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weiss

Administrator
15.01.2004
2.256
hallo andreas :xcool:
...
@weiss , ich möchte keine elektrische Verbindung zwischen dem Innenraum und der Umwelt. Das hat einen guten Grund: Der Motor kann nicht 100% abgedichtet werden. Wenn er konstruktiv bedingt der einzige "Fehler" im System bleibt, dann reicht es aus, das restliche System gegen die Umwelt konstruktiv abzuschirmen, so dass kein zweiter Pol ins Wasser reicht. Ein Kühlkörper, der die Aussenwand elektrisch durchbricht ist deshalb undenkbar.
ok, mit der aussage kann ich leben obwohl ich mir nicht vorstellen kann, dass sich soviel wasser in der box sich ansammelt, dass zwischen dem motor und der ALU-kühler, immer hin um eine ecke rum und ein lüfter dazwischen, ein leitendes rinsal entsteht dazu noch bei den temperaturen.
aber
auch das kann man in griff bekommen.
eine dünne lackschicht, zu gegeben ein wärmeblocker, aber da kommt auch wärme durch und kann dann an die umwelt abgegeben werden. wenn es ganz kritisch wird kann man der schraube noch ein kunststoffgewindeeinsatz anbringen usw.
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Hier noch ein paar Bilder vom zerstörten Enertion VESC 4.12 das ich zuletzt im Einsatz hatte mit Luftkühlung, die 6 Mini-Kühlkörper habe ich wieder entfernt.:
[attachment 2501 VESC412power1.JPG]
[attachment 2502 VESC412power2.JPG]
Immerhin hat es mehrere Stunden durchgehalten, allerdings war der Phasenstrom begrenzt auf anfangs 80 und temperaturabhängig ging er bis 70A runter.
Die Begrenzung des Phasenstroms ist sehr wichtig für die Lebensdauer aller Komponenten.
Mit einem YEP-HV120A kann man alles braten - bei mangelhafter Wasserkühlung auch den Regler selbst, siehe meine vorherigen Beiträge mit Bildern.
Theoretisch hat der VESC 50% Leistungsverluste am R_DS_ON als der YEP. https://www.infineon.com/dgdl/irf7749l2pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153560445e71ca2
Allerdings verteilen sich die Verluste beim YEP auf einer viel größeren Masse und Fläche. Der YEP hat übrigens als Low-Side Fets http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/10c9/0900766b810c95b4.pdf im TO-263, die High Side Fets kann ich nicht mehr ablesen.
Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ich kann mir nicht helfen, aber ohne Wasserkühlung sind das alles Spielzeugteile und so kommst Du nie vernünftig aus dem Wasser heraus.
Wenn ich davon ausgehe, dass Du mit 50m/s die Oberfläche eines Kuhlkörpers direkt anbläst, übernimmt der Wärmestrom bei 100 Grad Temperaturdifferenz zwischen Luft und Metalloberfläche 2,1 Watt pro cm² Oberfläche. Diese Werte wirst Du aber niemals sicherstellen können, wie ich den Aufbau ansehe. Das Gleiche mit Wasser, bei 4m/s Wassergeschwindigkeit: mindestens 100 Watt pro cm². Ich gehe mal davon aus, dass die Kristalltemperatur in den Mosfets bei über 200 Grad lag und auch dann dauert es einige Zeit, bis die Sperrschichten durchdiffundieren. Mit der Masse der Kühlkörper hat das wenig zu tun, nur mit der Oberfläche und der Wärmeleitfähigkeit zwischen Sperrschicht und Luft. Ein 50 Grammm-Kühlkörper ist in wenigen Minuten vollständig erhitzt.

Wenn da nicht weitere Leiterbahnschichten unter und in dem Epoxyträger vergraben sind, könnte man vielleicht den gesamten Leistungsteil abkoppeln von der übrigen Ansteuerplatine, die hoffentlich noch in Ordnung ist? Es gibt viele Wege, elektrisch völlig isoliert die Wärme, bitte nicht an Luft, abzugeben.
Beim Motor hast Du diesen Wahnsinnsaufwand getrieben. Hier, wo es ungleich einfacher ist, warum hier nicht?
Meiner Meinung nach, ist es sehr einfach, 12 oder 18 der Mosfets per Glimmerscheiben auf einer wassergekühlten Kupferfläche innerhalb des Kastens zu schrauben und mit Schlauchdurchführungen direkt dem Meerwasserstrom aussetzen. Ein PTC-Widerstand, der bei deutlich unter 50b Grad schaltet, reduziert dann Deinen Fahrtregler.

Angenommen, Du willst 400 Watt durch das Wasser abführen (halbe Kaffeemaschine), dann benötigst Du einen Meerwasserstrom von 5cm³ pro Sekunde bei 20 Grad Temperaturdifferenz des Wassers, Die Du bei 18 gleichen Mosfets noch einmal dritteln kannst. Ohne Pumpe, der Staudruck genügt. Bei mir wäre das Leistungsteil dicht eingegossen direkt im Wasser. Mit Glimmerscheibenisolation. Auch, damit die Kiste mt den Batterien kühler bleibt. Zwei dicke Batterieleitungen hin zum Motor, plus drei dünne Steuerkabel, der Rest im Vorbau des Motors. Motorverbindungen direkt an die Halbleiter. Dann reichen auch nur 6 Transistoren und die Einzelphasenüberwachung brauchst Du nicht.

