la vida más meter 100 veces 50 miliamperios de forma intermitente (cargas al frenar entre descargas por uso) que meter 5000 de una sola carga.

En Lifepo me preocupa relativamente menos si llevan BMS debido a la duración que tienen; pero en Lipo si me preocupa, de hecho en RC el freno recarga la batería en muchos casos y en RC bien sea por cosas así, baches o descargas en algunos casos más altas las baterías duran relativamente poco.

Yo casi prefería enviar esa corriente a una resistencia y algunas personas lo montaron así, lo ideal sería un condensador; pero no sé hasta que punto es viable, otra opción sería convertirla a 12V y que sirviera para los accesorios, en caso de llevarlos.

Se supone que con este montaje la corriente de carga será como máximo el límite que tenga programado el controlador regenerativo (que como ya sabemos se puede retocar a la baja afeitando el shunt), de ahí para abajo según el nivel de gatillo y la velocidad que lleves. Aunque tendría que probarlo en marcha para verificar esto y no se si llegaré a hacerlo.

Respecto al tema de las recargas incompletas tengo entendido que lo del efecto memoria esta superado en cualquier batería de litio, que eso es cosa del pasado (NiCd y NiMH), esa es la información que yo he visto en todas partes al menos. Además, estamos hablando de porcentajes de recuperación de entorno a un 10% cómo mucho, me cuesta creer que eso pueda afectar significativamente a la vida útil de la batería.

Es lo mismo que yo tengo entendido, Opqa.

Yo temo en tal caso al usar Lipos la falta de control durante la carga y tampoco me gusta la idea de tantos pulsos de carga y descarga (no recuerdo pruebas al respecto en el documento de la Nasa de A123), de todas formas podría usar como resistencia una peltier para enfriar el controlador (aunque va fresco) y mantener las lipos a una temperatura aceptable en invierno (aunque suelen ir a temperaturas de trabajo decentes), en cualquier caso podría darle otro uso; pero veo más viable una peltier que una simple resistencia, así le saco partido de alguna forma.

Insisto en que esta carga no es descontrolada, todo lo contrario, tiene un límite de amperios fijados por el controlador regenerativo, en ese sentido es mucho más descontrolada la carga que generan todos los controladores brushless cuando superas la velocidad tope del motor, puesto que esa si que no tiene límite alguno.

Si lo que quieres es derivar la corriente a una carga en vez de devolverla a la batería entonces creo que este circuito no sería el más adecuado, porque esta pensado para elevar el voltaje que genera el motor a bajas velocidades, para devolver la corriente a una carga no sería necesario elevar el voltaje con lo que el esquema sería distinto y puede que más simple.

En cuanto a descontrolada me refería a que los que llevamos Lipos no llevamos BMS por norma general, podrían incluso sobrecargarse y que la corriente sea variable y vaya variando entre carga y descarga me preocupa un poco, puede que no pase casi nada, algo debería pasar ya que la batería al no descansar casi elevará más la temperatura; pero eso sería casi despreciable probablemente.

Yo en cualquier caso busco el freno inicialmente del freno regenerativo, obviamente si pudiera regenerar o aprovechar al menos la energía de otra forma, bienvenido sea; pero si cargo las Lipo hasta 4,15V y no las descargo demasiado desperdiciando al menos medio amperio no me convence substituir el no cargarlas hasta 4.2V para luego activar el regenerativo con Lipos, digamos que tomo medidas de seguridad por ser conservador con su seguridad.

Veo muy viable la idea de usar esa energía en unas peltier por ejemplo, vi alguna bici con resistencias; pero al tener una peltier podríamos calentar y enfriar dos cosas con la energía regenerada, serviría perfectamente como calefacción y el sistema de enfriar podría usarse con el controlador (una peltier ya da unas prestaciones considerables)

En parte me decanto por esto; porque me gustaría también poder frenar con potencias elevadas y no verme limitado para no forzar las baterías, mi idea sería prescindir casi de los frenos normales, habría que poner 5 o 6 peltier normales en serie y eso en frenadas potentes pueden generar una cantidad de calor y frío muy elevado.

Otra opción sería meterlas dentro del motor si encontrara algo similar que no generara calor; pero no me suena que exista tal cosa, sobra decir que los que usan sistemas de refrigeración en endless podrían sacarle un partido increíble probablemente.

Echo en falta más análisis como los de la Nasa de las A123 con pruebas objetivas, hay mil teorías que muchos dudaban, sobre el efecto memoria e las Nimh que decían no tener es sabido que solo tienen menos que las Nicd y las Litio-ion de linternas me suena que algo se comentara; pero no recuerdo tan concretamente cual era el supuesto final.

