VESC: Den open-source controller til elektriske racekøretøjer, forklaret på en simpel måde

Så snart man interesserer sig for el-løbehjul til racing, el-skateboard eller hjemmebyggede maskiner, dukker et navn op igen og igen: VESC. Man taler om at "skifte til VESC", om at "justere sin VESC", om "VESC Tool". Næsten al dokumentationen er på engelsk og er spredt ud over forskellige fora.

Denne guide forklarer, på dansk og uden forudsætninger, hvad en VESC er, hvad den ændrer i forhold til en traditionel controller, dens begrænsninger, og de trin, der er involveret i at starte den op for første gang.

Hvor kommer VESC fra?

VESC er en forkortelse for "Vedder Electronic Speed Controller", opkaldt efter sin skaber, den svenske ingeniør Benjamin Vedder. Han lancerede den i midten af 2010'erne til elektriske skateboards, og gjorde samtidig funktionsmåden af sin controller frit tilgængelig. Projektet voksede sig til et stort fællesskab og er siden blevet udvidet til også at omfatte el-scootere, cykler, hydrofoil-boards, robotter og gokarts.

Projektet omfatter tre elementer:

• firmwaren, det vil sige programmet, der kører inde i controlleren. Den er udgivet under den frie licens GPL v3;
• VESC Tool, den gratis software til justering, er tilgængelig på Windows, macOS, Linux, Android og iOS;
• udstyret : De elektroniske kort, der kan køre denne firmware, fremstillet af forskellige mærker.

VESC er et varemærke. Derfor findes der også controllere, der præsenteres som "baseret på VESC" eller "kompatible med VESC Tool": de bruger den samme open source-firmware, men med hardware, der er unik for hver producent.

Hvad VESC ændrer i forhold til en traditionel controller

Controlleren, der er monteret som standard på en almindelig elektrisk scooter, er en lukket enhed: nogle få indstillinger kan justeres via displayet, men resten er fastlåst af producenten. En VESC-controller åbner op for alle muligheder.

Vectorstyringen (FOC)

En VESC-controller får børsteløse motorer til at rotere ved hjælp af vektorstyring, også kendt som FOC (Field-Oriented Control). Strømmen varierer kontinuerligt i de tre faser af motoren, i stedet for at skifte mellem faste niveauer. Resultatet er en mere støjsvag motor, en blødere start og en mere præcis acceleration. Vores guide til controllere forklarer denne forskel mere detaljeret.

Motordetektion

For at styre en motor korrekt, skal styreenheden kende motorens elektriske egenskaber: dens modstand, dens induktans og den spænding, den producerer, når den roterer. Med en VESC behøver man ikke at finde disse oplysninger i et datablad: VESC Tool måler dem. Motoren udsender først en lyd under den første måling, og derefter roterer den af sig selv i et par sekunder under den anden måling. Det er derfor, vi udfører denne detektering med hjulet løftet.

Detektionsfunktionen identificerer også motorens sensorer (Hall-sensorer, encoder), når de er til stede. Uden sensorer kan VESC'en udlede motorens position ud fra den spænding, den genererer, når den roterer.

Strømbegrænsninger

En VESC (VESC Tool) definerer flere forskellige grænser, som alle skal justeres: den maksimale strøm i motoren, den maksimale strøm trukket fra batteriet, bremsestrømmen og strømmen, der sendes tilbage til batteriet under bremsning. Derudover er der spændingsgrænser (under hvilke batteriet beskyttes) og temperaturgrænser (over hvilke ydeevnen reduceres). Det er disse indstillinger, der afgør forskellen mellem en hurtig og pålidelig maskine og en maskine, der går i stykker.

Data og diagnostik

VESC Tool viser i realtid strøm, batterispænding, temperaturer på controlleren og motoren, og registrerer de seneste fejl. Man kan optage en komplet session og gennemgå den senere. For at forstå, hvorfor en maskine stopper, er disse optagelser mere værdifulde end alle antagelser.

Flere controllere, der kommunikerer med hinanden

På en elektrisk scooter med to motorer kan to VESC-controllere forbindes via et kommunikationskabel. Den ene controller modtager signalet fra speederen og sender kommandoerne videre til den anden, og VESC Tool bruges til at konfigurere begge controllere via en enkelt forbindelse.

Grænserne for VESC

• Det er vigtigt at kunne justere den korrekt. En for høj strømværdi er ikke altid tydelig: den slider på batteriet, får motoren til at blive varm, og kan i sidste ende føre til en fejl.
• Udstyret varierer fra producent til producent. Firmwaren er den samme, men kvaliteten af komponenterne, kølingen og lodningerne er ikke det. Som med alle controllere, skal den angivne strøm læses med forsigtighed: er det en kortvarig peak eller en kontinuerlig strøm?
• Det originale display og de originale styreenheder følger ikke altid med. Displayene på de kommercielt tilgængelige scootere taler "sproget" fra deres originale controller; der er behov for et kompatibelt display eller en adapter.
• Garanti fra producenten for el-scooteren bortfalder generelt efter udskiftning af controlleren.

Kom godt i gang med en VESC: Trin for trin

Her er en vejledning til den første opsætning. Hvert trin fortjener sin egen detaljerede guide; denne giver et overblik.

1. Kontroller hardwaren. Controlleren skal kunne håndtere batteriets maksimale spænding med en vis sikkerhedsmargin, og dens strømforbrug skal matche det, som batteriet og motoren kan klare.
2. Instalér VESC Tool på en computer eller en telefon, og tilslut controlleren via USB eller Bluetooth (med et passende modul).
3. **Opdater firmwaren**, hvis VESC Tool tilbyder det, før du foretager nogen justeringer.
4. `Start motordetektionen`, løft hjulet, og sørg for, at intet rører ved hjulet.
5. `Juster grænserne: motorstrøm og batteristrøm, afbrydelsesspændinger, temperaturer.`
6. `Juster gas og bremse med VESC Tool-assistenten, som lærer deres bevægelsesområde.`
7. `Foretag en første test med forhjulet løftet, og fortsæt derefter ved lav hastighed på et åbent område, mens du overvåger temperaturerne.`