IRFP3006PbF TO247 190A Dauer bei 100°C 1080A Spitze, also gut für über 400 A.

Zu prüfen wäre, ob Du durch Vergrößern des Gatewiderstands auf jede weitere Beschaltung verzichten kannst. Denn ein einziger Überschwinger über 60 Volt zerstört den Halbleiter.
Also, nachdem ich mal wieder auf dieInfineon-Seite geschaut habe, bin ich doch zufrieden.
Es gibt jede Menge Typen zur Auswahl, der Preis zählt auch! Ich fürchte ja, dass alles teurer wird durch die Übernahme von IRF durch Infineon.

Anderes Datenblatt

Halt, der ist wahrscheinlich teurer, weil für Synchronwandler ausgewählt. Benötigen wir hier nicht. Billigester Standardtyp reicht.
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Hallo
So hoch sind die absoluten Leistungsverluste ja gar nicht, wenn man sie nur begrenzt.
Nehmen wir mal an ich brauche 100 A Phasenstrom, das sind bei 27V EMK bei 15km/h 2.7kW Motorleistung. Nehmen wir zur Sicherheit 120 A. 120*120=14400. Legen wir den R_DS_ON auf 1mOhm. Im BLDC Betrieb sind immer nur 2 Fets gleichzeitig leitend. Dann liegt der ohmsche Leistungsverlust bei 30W für die gesamte Endstufe. Nehmen wir an, die Schaltverluste bei 10-20kHz sind genauso hoch, dann haben wir 60W. Das VESC hat einen Temperatursensor, er liegt auf der Platine etwa 5mm entfernt in der Ecke des Fets-Feldes, nicht einmal zwischen den Fets. Diese Temperatur wird in der Originaleinstellung auf etwa 85°C gehalten indem der Phasenstrom entsprechend geregelt wird.
Das VESC kann aber nur 60 A Phasenstrom in der Originalkonfiguration mit 1-2mm dickem Wärmeleitpad(!). Die Grenze der Sperrschichttemperatur liegt bei 175°C, alles darüber ist schädlich. Der Directfet IRF7749 hat einen Thermischen Widerstand von nur 0.5K/W zur Platine. Andere Fets im TO263 D2PAK kommen auf ähnliche Werte. 10 W Sperrschichtverlust haben wir pro Fet im Durchschnitt. Damit kommt man gerade mal auf 5K Temperaturerhöhung gegen die Platine, die ja auch für den Stromfluss aufkommen muss und selbst ohmsche Verluste erzeugt. Und genau da liegt ein großes Problem. Die GESAMTEN Verluste müssen abgeführt werden. Der YEP-120A-HV schafft das locker über Luftkühlung der gesamten Platine. Ich hatte ihn ja mit Wasserkühlung bestellt und eingebaut, aber wenn der Zuleitungsschlauch abgeknickt ist, dann geht da nichts mehr. Bei der Variante mit Luftkühlung liegt die Platine mit ihren 18 Fets einfach offen im Luftstrom. Bei Wasserkühlung verlaufen einfach zwei dünnwandige Rohe entlang der Platineseiten und über Aluminiumbleche und Wärmeleitpads wird die Plastikseite der Fets gekühlt. Besser wäre ein Prozessorkühler. Mit Ventilator und Lamellen und Heatpipes, die nach draußen führen. Es kann nie gut genug werden. Alle anderen Komponenten müssen aber auch mithalten und das Gewicht spielt immer eine Rolle.

Es gibt auch noch ganz andere Lösungswege:
Ich könnte die Last des Motors verringern, indem ich den Propellerdurchmesser reduziere. Der Einlaufkanal müsste auch geändert werden. Alles unter Wasser würde kompakter. Der Propeller wandert zum Motor und teilweise auf ihn, das verkürzt alles. Hinten noch eine horizontale Trimmklappe dran zum experimentieren. Darum würde ich mich viel lieber kümmern. Wenn nämlich der Motor so abgestimmt ist auf die Fähigkeiten des Reglers, dass beide nicht kaputt gehen können, dann geht etwas anderes kaputt.

Also nochmals der Aufruf:
Wer möchte mir einen RC-alike Regler verkaufen, der konstant 3500W, 50-60V, 80-120A Phasenstrom(regelung) bei Luftkühlung mit 50°C 100% relative Luftfeuchtigkeit bringt? Gewicht < 800g. 30 Minuten 3500W.

