DC Motorsteuerung verbessern, Tunen

Fertige DC Motorsteueurung (Speed Control) sicherer machen

In einem Artikel ging es um die Frage, wie man ein Elektromobil (Krankenstuhl) schneller machen kann. Mit der Software „Wizard“ kann bei einigen Elektromobilen eine Software-Geschwindigkeits-Drosselung entfernt werden. Bei anderen hilft nur der Wechsel des Motorcontroller, wobei das Seniorenmobil dann nie mehr auf öffentlichen Straßen oder Fußwegen gefahren werden darf. Wer seinen geerbtes oder auf dem Schrottplatz gefundenes Rentner-Mobil nur auf dem Privatgelände als Spassmobil für die Kinder oder als Zughilfe für die Mama im Garten nutzen möchte, darf natürlich den originalen Motorcontroller entfernen (auf Sicherheits-Features verzichten) und eine eigene Geschwindigkeitssteuerung einbauen.

Elektroniker, Elektriker bauen sich solch eine Geschwindigkeitsteuerung einfach selbst. Leiterplatte ätzen, Bauteile kaufen, verlören und fertig. Der Eigenbau Speed-Controller macht dann genau das, was er machen soll, ohne durchzubrennen. Denn Hobby-Elektroniker sparen nicht an Kühlkörper, wie unsere Ingenieure in China. Aber dazu gleich. Wir kaufen einfach einen fertigen Speed Controller (so schlecht sind sie wirklich nicht) und versuchen ihre Lebenszeit zu verlängern – durch einige Modifikationen, die sicher auch ein Linkshänder, wie ich umsetzen kann.

Es geht um den Speed-Controller aus der obigen Abbildung. Dieser DC PWM Motorcontroller wird mit folgenden Daten beschrieben:

• Eingangsspannung: DC 10-55V (Nennspannung des Motors)
• Ausgangsspannung: linear unter Last
• Maximaler Strom: 60 A
• Dauer Strom: 40A
• Steuer Frequenz: 15khz
• Potentiometer: 100k (mit Schalter)
• Größe: 100x76x28mm

Die Daten hören sich hervorragend an, doch sehr viele Amazon-Käufer berichten von katastrophalen Ergebnissen. Mehr als 20 Ampere sind einfach nicht drin, so die Meinung vieler. Was läuft da verkehrt?

Nun, die kleinen Kühlkörperchen sind einfach nicht geeignet, große Wärme bei 2.000 Watt (wohin überhaupt?) abzuleiten. Das Bauteil brennt einfach durch, wenn jemand den Angaben im Datenblatt glaubt und einen etwas „stärkeren“ DC Motor versucht über längere Zeit zu steuern. Wir müssen einiges verändern, um damit zuverlässig arbeiten zu können. Am einfachsten ist die dabei Vergrößerung der Kühlfläche und der Einsatz eins Ventiltor, Lüfter.

Anmerkung: Eventuell sollen Fahrzeuge auch unter freien Himmel bei „Wind & Wetter“ gefahren werden – macht euch einen Plan, wie die Leiterplatte wasserdicht in ein Elektromobil verbaut werden könnte. Ein 3D-Drucker wäre hilfreich.

Kühlkörper vergrößern

Auf der Platine sind Leistungsbauelemente im TO-220-Gehäuse mit „passenden“ Kühlkörpern zu sehen. Die Kühlkörper „passen“ auf die Leiterplatte, aber definitiv nicht zu der erzeugten Wärme. Wir müssen sie ersetzen oder verbessern.

Bisherigen Kühlkörper Ersetzen

Manche Kühlrippen für TO220 Gehäuse haben zwei Stifte zum Einlöten auf der Leiterplatte (siehe Abbildung), andere nur einen. Denkbar wären höhere Kühlrippen. Aber wie hoch müssten die neuen Kühlrippen sein, um wirklich zu helfen? 10x höher? Hm. Es gibt (von den verbauten Kühlrippen) mehrere Varianten, aber keine mit einer Höhe von 45 mm.

Vorhandene Kühlkörper verbessern

Die Kühlrippen bleiben drin. Stattdessen wird zwischen der alten Kühlrippe und dem aufgeschraubten Leistungstreiber eine dünne Kupfer-Platte geschraubt, die nach oben hin mittels eines Geflecht alle anderen Kühlkörper verbindet und – dank eines Ventilator – kühlt. Das wäre eine sinnvolle „Erfindung“, aber nicht im örtlichen Bastelladen erhältlich.