Yo en esto soy conservador por temor a quedarme sin baterías en tiempo record, aunque ya van casi 40 ciclos y todo sigue igual.

Por ahora solo vi información respecto al modo storage, con A123 de 11Ah usarlo casi no merece la pena, algo que me alegra; porque lo veo una gran molestia:

Página 11 y 12 del PDF:

http://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/11_Dev_Batt_Packs_Space_Appl_DCarmen.pdf

Aquí que cargando a 1,8C las 18650 después de 449 ciclos cargan el 99% en cambio si cargamos a 10C después de 174 ciclos cargan solo el 96%.

Página 5 y 10 de este PDF:

http://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/Perf_Safe_Eval_High-Rate_18650_Li-IronPhos_Cells_JJeevarajan.pdf

Dudaba mucho de esto, si es más viable usar el storage y luego cargar "alegre" o directamente cargar toda la noche relajadamente, parece que lo segundo, aunque yo cuando cargo alegre las de la bici, las cargo a menos de 1/2 C y aquí en esta prueba hablamos de otros conceptos; pero con A123 si dudaba esos dos casos casi exactos, sobra decir que no tiene porque ser extrapolable a Litio.

Sobra decir que no tiene nada que ver casi con el freno regenerativo; pero estoy leyendo pdfs a lo brain-storming (tormenta de ideas) por si saco algo de utilidad al respecto, aunque esto ya me parece interesante y siendo pruebas de la Nasa confío relativamente en ellas al no existir un interés sobre algo tan "simple".

Personalmente sólo pediría que, cuando nos salgamos tanto del hilo, se ponga un título descriptivo que ayude a localizar luego la reflexión, que en sí me parece muy interesante.

Hoy he descubierto (milagrosamente de nuevo sin cargarme nada), que no sólo no puedo conectar un acelerador simple a los dos controladores a la vez, sino que tampoco puedo conectar un conmutador simple a las dos tomas de freno, a menos que meta un diodo en algún sitio pero ni aún así estoy seguro de que se pueda hacer. Lo ideal sería encontrar un pulsador doble que pueda conmutar dos circuitos a la vez de forma opuesta, que cuando uno este abierto el otro cerrado y viceversa, pero no voy a encontrar algo tan específico fácilmente, creo que lo voy a dejar aparcado indefinifamente...

Una forma simple de derivar la energía de la frenada a una carga sin devolver la corriente a la batería sería esta, pero no permite controlar la intensidad de la frenada de forma continua, sí que se podría controlar en la práctica haciendo una frenada intermitente de forma manual, aunque sería una frenada a tirones algo desagradable y puede que más propensa a derrapajes:



El cuadrado representa un dispositivo que acciona los tres interruptores a la vez (en realidad bastaría con poner en sólo dos de los cables), puede ser un circuito hecho con MOSFETS, con reles, o incluso un contactor o conmutador, eso ya a gusto del personal.

Tiene la pega de que sí que generará pequeños picos de recarga al abrir los conmutadores para dejar de frenar, pero estaríamos hablando de cantidades de carga mínimas.

Esos sistemas con algo que controle de forma segura que ambos controladores no funcionan a la vez me parecen un sistema interesante probablemente el primero, ya que busco poder dosificar la frenada, me gusta mucho el comportamiento de los frenos eléctricos, veremos si sacan algo así a la venta y si no tendré que mirar de fabricarlo, ahorraríamos muchos frenos, las frenadas suelen ser muy potentes y la energía podría aprovecharse de alguna manera.

Por desgracia creo que no hay nada que enfríe sin generar calor ¿no?, sería lo ideal de cara a meter ese material en el motor.

Ahora creo que empiezan a vender motores potentes modificados en endless, Crystalite HS4080, algo más anchos que los típicos, con motores de 10AWG, sensores..., si vendieran uno así con líquida aún probaba algún invento con peltiers en una segunda bici y dejaba este motor para ciudad, aunque lo ideal sería poner meter algo que refrigerara dentro.

Pues me he colado con el primer esquema, el motor se cargaria el controlador que pusieras a la primera de cambio, lo he borrado para que no se le ocurra probarlo a nadie.

Editado para borrar por planeamientos erróneos.

Para no ser experto no veas cómo controlas.

Pues no controlo tanto porque he vuelto a meter la gamba con el primer circuito, luego lo "arreglo"...