Der Nachteil des YEP-120A-HV liegt in seiner fehlenden Phasenstrombegrenzung. Er hat zwar einen Softstart usw., aber wer sagt denn, dass mein Motor bei 120A Schluss macht? Warum sollte er? Er hat 30mOhm inklusive aller Zuleitungen und Stecker von einer Phase zur anderen. Nehmen wir an er läuft bei abgeregelten 80A mit 27V EMK, dann bleiben fast 20V bis zur Batteriespannung. 20V/0,03Ohm=666A. Warum sollte der YEP abregeln? Er kennt den Phasenstrom ja gar nicht. Er kennt vielleicht U_DS_ON und limitiert irgendwann den Strom oder geht vorher kaputt.
Ein RC-Modellbauer muss die Komponenten ganz genau aufeinander abstimmen. Aber wehe, es steigt jemand schwereres aufs Brett oder es gibt Gegenwind. Sofort sinkt die EMK ab, der Strom steigt, die Verluste quadratisch und irgendwas geht kaputt.
Die meisten RC-Modelle und Skateboards sind übermotorisiert, überdimensioniert. Sie kennen keine Phasenstrombegrenzung. Es wird dem Piloten angesichts der angebotenen Leistung schon vorher schwindelig werden und er wird wieder von alleine abregeln. Ausserdem ist die Batterie bald leer. Bei unseren E-Autos ist das anders, sie haben alle eine Phasenstrombegrenzung, sonst wäre ziemlich schnell Schluss am 10% Berg. Da geht es zwar langsamer rauf, aber es geht nichts kaputt und es ist effizienter.
Also: Wenn man in dieser Leistungsklasse etwas erreichen will, braucht man eine Phasenstrombegrenzung, sonst wachsen die Verluste bis zum Hitzetod. Eine Begrenzung des Zuleitungsstroms bringt einem wenig, man müßte zumindest das Tastverhältnis kennen und beeinflussen. Es gibt da wohl ein paar Schaltungen, die genau eingestellt werden müssten, damit es nicht schwingt.

Darüber hinaus ist es unrealistisch, 120A dauerhaft in meinen Motor und die Zuleitungen zu speisen, das hält schon der 1. Stecker nicht auf Dauer aus, das lange Kabel mit 6mm^2 liegt zwar halb im Wasser, aber warm wird es auch bei 70-80A. Die Motortemperatur kenne ich überhaupt nicht, ich weiß nur, daß bei 70-80A auch nach einer Stunde keine Probleme aufgetreten sind. Ich nehme an, daß er etwas mehr verträgt.
Ich brauche einen besseren Stecker, der jetzige ist nur für 20A spezifiziert mit 5x2mm Kontakten. Es gibt einen besseren fast baugleichen mit 3-4 Kontakten 5mm für 35A spez..das sollte auch für 100A reichen mit zeitweiliger Wasserkühlung. Alles von LLT.

Gruß
andreas
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Hallo
Ich habe durch Internet Recherche und eigene Überlegungen jetzt mehrere Design Fehler in der FOCBOX VESC HW Version 4.12 aka 1.6 entdeckt.
1. Die Gate Kapazität der verwendeten Directfets ist für den DRV8302 zu hoch
2. Dadurch wird GVDD, die CP Versorgungsspannung zum schalten der Gates zu stark belastet, die Kapazität ist mit 2.2µF zu niedrig angesetzt
3. OC_ADJ, der Referenz Pin für die U_DS_ON Überwachung liegt auf 3.3V, das bedeutet bei 2 mOhm R_DS_ON 1650A als Überstrom Erkennung.

Es gibt einen eindeutigen Zusammenhang dieser Design Schwächen:
3. Wurde wohl so gewählt, weil die Gates nicht schnell genug geschaltet werden und die Überstromüberwachung sonst zuschlägt. Wahrscheinlich tritt das Problem viel früher als die Unterspannungsüberwachung an GVDD auf. Dadurch treten hohe Schaltverluste auf, die durch die Stromüberwachung an den Shunts nicht gefunden werden können. Außerdem gibt es nur zwei Shunts, die zudem noch im Massepfad sitzen. D.h. in 1/3 aller Schaltzustände kann ein Überstrom gar nicht detektiert werden. Naja.
Ich habe den Burn-In-Test im FOC Modus gemacht. Dabei flossen 80A für viele Minuten, was kein Problem war. Nun habe ich gelesen, daß im BLDC Mode bis zu 3 Transistoren gleichzeitig eingeschaltet werden, die Wahrscheinlichkeit, daß im FOC-Modus mehr als 1 Transistor gleichzeitig eingeschaltet wird soll extrem gering sein. Weil der FOC-Modus bei meinem Setup ein deutlich schlechteres Startverhalten hatte als der BLDC-Modus, habe ich auf BLDC umgestellt. Auf dem Wasser hatte ich dann eine deutlich schlechtere Performance als beim Burn-In-Test. Das lässt sich mit den deutlich gestiegenen Einschaltverlusten im BLDC-Mode erklären.
Im ESK8 Forum werden etliche kaputte Regler reklamiert, bei verschiedenen Entwicklungsstufen, auch im FOC-Modus. Häufig sind die Powerfets betroffen, oder der DRV8302 meldet dauernd Fehler oder ist kaputt. Dazu kommt noch ein schlechtes Wärmemanagement, das wahrscheinlich nicht an die hohen Schaltverluste angepasst wurde. Allen Designs ist gemeinsam, daß sie Powerfets mit dem niedrigsten verfügbaren R_DS_ON benutzen, die allerdings auch die höchste Gatekapazität ihrer Baugröße haben.
Das heißt, die Fets sterben nicht an Überstrom, das wäre aufgrund der eher moderaten Stromstärke auch unwahrscheinlich, sondern an den hohen Einschaltverlusten.

