Ελεγκτής ηλεκτρικού πατινιού: τι είναι, πώς λειτουργεί, πώς να τον επιλέξετε

Σε ένα ηλεκτρικό πατινίνι, γίνεται συχνά λόγος για την μπαταρία και τον κινητήρα. Ωστόσο, είναι ένα τρίτο, πιο διακριτικό εξάρτημα που αποφασίζει για σχεδόν τα πάντα: ο ελεγκτής. Αυτός είναι που ρυθμίζει, ανά πάσα στιγμή, την ενέργεια που στέλνει η μπαταρία στον κινητήρα. Η επιτάχυνση, η ηλεκτρική πέδηση, η μέγιστη ταχύτητα, η θέρμανση και μεγάλο μέρος των βλαβών περνούν μέσα από αυτόν.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί τι κάνει ένας ελεγκτής, πώς να διαβάσετε τα χαρακτηριστικά του χωρίς να πέσετε σε παγίδες, και με ποια σειρά πρέπει να σκεφτείτε πριν τον αντικαταστήσετε.

Ο ρόλος του ελεγκτή, με μια εικόνα

Μια μπαταρία παρέχει συνεχές ρεύμα: δύο καλώδια, ένα θετικό και ένα αρνητικό, μια τάση περίπου σταθερή. Ένας κινητήρας πατινιού, από την πλευρά του, είναι ένας κινητήρας «χωρίς ψήκτρες» με τρία καλώδια, που ονομάζονται τρεις φάσεις. Για να περιστραφεί, πρέπει να κυκλοφορήσει ρεύμα σε αυτά τα τρία καλώδια με τη σειρά, τη σωστή στιγμή και με τη σωστή ένταση, χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο.

Ο ελεγκτής κάνει ακριβώς αυτή τη δουλειά. Στο εσωτερικό του, ηλεκτρονικοί διακόπτες ανοίγουν και κλείνουν πολύ γρήγορα για να τεμαχίσουν το ρεύμα της μπαταρίας και να το κατανείμουν μεταξύ των τριών φάσεων. Ένας μικρός υπολογιστής ελέγχει αυτούς τους διακόπτες ανάλογα με το τι ζητάτε από το γκάζι, τη θέση του κινητήρα και όσα παρακολουθεί ο ελεγκτής.

Παράλληλα, ο ελεγκτής εκτελεί και άλλες εργασίες:

• ηλεκτρική πέδηση: λειτουργεί τον κινητήρα ως δυναμό, γεγονός που επιβραδύνει τον τροχό και επιστρέφει λίγη ενέργεια πίσω στην μπαταρία·
• προστασίες: μειώνει ή διακόπτει την ισχύ εάν η θερμοκρασία του, η θερμοκρασία του κινητήρα ή η τάση της μπαταρίας βγουν εκτός των προβλεπόμενων ορίων·
• επικοινωνία με την οθόνη: η ταχύτητα, το επίπεδο της μπαταρίας, οι τρόποι οδήγησης και οι κωδικοί σφαλμάτων προέρχονται από αυτόν.

Οι αριθμοί που μετρούν, και πώς να τους διαβάσετε

Η τάση: αυτή της γεμάτης μπαταρίας

Μια μπαταρία πατινιού αποτελείται από κυψέλες λιθίου συνδεδεμένες σε σειρά. Κάθε κυψέλη αξίζει περίπου 3,6 V κατά μέσο όρο και 4,2 V όταν είναι πλήρως φορτισμένη. Η μπαταρία προσδιορίζεται από τη μέση τάση της, που ονομάζεται ονομαστική, αλλά η τάση πλήρους φόρτισης είναι αυτή που πρέπει να αντέξει ο ελεγκτής.

Χρειάζεται επιπλέον περιθώριο: κατά την ηλεκτρική πέδηση, η τάση ανεβαίνει πάνω από αυτήν της μπαταρίας. Ένας ελεγκτής ορισμένος για 100 V, για παράδειγμα, δέχεται μια μπαταρία 72 V (84 V πλήρους φόρτισης) με περιθώριο. Ένας ελεγκτής ορισμένος για «72 V» χωρίς άλλη διευκρίνιση πρέπει να ελεγχθεί: υποστηρίζει πραγματικά 84 V και τις αιχμές πέδησης;

Δύο διαφορετικά ρεύματα: μπαταρία και φάση

Αυτό είναι το σημείο που οι περισσότερες προδιαγραφές συγχέουν. Ένας ελεγκτής έχει δύο όρια ρεύματος:

• το ρεύμα μπαταρίας, αυτό που τραβά από την μπαταρία. Πολλαπλασσιαζόμενο με την τάση, δίνει την πραγματικά καταναλωθείσα ισχύ·
• το ρεύμα φάσης, αυτό που στέλνει στον κινητήρα. Αυτό είναι που παράγει τη ροπή, άρα τη δύναμη κατά την εκκίνηση και στις ανηφόρες.

