VESC: Der Open-Source-Controller für elektrische Rennmaschinen, einfach erklärt

Sobald man sich für elektrische Rennroller, elektrische Skateboards oder selbstgebaute Maschinen interessiert, taucht ein Name immer wieder auf: VESC. Man spricht von "Umstellung auf VESC", von "VESC-Einstellungen anpassen" und von "VESC Tool". Fast die gesamte Dokumentation ist auf Englisch und verteilt auf verschiedenen Foren.

Diese Anleitung erklärt auf Französisch und ohne Vorkenntnisse, was ein VESC ist, was es im Vergleich zu einer herkömmlichen Steuerung verändert, seine Grenzen und die Schritte für eine erste Inbetriebnahme.

Woher kommt der VESC?

VESC steht für "Vedder Electronic Speed Controller" und ist nach seinem Erfinder, dem schwedischen Ingenieur Benjamin Vedder, benannt. Er entwickelte es Mitte der 2010er Jahre für elektrische Skateboards und veröffentlichte die Funktionsweise seines Controllers frei. Das Projekt wuchs mit einer großen Community und erweiterte sich auf Bereiche wie E-Scooter, Fahrräder, Hydrofoil-Boards, Roboter und Go-Karts.

Das Projekt umfasst drei Elemente:

• die Firmware, also das Programm, das innerhalb des Controllers läuft. Sie wird unter der freien Lizenz GPL v3 veröffentlicht;
• `VESC Tool`, die kostenlose Software zur Einstellung, verfügbar für Windows, macOS, Linux, Android und iOS;
• `die Hardware`: Die elektronischen Steuerungen, die diese Firmware ausführen können, hergestellt von verschiedenen Herstellern.

VESC ist eine eingetragene Marke. Daher gibt es auch Controller, die als "basierend auf VESC" oder "kompatibel mit VESC Tool" bezeichnet werden: Sie verwenden die gleiche Open-Source-Firmware, jedoch mit einer Hardware, die für jeden Hersteller spezifisch ist.

Was der VESC im Vergleich zu einem herkömmlichen Controller verändert

Der originale Controller eines handelsüblichen Elektrorollers ist ein geschlossenes System: Einige Einstellungen sind über das Display zugänglich, der Rest ist vom Hersteller festgelegt. Ein VESC-Controller öffnet alle Möglichkeiten.

Die feldorientierte Ansteuerung (FOC)

Ein VESC-Controller steuert bürstenlose Motoren im Vektorsteuerungsmodus, auch bekannt als FOC (Field-Oriented Control). Der Strom variiert kontinuierlich in den drei Phasen des Motors, anstatt diskrete Werte anzunehmen. Das Ergebnis ist ein leiserer Motor, ein sanfteres Anfahren und eine präzisere Beschleunigung. Unser Ratgeber zum Controller erklärt diesen Unterschied detaillierter.

Die Motordiagnose

Um einen Motor optimal zu steuern, muss das Steuerungssystem die elektrischen Eigenschaften des Motors kennen: seinen Widerstand, seine Induktivität und die Spannung, die er beim Drehen erzeugt. Bei einem VESC werden diese Werte nicht in einem Datenblatt nachgeschlagen: Das VESC Tool misst sie. Der Motor gibt zunächst ein Zischen während der ersten Messung ab, und dreht dann für einige Sekunden selbst, um die zweite Messung durchzuführen. Aus diesem Grund führt man diese Erkennung im angehobenen Zustand des Rades durch.

Die Erkennungsfunktion identifiziert auch die Motoren-Sensoren (Hall-Sensoren, Encoder), falls vorhanden. Ohne Sensoren kann der VESC die Position des Motors anhand der Spannung ableiten, die er beim Drehen erzeugt.

Stromgrenzen

Ein VESC unterscheidet verschiedene Grenzwerte, die alle eingestellt werden müssen: der maximale Strom im Motor, der maximale Strom, der aus der Batterie gezogen wird, der Bremsstrom und der Strom, der beim Bremsen an die Batterie zurückgeführt wird. Hinzu kommen die Spannungsschwellen (unterhalb derer die Batterie geschützt ist) und die Temperaturgrenzen (oberhalb derer die Leistung reduziert wird). Diese Einstellungen machen den Unterschied zwischen einem schnellen und zuverlässigen Gerät und einem Gerät, das kaputt geht.