Bei meiner FOCBOX ist ein High-Side-Fet durchgebrannt. Wie ich diesen Directfet ersetzen soll ist mir noch schleierhaft, auslöten geht vielleicht noch, aber wieder einlöten, oje...

Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Die englischen Fachbegriffe kannte ich noch nicht, zumal ich noch aus dem vorigen Jahrhundert stamme.
Aber klar, mit Regelschwingungen muss man bei Elektromotoren immer rechnen, das hatte ich fast vergessen. Da sind auch schnell mal 1000 Ampere überschritten, wenn zwei falsche Phasen aufeinanderprallen. Da fehlt einfach die Verarbeitung einer zuverlässigen Lageinformation. Können wir uns hier nicht leisten.
Da es nicht viel wiegt, würde ich bevorzugt einen einzigen Strombegrenzer, der mit niedriger Frequenz taktet, in die Zuleitung legen. Ein downregler sozusagen, der den Stromfluss nicht unterbricht, sondern dauernd über eine Drossel den Strom gleichmäßig begrenzt. Das dämpft auch Schwingneigung. Die Drehstromgenerator-transformatoren können dann optimal lange durchgeschaltet werden, die stromspitzen entfallen. Der Mehrverbrauch wird durch die Minderung der Schaltverluste kompensiert.
Solche Drosseln fand ich beim Solarmobil der Uni Bochum vorgeschaltet.
Aber das wäre zu viel Neukonstruktion für uns hier.
2,2 nF bei 200/s und 6-poligem Motor, das sind bei 12 Volt Schaltspannung und vier Wechseln pro Phase über 1 Ampere durchschnittlicher Gatestrom, während des Schaltens deutlich mehr mit entsprechenden Verlusten in der source-drain-Strecke.
Ein Fehlimpuls kann das Leben des Controller bedeuten. Wie sich meine vorgeschlagene Drossel dann auf das Schwingverhalten auswirkt, kann ich noch nicht ganz übersehen, auf jeden Fall ist die Stromlieferung aus dem Kondensator dann begrenzt.
Wie ist das überhaupt mit dem Motor? Zeigt der in manchen Drehzahlen Nutenschwingungen? Erkennbar oszillographisch und am Auftreten von Geräusch?
Elektrisch rückgekoppelt werden die ja glücklicherweise nicht.
Allerdings erzeugt alleine schon die Streuinduktion und der ohmsche Widerstand der Motorwicklungen eine gewisse Begrenzung der Stromstärke.
Demnach könnte eine einfach Verstärkung der Schalttransistoren schon etwas Positives bewirken. Weniger gate-Kapazität bedeutet nur eine Verringerung der Treiberleistung und schärfere und damit gefährlichere Schaltflanken.
Beim Auslöten verträgt der defekte Transistor auch kurzzeitig höhere Temperaturen, beim Einlöten ebenso. Ob ein Radialgebläse mehr konzentrierten Anblasdruck erzeugt? Bei Pollin fleuchte gerade so etwas herum, könnte zu groß sein?
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Nenee, so ein Strombegrenzer wurde noch nie vorteilhaft eingesetzt, denn die Motorinduktivität ist normalerweise vollkommen ausreichend und wenn nicht, dann kann man ja zusätzliche Drosseln in den Motorphasen vorsehen. Aber nicht die Zuleitung takten.

Natürlich fliessen diese hohen Ströme unter keinen Umständen, darum geht es ja auch gar nicht. Es geht darum, daß die Gate Kapazität des Fets https://www.infineon.com/dgdl/irf7749l2pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153560445e71ca2 für den Treiberbaustein http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8302.pdf zu hoch ist. Das führt zu langsamen Schaltzeiten und erhöhten Leistungsverlusten.
Jemand hat das hier besonders gut erklärt, aber auf Englisch: http://vedder.se/forums/viewtopic.php?f=7&t=641&sid=4a47bc09c3e27784ef6677437266df75

Die langsame Schaltzeit wiederum würde m.M.n. bedeuten, daß der Spannungsdrop U_DS nach einer gewissen Wartezeit immer noch zu hoch ist und die Überstromerkennung auslösen würde, die aber lahmgelegt ist, weil 3.3V als Referenz genutzt werden. Das Datenblatt des Treibers sagt genau das aus: Connect OC_ADJ
pin to DVDD
to disable
the over-current
protection
feature

Die Gate Kapazität wird übrigens in Coulomb ausgedrückt. Sie gibt die Verschiebung von Ladung an bis zu einer bestimmten Gate Source Spannung. Siehe Fig. 9 in https://www.infineon.com/dgdl/irf7749l2pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153560445e71ca2

Die Gatekapazität beeinflusst also ziemlich linear die Schaltzeit und damit die Schaltverluste. https://de.wikipedia.org/wiki/Schaltverluste
Wenn ich also auf größere Fets umrüsten möchte, dann sollte ich diese Gatekapa genau im Auge behalten, sonst kann das bös nach hinten losgehen.

Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Ganz schön komplex , der Treiberbaustein und ich blicke noch gar nicht durch, was der alles kann.. 1,5 A kann der schalten, in der Spitze vermutlich mehr.
Bei dem Infineon - Mosfet sind die 1,8Ohm gatewiderstand trotzdem wohl zu klein für den Treiber, 5 Ohm dürften angepasster sein und ich nehme mal 10 Ohm an. Dann ist bei 10 V Treiberspannung die Schaltzeit bei 120 Ampereund 30 Vds immer noch kürzer als 400ns.
Eine 100%-Einschaltphase beträgt bei 6poligem Motor bei 6000 Touren 40µs, also 1% Schaltzeit. Davon 1/4, da bleibt nicht viel Verlust, verteilt auf 6 Transistoren. Aber immerhin ein paar Watt, de zusätzlich von dem Ventilator weggeblasen werden müssen.
Nein, ich denke, die Transistoren wurden einfach durch die ohmsche Last an der Drain-Source-Strecke überlastet. 1,1 mOhm bei 150 A macht 165 mV macht ca 25 Watt bei der Schaltzeit die deutlich unter 100% liegt (grobe Schätzung). Dazu der starke positve Temperaturkoeffizient , da sind schnell 50 Watt erreicht, der Treiber benötigt ja auch etwas.

Womöglich steigt die Stromblastung der Transistoren gar nicht so hoch an, wenn das Board mal über die Wellenkämme springt und die Einschaltzeit in Richtung 100% geht?

Eine sicherere Strombegrenzung misst übrigens den Spannungsabfall an der drain-source-Strecke, ohne shunt. Ich habe noch nicht studiert, ob der Treiberbaustein auch dafür eingerichtet ist...Aber ein Umbau ginge ja gar nicht...

Da ich überhaupt nicht auf dem Laufenden bin, was Modellbau angeht, weißt Du da eine gute Quelle für das, was es heute an Komponenten gibt? Vielleicht auch aus dem Modellbau, weil ich versuchen würde, einen "Nachbrenner" hintendran zu setzen und Spielraum zum Experimentieren habe. Finanziellen, meine ich insbesondere. Graupner-Zeiten sind doch wohl vorbei?
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Hallo Bernd
"Eine sicherere Strombegrenzung misst übrigens den Spannungsabfall an der drain-source-Strecke, ohne shunt. Ich habe noch nicht studiert, ob der Treiberbaustein auch dafür eingerichtet ist...Aber ein Umbau ginge ja gar nicht..."
Genau das macht die U_DS_ON Überwachung des DRV8302, aber im VESC Schaltplan ist die Referenz dafür an 3.3V angeschlossen, was viel zu viel ist.

Ich habe ein älteres VESC Modell gefunden, recht preisgünstig:
https://hobbyking.com/de_de/turnigy-sk8-esc-for-electric-skateboard-conversion.html

Im VESC Forum fand ich diese Lösung:
http://vedder.se/forums/viewtopic.php?f=7&t=622&p=4082&hilit=heatpipe#p3773

Hier kann man Heatpipes ab Lager kaufen:
http://www.waermemanagement.com/heatpipes/heatpipes/artikel.php?HGrpID=1&GrpID=1&SGrpID=3&ArtNr=QY-SHP-D8-200SN

Oder man zerlegt einen alten Laptop. Ich habe noch einen Prozessorkühler mit 2 Heatpipes, den könnte ich auch zerlegen.

Damit erhält man perfekt gekühlte High-Side-Fets, die Heatpipe wird am gemeinsamen Drain angelötet, also den Pluspol des gesamten Systems.
Die Low-Side-Fets auf der anderen Platinenseite werden indirekt durch die Platine hindurch gekühlt. Da sich dort relative große Flächen gegenüberstehen.... lass mal abschätzen:
Der Fet https://www.infineon.com/dgdl/irfs7530-7ppbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153563a9d1e21d8 selbst hat 0,4K/W Junction bis Case.
Die Fläche jedes Fets ist ungefähr 1cm^2.
Drain und Source jeder Halbbrücke sind elektrisch und thermisch gut durch Vias verbunden, also das Drain jedes Low-Side-Fet ist mit dem Source des HS verbunden. Gekühlt wird das Drain des HS. Also bringt das nicht sooo viel.
https://de.wikipedia.org/wiki/Leiterplatte hier wird von 0,3W/(m*K) ausgegangen, bei 1mm Dicke und 0,0001m^2 ergibt das
R_th= 0.001m / (0,3 W/(m*K) *0,0001m^2) = 33W/K.
Das ist nicht so toll, sicherlich ein Worst Case.

Man könnte 3 Heatpipes an die Drains der 3 LS anlöten, die Heatpipes könnten dann gleichzeitig ein Stück der Motorleitung sein!
Mit insgesamt 4 Heatpipes könnte ich dann z.B. 200W Verlustleistung abführen, für 6mm Sintertypen werden 0,2K/W bei 55 W angegeben, fragt sich nur bei welcher Temperatur? Wahrscheinlich herrscht Unterdruck, so daß bereits eine Dampfphase vorliegt? Naja, wie auch immer.
0,4+0,2=0,6 runden wir auf 1K/W, dann haben wir bei 2 mOhm und 120A 14400*0,002=28,8 W mal zwei für die Schaltverluste sind etwa 55W.
maximale Umgebungstemperatur = 50°C, also 105°C Sperrschichttemperatur maximal. Das klingt doch gut. Noch dazu verteilt sich die Last ja auf mehrere Fets usw.