Γιατί αυτά τα δύο ρεύματα δεν είναι ίσα; Σε χαμηλή ταχύτητα, ο κινητήρας χρειάζεται μόνο μικρή τάση, αλλά ισχυρό ρεύμα για να παράγει ροπή. Ο ελεγκτής δρα τότε ως μετασχηματιστής: ανταλλάσσει τάση με ρεύμα. Κατά την εκκίνηση, το ρεύμα φάσης μπορεί επομένως να είναι πολύ υψηλότερο από το ρεύμα μπαταρίας, χωρίς η μπαταρία να παρέχει περισσότερα. Αυτό επιτρέπει ισχυρή επιτάχυνση χωρίς να αδειάζει η μπαταρία ξαφνικά.

Για παράδειγμα, οι ελεγκτές μας RageLink X400 Dual ορίζονται για 400 A ρεύματος φάσης και 250 A ρεύματος μπαταρίας ανά κινητήρα: ο πρώτος αριθμός αφορά τη δύναμη, ο δεύτερος αυτό που πρέπει να μπορεί να παρέχει η μπαταρία.

Τα watt: ένας υπολογισμός, όχι μια υπόσχεση

Η ηλεκτρική ισχύς που αντλείται από την μπαταρία υπολογίζεται απλά: τάση × ρεύμα μπαταρίας. Ένας ελεγκτής περιορισμένος στα 50 A σε μια μπαταρία 72 V καταναλώνει το πολύ 72 × 50 = 3 600 W. Σε ένα πατίνι με δύο κινητήρες και δύο ελεγκτές, προσθέτουμε τα δύο.

Αυτός ο υπολογισμός είναι συχνά πιο κατατοπιστικός από τον αριθμό σε watt που αναγράφεται στον κινητήρα, ο οποίος γενικά υποδηλώνει μια συνεχή ισχύ, αυτήν που μπορεί να διατηρήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς υπερθέρμανση, και όχι την ισχύ αιχμής.

Τετραγωνικό κύμα ή ημιτονοειδές κύμα

Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι για να περιστραφεί ένας κινητήρας χωρίς ψήκτρες. Ο πρώτος, που ονομάζεται τετραγωνικό κύμα (ή τραπεζοειδές), τροφοδοτεί τις φάσεις σε βήματα: είναι απλός και στιβαρός, αλλά ο κινητήρας είναι πιο θορυβώδης και λίγο λιγότερο ομαλός σε χαμηλή ταχύτητα. Ο δεύτερος, που συχνά αποκαλείται διανυσματικός έλεγχος ή FOC (για «Field Oriented Control»), μεταβάλει το ρεύμα συνεχώς, σε ημιτονοειδές. Ο κινητήρας είναι πιο αθόρυβος, πιο προοδευτικός και η απόδοση είναι γενικά καλύτερη.

Οι σύγχρονοι ελεγκτές επιδόσεων λειτουργούν σχεδόν όλοι σε FOC. Για έναν οδηγό, η διαφορά γίνεται αισθητή κυρίως στην ομαλότητα της εκκίνησης και στην ακρίβεια του γκαζιού.

Αισθητήρες ή χωρίς αισθητήρες

Για να στείλει το ρεύμα τη σωστή στιγμή, ο ελεγκτής πρέπει να ξέρει πού βρίσκεται ο ρότορας του κινητήρα. Δύο λύσεις:

• με αισθητήρες: οι περισσότεροι κινητήρες πατινιού έχουν τρεις αισθητήρες που ονομάζονται «εφέ Hall» (πέντε λεπτά καλώδια δίπλα στα τρία μεγάλα καλώδια φάσης). Ο ελεγκτής γνωρίζει τη θέση του κινητήρα ακόμη και σε ακινησία, γεγονός που δίνει μια σαφή και ομαλή εκκίνηση·
• χωρίς αισθητήρα: ο ελεγκτής συμπεπαίνει τη θέση του κινητήρα από την τάση που παράγει ο ίδιος περιστρεφόμενος. Αυτό είναι πολύ αποτελεσματικό κατά την οδήγηση, αλλά πιο ευαίσθητο κατά την εκκίνηση από πλήρη ακινησία.

Ένας ελαττωματικός αισθητήρας ή μια κακώς τοποθετημένη φύσα παράγει τυπικά συμπτώματα: κινητήρας που τραυματίζεται, διστάζει κατά την εκκίνηση ή ξεκινά μόνο αν σπρώξετε το πατίνι.

Ένας ή δύο ελεγκτές;

Ένα πατίνι με δύο κινητήρες έχει συχνά δύο ελεγκτές, έναν για τον μπροστινό τροχό και έναν για τον πίσω τροχό, τους οποίους οι κατασκευαστές διακρίνουν μερικές φορές με ένα γράμμα (ελεγκτής A και ελεγκτής B). Δεν είναι πάντα εναλλάξιμοι: ο ένας μπορεί να φέρει τη σύνδεση με την οθόνη και ο άλλος όχι.

Υπάρχουν επίσης διπλοί ελεγκτές, οι οποίοι ελέγχουν δύο κινητήρες σε ένα μόνο περίβλημα, όπως το RageLink X400 Dual. Ένα μόνο περίβλημα για τοποθέτηση, καλωδίωση και ρύθμιση, και οι δύο τροχοί διαχειρίζονται μαζί.