Die Daten und die Diagnose

Das VESC Tool zeigt in Echtzeit Stromwerte, Batteriespannung, Temperaturen des Controllers und des Motors an und protokolliert die letzten Fehler. Es ist möglich, eine vollständige Aufzeichnung zu speichern und diese später erneut anzusehen. Um zu verstehen, warum ein Gerät ausfällt, sind diese Aufzeichnungen wertvoller als alle Vermutungen.

Mehrere Steuergeräte, die miteinander kommunizieren

Bei einem E-Scooter mit zwei Motoren können zwei VESC-Controller über ein Kommunikationskabel miteinander verbunden werden. Ein Controller empfängt das Gaspedal und leitet die Befehle an den anderen weiter, und die Software VESC Tool ermöglicht die Einstellung beider Controller über eine einzige Verbindung.

Die Grenzen des VESC

• `Es ist wichtig, dies richtig einzustellen. Ein zu hoher Stromwert ist nicht sofort erkennbar: er verschleißt den Akku, erwärmt den Motor und führt schließlich zu einem Defekt.`
• `Die Hardware variiert von Hersteller zu Hersteller. Der Firmware ist der gleiche, aber die Qualität der Komponenten, der Kühlung und der Lötstellen ist unterschiedlich. Wie bei jedem Controller sollte ein angegebener Stromwert mit Vorsicht betrachtet werden: Handelt es sich um einen kurzzeitigen Spitzenwert oder um einen dauerhaft gehaltenen Strom?`
• `Das Originaldisplay und die Bedienelemente passen nicht immer. Die Displays von handelsüblichen Elektrorollern sprechen die Sprache ihres ursprünglichen Controllers; ein kompatibles Display oder ein Adapter ist erforderlich.`
• `Die Herstellergarantie` des Elektrorollers erlischt in der Regel, nachdem ein Controller ausgetauscht wurde.

Der Einstieg in die Verwendung eines VESC: Die Schritte

Hier ist die Reihenfolge für einen ersten Inbetriebnahmevorgang. Jeder Schritt verdient eine eigene Anleitung; diese gibt einen Überblick.

1. `Hardware-Überprüfung. Der Controller muss die maximale Batteriespannung mit einem gewissen Spielraum akzeptieren, und seine Stromwerte müssen den Spezifikationen der Batterie und des Motors entsprechen.`
2. `VESC Tool installieren` auf einem Computer oder einem Telefon und den Controller per USB oder Bluetooth (mit einem geeigneten Modul) anschließen.
3. `Firmware aktualisieren, falls das VESC Tool dies anbietet, bevor irgendwelche Einstellungen vorgenommen werden.`
4. `Motorerkennung starten`, Rad anheben, dabei darf nichts das Rad berühren.
5. `Einschränkungen einstellen: Motor- und Batterie-Strom, Abschaltspannungen, Temperaturen.`
6. `Gas- und Bremsverhalten einstellen mit dem VESC Tool-Assistenten, der deren Auslenkung lernt.`
7. `Erster Test: Versuchen Sie einen Wheelie, dann bei niedriger Geschwindigkeit auf freier Strecke, wobei Sie die Temperaturen überwachen.`

Und was sagt das Gesetz dazu?

Ein VESC ist weder grundsätzlich verboten noch erlaubt; es handelt sich um einen Controller. In Frankreich muss ein Elektroroller, der im öffentlichen Straßenverkehr eingesetzt wird, jedoch konstruktionsbedingt auf eine Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h begrenzt sein. Die Leistungsregler sind für den Einsatz auf der Rennstrecke und auf Privatgelände bestimmt.

Bevorzugen Sie ein System, das sofort einsatzbereit ist?

Nicht jeder möchte seine Abende damit verbringen, in einer Einstellungssoftware zu arbeiten. Das ist die Idee unserer RageLink-Controller: Sie wurden in Frankreich in unseren Werkstätten entworfen und hergestellt und lassen sich über eine Smartphone-App einstellen, aktualisieren und sperren. Sie verfügen über ein Display und eine Telemetrie, die eine einheitliche Sprache sprechen. Sie sind noch nicht im Verkauf; eine Warteliste ist geöffnet.