Dumme Frage: Geht das auch mit normalen Kühlkörpern aus Kupfer? Ich glaube nicht.
8mm Kupferdraht-> A= 0.00005m^2, lambda =400, 0.1m lang, also R_th= 0.1/(400*0.00005)=5K/W. Immerhin, auch nicht schlecht, aber wahrscheinlich nicht ausreichend.

Die einzelne Heatpipe für die HS-Fets kann man ebenfalls als Zuleitung nutzen, dann wird es nicht ganz so eng.

Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Habe gerade mit Michael (Sharpals) gesprochen. Er hat sich eigens eine Heißluft-Auslöteinrichtung für solche SMD-Teile wie Deine Leistungsmosfets gekauft und arbeitet damit. Wenn Du so ein defektes Teil uns zusendest, löten wir gerne um und ich schaue schon aus reinem Interesse zu...
Die Mosfets müsstest Du schon besorgen, oder ich schaue hier bei Schukat.

Michael meint, die Mosfets senkrecht auf die Platine stellen, damit man mt der Kühlfläche an die metallene drainfläche kommt, letzteres ist ein Muss!

In dem Vedder-Forum wird von 20kHz gesprochen, Du hast nicht einmal 100/s an Tourenzahl, mal 6polig, macht 600Hz und nicht 20.000. Deine Kühlung ist nicht in Ordnung und nicht die Schaltzeit. Du kannst demnach ruhig preiswerte Mosfets nehmen.
Michael meint, dass man die Halbbrückentransistoren paarweise austauscht. Klar am besten alle aus einer Produktionscharge.
Wie schon gesagt, es kann kostengünstiger sein, immer zwei Transistoren parallel zu schalten (also nicht das gate!!) . So halbiert sich neben dem Wörmewiderstand auch der Verlust und die Überhitzung der Batteriekiste.

Heatpipes? Schade, da müsste es isolierende Typen geben, habe ich noch nicht gefunden. Unterschätze die isolierende Wirkung von Glimmerscheiben nicht, die haben verlässliche Daten, aber nur für geschraubte Mosfets verwendbar.

Also. ich habe gerade noch mal mit Michael gesprochen. Er hat mit seinem leistungsstarken Auslötgebläse das ideale und auch teure Auslöt- und Einlötwerkzeug und würde seine Kunst kostenlos zur Verfügung stellen, wenn es nicht zu viele Controller werden. Dann möchte er dich aber auch über und nicht unter den Wellen reiten sehen.
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Hallo Bernd
sorry, daß meine Beiträge so verwirrend sind.
1. Ich hatte in der orangenen Kiste eine YEP120A HV mit 18 Einzeltransistoren, alle futsch. Problem bei diesem Regler: Keine Phasenstrombegrenzung, er kann die Motorleitungen und vielleicht auch den Motor schrotten, auf jeden Fall ist er dadurch ineffizient, Spielzeug, die Kühlung war mit Wasser, sobald sie ausfiel war er kaputt. Diese Fets kann ich selber ein und auslöten, sehe im Moment aber keinen Bedarf.

2. Ich hatte ein VESC von Enertion in meiner neuen schwarzen Kiste mit Lüfter und zusätzlichen Mini-Kühlkörpern auf den Direct-Fets, ein FET ist durchgebrannt. Man könnte diesen Regler wieder fit machen und dann mit Glimmer oder anderen Isolatoren und einer einzelnen fetten Heatpipe und einem gemeinsamen Kühlkörper ausrüsten. Das wird aber nicht so gut kühlen wie

3. Habe ich gerade bestellt: Ein VESC ESK8 mit konventionellen Transistoren, das ich mit bis zu 4 Heatpipes ausrüsten möchte. Besser kann man nicht kühlen.

Moderne Transistoren haben keinen Drain Pin, das Drain ist die Kühlfläche. Die IRFS7530 im VESC ESK8 haben 5 Source Pins. Trotzdem sind die Zuleitungen der begrenzende Faktor beim Maximalstrom. Wenn man sie also irgendwie senkrecht stellt, dann muß die Kühlfläche auch gleichzeitig die Motorleitung bei den LS-Fets sein, bei den HS-Fets ist es der Pluspol.

20kHz ist die PWM Frequenz, nicht die Motorfrequenz. Um den Strom zu regeln mußt Du ja mit einer PWM arbeiten, also schalten. Und das passiert mit 20kHz.
Mein Motor hat 7 Pole, 14 Magneten und 12 Nuten. 7*5000=35000 eRPM, dazu sind viele Controller nicht in der Lage, z.B. die von Kelly erreichen nur 17000.

Hat Michael denn Erfahrung mit dem Einlöten von Directfets? Wie ist denn da die Erfolgsrate? Ich sehe gerade, daß niemand diese Directfets anbietet, vielleicht bekommt man samples.
Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Stimmt, Du hast ja keine 100% Aussteuerung , sondern nur einen Mittelwert von 27 Volt. dann schlägt die PWM voll zu. Das ist ja meine Idee, den gesamten Versorgungsstrom über eine langsame PWM mit Zusatz-Drossel zu begrenzen, aber natürlich nicht hier. Mein Ziel wäre dabei 100% Aussteuerung, also ohne Motor-PWM, die Regelung erfolgt rein über die Zusatz-PWM.
Ja, die PWM haut ins Wärmekonto, das ist wahr.