Πώς να επιλέξετε έναν ελεγκτή, με τη σειρά

Η αλλαγή ελεγκτή για κέρδος επιδόσεων είναι δελεαστική. Αλλά ο ελεγκτής είναι απλώς ένας κρίκος: δεν μπορεί να τραβήξει από μια μπαταρία περισσότερο ρεύμα από αυτό που παρέχει, ούτε να στείλει σε έναν κινητήρα περισσότερο από αυτό που αντέχει χωρίς υπερθέρμανση. Η σειρά σκέψης του συνεργείου έχει ως εξής.

1. Η τάση της μπαταρίας. Ο ελεγκτής πρέπει να αποδέχεται την τάση πλήρους φόρτισης, με περιθώριο.
2. Αυτό που μπορεί να παράσχει η μπαταρία. Το μέγιστο ρεύμα του συστήματος διαχείρισής της (το BMS) και η ποιότητα των κυψελών καθορίζουν το ανώτατο όριο. Πέρα από αυτό, η μπαταρία κόβει ή φθείρεται γρήγορα. Δείτε τις μπαταρίες ηλεκτρικού πατινιού μας, των οποίων οι εκδόσεις Performance είναι κατασκευασμένες για να αποδίδουν περισσότερα.
3. Αυτό που μπορεί να αντέξει ο κινητήρας. Το ρεύμα φάσης μετατρέπεται σε ροπή, αλλά και σε θερμότητα στον κινητήρα. Ένας μεγαλύτερος ή καλύτερα ψυχόμενος κινητήρας αποδέχεται περισσότερα. Δείτε τους κινητήρες ηλεκτρικού πατινιού μας.
4. Ο χώρος και η ψύξη. Ένας ελεγκτής που θερμαίνεται μειώνει την ισχύ του για να προστατευτεί. Πρέπει να στερεωθεί σε επιφάνεια που απομακρύνει τη θερμότητα.
5. Οι συνδέσεις. Αισθητήρες κινητήρα, γκάζι, φρένο, οθόνη: κάθε φύσα πρέπει να ταιριάζει, ή να προσαρμοστεί σωστά.
6. Η ρύθμιση. Ένας ρυθμιζόμενος ελεγκτής επιτρέπει την προσαρμογή των ρευμάτων στην μπαταρία και στον κινητήρα. Πρέπει όμως να ξέρετε πώς να το κάνετε.

Και δεν πρέπει να ξεχνάτε το υπόλοιπο μηχάνημα: περισσότερη ισχύς απαιτεί φρένα και ελαστικά ανάλογου επιπέδου.

Βλάβες που προέρχονται (ή φαίνεται να προέρχονται) από τον ελεγκτή

• Το πατίνι κόβει όταν επιταχύνετε έντονα: τις περισσότερες φορές, είναι η μπαταρία (ή το BMS της) που προστατεύεται επειδή της ζητείται πάρα πολύ ρεύμα, όχι ο ελεγκτής.
• Ο κινητήρας τραυματίζεται ή κάνει τραντάγματα: ελαττωματικός αισθητήρας Hall, κακώς τοποθετημένη φύσα αισθητήρα, ή φθαρμένο καλώδιο φάσης.
• Η ισχύς πέφτει μετά από λίγα λεπτά: θερμική προστασία του ελεγκτή ή του κινητήρα.
• Εμφανίζεται κωδικός σφάλματος: υποδηλώνει μια οικογένεια σφαλμάτων (κινητήρας, αισθητήρας, τάση, επικοινωνία), που πρέπει να ερμηνευτεί ανάλογα με τη μάρκα της οθόνης.
• Ο ελεγκτής έχει όντως καεί: νερό, βραχυκύκλωμα στις φάσεις, ή ηλεκτρική πέδηση με ήδη γεμάτη μπαταρία σε ελεγκτή χωρίς περιθώριο τάσης.

Ταχύτητα και νόμος: τι πρέπει να γνωρίζετε

Στη Γαλλία, ένα ηλεκτρικό πατίνι που κινείται στον δημόσιο δρόμο πρέπει να περιορίζεται κατασκευαστικά στα 25 km/h. Ένας πιο ισχυρός ελεγκτής δεν αλλάζει τίποτα σε αυτόν τον κανόνα: στο δρόμο, το μηχάνημα παραμένει περιορισμένο. Οι επιδόσεις μετρώνται σε πίστα ή σε ιδιωτικό χώρο, εκεί όπου κινείται η αγωνιστική μας ομάδα.

Οι ελεγκτές μας RageLink

Προετοιμάζουμε τη δική μας γκάμα ελεγκτών: RageLink. Σχεδιασμένοι από το γραφείο μελετών μας στη Λυών και κατασκευασμένοι στα εργαστήριά μας στη Γαλλία, κυμαίνονται από 400 έως 2000 A ρεύματος φάσης, στα 100 V, και ρυθμίζονται, ενημερώνονται και κλειδώνονται από εφαρμογή σε κινητό. Δεν είναι ακόμη προς πώληση: μπορείτε να εγγραφείτε στη λίστα αναμονής για να ειδοποιηθείτε πρώτοι.