Bei Pollin gibt es einen leistungsfähigen 40mm-Ventilator. leider 12 Volt, nur gerade gesehen.
Was ich nicht weiß: müssen die genannten heatpipes eine bestimmte Lage haben? Oder reicht der Docht auch für den Wärmetransport von oben nach unten?

Nein, Michael ist noch nicht der ausgefuchste Transistortauschspezialist, aber hatte bisher gut Erfolge damit. Bisher noch nichts zerstört. Trotz RoHs. Mt Reinzinn werden die doch wohl nicht gelötet haben? Das Auslötgebläse kann das zwar, aber...
Infineon weist daruf hin, dass man bei den directfets bleifrei gearbeitet hat, damit kein Floh husten muss. Also, Garantie gibt es nicht, es wäre nur ein Versuch, ehe der Abfalleimer herhalten muss.

Kannst Du erkennen, welcher Typ genau verbaut ist? Welcher gate-Wderstand? Zwei Leute kenne ich, die man nach Bezugsquellen fragen kann und vor allem ist der Roman ja auch hier.

Auf jeden Fall muss Verstärkung her. Sich von einem Verbrennerboard überholen lassen, das geht schließlich gar nicht.
 

andreas Andreas

Aktives Mitglied
25.10.2005
1.402
Danke, Ventilatoren habe ich noch ein paar passende. Heatpipes können Lageunabhängig arbeiten, aber nicht alle sind dafür geeignet. http://www.quick-cool.de/waermemanagement/technologie/heatpipes-isotherme-waermeleiter/
Es schadet sicherlich nicht, wenn sie waagerecht liegen, in Laptops ist das die Regel. Das erste Exemplar habe ich schon, ist aber ziemlich groß:
[attachment 2513 Heatpipe.JPG]

12V verwende ich auch. Da gibt es so kleine Buck Converter für ein paar Euro, die schaffen das auch mit 55V Eingang.

Der Fet:
https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/20v-300v-n-channel-power-mosfet/40v-75v-n-channel-power-mosfet/IRF7749L1/productType.html?productType=5546d462533600a401533d322111118e

[attachment 2512 7749.JPG]

Hier noch eine Application Note zum Löten:
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN-1035-AN-v29_00-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153559159020f76

Nee, ist klar, überholen lassen geht gar nicht, immer schön in der Fahrbahnmitte bleiben, damit keiner vorbeikommt.

Gruß
andreas
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
Jetzt bin ich aber geplättet. dass ich das auf meine alten Tage noch erleben darf!
Da bleiben ja wirklich keine Wünsche offen.
Mit Reinzinn Löten geht da nicht.
Eine ordentliche Kühlung dürfte das Einzige sein, was da fehlt.

Da erinnere ich mich an einen Hannovermessenbesuch anno domini 2004 in Begleitung von Herrn Dürr von der Deutschen Bahn:

Einen Diamanten sollten Dir diese edlen Schätze schon wert sein

Vergleiche bitte einmal in der Tabelle weiter unten die Wärmeleitfähigkeiten von Kupfer und Diamant, neben anderen Nichtleiter-Keramiken, mit denen man auch kleinste Motorcontroller für Bahnlokomotiven, Transrapide und Flugzeuge effektiv kühlen kann!

Siedende Flüssigkeiten, wie auch in den Wärmerohren sind zu enormen Kühlleistungen fähig. In der Größenordnung des Wärmeübergangs in Siedewasseratomreaktoren.

Keine Frage, Du hast damit das Optimum für Deine Zwecke schon erstanden. Jetzt fehlt nur noch etwas mehr Wärmeübergang.
Ich würde sagen, Du bringst uns hier mit Deiner Surfboottechnik alle einen Riesensprung weiter. Was mich betrifft, sind die Directfets mit dem zweiseitigen Kühlcanning der Durchbruch zum im Motor integrierten Controller!

Wann startet das erste Andreasboard mit dieser neuen Kühlung? Weit dürfte der Weg nicht mehr sein.
Also, Diamant muss das Substrat nun nicht gerade sein, ich denke, da gibt es inzwischen mehr Materialien. Schon damals sahen wir einige mehr.
Der Diamant hatte den Vorteil, dass man die Halbleiterkristalle direkt darauf wachsen lassen konnte. Ich denke, in Herrn Dürrs Lokomotiven sitzt schon so etwas. Industriediamanten sind übrigens gar nicht so teuer, sprich künstlich hergestellte. Beliebt sind neben etlichen Keramiken auch Berylliumbroncen.

Aber mit Luft kühlen, das ist für die edlen Teile doch viel zu banal!
 

AlexPettit

Neues Mitglied
23.11.2020
1
Falls jemand sich ein Aqua marina sup oder ein Paddleboard kaufen möchte, würde ich gerne eure Meinungen hören. Ein Kumpel von mir hat kürzlich ein Paddleboard gekauft und lädt mich nächstes Jahr in eine Insel in Indonesien zum Paddeln. Er macht das eigentlich jedes Jahr, aber für mich ist das etwas Neues. Ich habe noch nie das Paddleboard ausprobiert. Wer ist hier auch Anfänger? Fällt es euch schwer/leicht es zu fahren? Wie lange habt ihr gebraucht, um sicher drauf zu stehen? Danke schon mal
 
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saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
962
Paddeln ist langweilig.Lass doch die Sonne schieben. Für 100 Euro bekommst Du einen elektrischen Außenborder und für noch weniger das passende Solarmodul, 12 Volt. Bis nächstes Jahr für die Mürirtz-Seen soll ich ein 2,2 m breite und 5 Meter langes Hausbootfloß elektrifizieren, das von zwei ReihenFässern getragen wird. Da hat eine bekannte 5 -köpfige Bauernfamilie den letzten Sommer im Zelt darauf verbracht. Mit Paddelei. Wenn ich zwei lange, strömungsgünstige Schwimmer finde, baue ich mir auch so einen Elektrokatamaran, möglichst mitTragflächen, damit er mit einem 1000W-Motor ins Gleiten kommt. Bei 18km/h=5m/s müssten 0,2 m² Tragflächen genügen. Statt den Tobasee auf Sumatra unsicher zu machen.

In 100Tagen von Rotterdam nach Basel

Vorsicht vor Seehunden!

2 Monate täglich fünf Stunden üben müssten genügen, , um perfekt Wellen zu reiten.

Für Fortgeschrittene: foiling
 
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saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
962
LAGESTEUERUNG DER GLEITFLÄCHEN BEIM FOILBOARD
Endlich habe ich verstanden, warum foiling um die Querachse eigenstabil ist. Die Stabilität um die Hoch- und Längsachse erreicht man durch die Beinstellung. Bei meinem (nur geplanten) Katamaran mit foils muss ich nur die Eintauchtiefe kontrollieren, was nur über immense Verluste der vorderen Tragflächen oder ein sehr anspruchsvolles Computerprogramm geht. Eigenstabilität gibt es beim Tragflächenboot nicht. Sie fliegen wie Enten, die vorderen Tragflächen sind viel stärker angestellt.
Foilboard, dafür bin ich zu alt.
Aber die vordere Leitfläche am Katamaran mit einem rechnergesteuerten Servo zu kontrollieren, das würde mich schon reizen. Da könnten auch 500 Watt genügen, um mit hoher Geschwindigkeit mit einem 200kg-Gerät herumzudüsen. Wäre direkt eine Alternative zum Elektroauto. Kanäle gibt es im Norden mehr als genug.Schlittschuhschiffe brauchen noch weniger Strom oder Wind.
Sicherheit bietet das Wasser, das bei jedem Sturz in Aktion tritt.
Wo kann man foilboards kaufen? Die muss ich mir ansehen.
In Krefeld bekomme ich nicht mal Langlaufski für alte Herren wie mich, und Schnee gibts auch keinen, weil Ihr immer noch mit Braunkohlestrom ladet!

Meine Erkenntnis:
Stelle ich ein Cityel mit einem fest unter diesem verbundenen, 2 Meter langen Stab auf den Boden, fällt es um.
Befindet sich am unteren Ende des Stabes eine Tragfläche mit Antrieb und setze ich das Ganze ins Wasser, fällt es nicht mehr um. Das funktioniert sogar noch, wenn der Stab durch eine so wackelige, wie schwere Standfläche, wie das paddlebord mitsamt unseren Füßen, unterbrochen ist. Schaut Euch das letzte Video an! Sogar die Eintauchtiefe wird automatisch reguliert: Kommt die Tragfläche von unten der Wasseroberfläche zu nahe, sinkt die Wassermenge über der Oberseite derTragfläche, die ja mit ihrem Unterdruck die gesamte Last trägt.

Lasst aber vorher Roman das ausprobieren, in solchen Fragen sollten wir ihn vorher immer zu Rate ziehen!
Ein trockenes Badehandtuch bereitlegen!
Roman ist, im Gegensatz zu Alex, wasserscheu.

Hier kommt gerade die Sonne haraus...

Also, das foiling hat mich dank alex nun in den Bann gezogen, mit 1000 Watt Antrieb und 20 kWh Batteriekapazität dürfte man mit einer 500kg schweren foil-Plattform 360 km weit kommen. Unabhängig von der Geschwindigkeit, wenn man die foils entsprechend anpasst.
Das Problem ist, wie beim Wasserflugzeug, erst einmal ins Gleiten zu kommen. wie schwer das ist, können wir in den Videos von Andreas sehen. Bei der 500kg- foil-Plattform dürfte da unter 50 kW nichts gehen.
Die Straßen werden immer voller , die Wasserstraßen sind noch leer. Dazu können wir die Plattform leicht 10m² groß machen und mit Solarzellen belegen, genug, um bei Sonnenschein beliebig lange zu surfen, notfalls Tag und Nacht. Dazu können wir unser Auto in den Ruhepausen aufladen...
Wer kommt nächstes Jahr elektrisch mit zu den Müritz-Seen?
Schnell ergänzen:
Das Rennboot, das ins Cityel passt!
Im ersten Video ist zu sehen, dass man die Tragflächen auch einzeln bekommt.
 
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