Ηλεκτροδότηση μηχανής: κινητήρας, ελεγκτής, μπαταρία, από πού να ξεκινήσετε

Ένα kart, μια ελαφριά μοτοσικλέτα, ένα αγροτικό ρομπότ, ένα σκάφος αναψυχής: όλα αυτά τα μηχανήματα μπορούν να περάσουν στην ηλεκτροκίνηση, με τα ίδια δομικά στοιχεία. Ένας κινητήρας, ένας ελεγκτής που τον ελέγχει, μια μπαταρία και το BMS της, και μια διεπαφή για τον οδηγό. Αυτό που αλλάζει από το ένα μηχάνημα στο άλλο είναι ο τρόπος διαστασιολόγησης αυτών των στοιχείων. Αυτός ο οδηγός δίνει τη μέθοδο που ακολουθούμε στο εργαστήριο, ανεξάρτητα από το έργο.

1. Σύνταξη των προδιαγραφών

Πριν επιλέξετε έστω και το παραμικρό εξάρτημα, πρέπει να περιγράψετε το μηχάνημα και τη χρήση του. Οι ερωτήσεις είναι πάντα οι ίδιες:

• Ποια μέγιστη ταχύτητα και με ποια ταχύτητα κινείται το μηχάνημα τις περισσότερες φορές;
• Ποιο συνολικό βάρος, συμπεριλαμβανομένου του οδηγού και του φορτίου;
• Ποιες κλίσεις, ποιες εκκινήσεις: άδειο, φορτωμένο, σε ανηφόρα, στη λάσπη;
• Πόσο χρόνο πρέπει να λειτουργεί το μηχάνημα μεταξύ δύο φορτίσεων και πόσος χρόνος υπάρχει για την επαναφόρτισή του;
• Σε ποιες συνθήκες: βροχή, σκόνη, νερό, ζέστη, κραδασμοί;
• Ποια έγκριση τύπου επιδιώκεται και σε πόσα αντίτυπα;

Αυτές οι απαντήσεις επιτρέπουν τη διαστασιολόγηση. Ο ίδιος κινητήρας μπορεί να είναι ιδανικός για ένα kart ενοικίασης και εντελώς ακατάλληλος για ένα ρομπότ που κινείται με ρυθμό βαδίσματος όλη την ημέρα.

2. Ο κινητήρας και η μετάδοσή του

Ο κινητήρας πρέπει να παρέχει την απαραίτητη ροπή για εκκινήσεις και ανηφόρες, και να φτάνει την επιθυμητή μέγιστη ταχύτητα. Μεταξύ των δύο, η μετάδοση κάνει τη σύνδεση: ένας κινητήρας στον τροχό (κινητήρας πλήμνης) δεν έχει μείωση, ενώ ένας κεντρικός κινητήρας κινεί τον τροχό μέσω αλυσίδας, ιμάντα ή μειωτήρα, γεγονός που του επιτρέπει να περιστρέφεται ταχύτερα και να είναι πιο συμπαγής για την ίδια ροπή στον τροχό.

Η επιλογή μεταξύ των τεχνολογιών κινητήρων αναλύεται λεπτομερώς στους οδηγούς μας σχετικά με τη διαφορά μεταξύ PMSM και BLDC και στους κινητήρες εσωτερικών μαγνητών. Η σχέση μεταξύ τάσης, ταχύτητας και ροπής εξηγείται στον οδηγό μας για το Kv, το Kt και τους πόλους.

3. Ο ελεγκτής

Ο ελεγκτής μετατρέπει το συνεχές ρεύμα της μπαταρίας σε εναλλασσόμενο ρεύμα για τον κινητήρα, και αποφασίζει ανά πάσα στιγμή πόσο ρεύμα να του στείλει. Πρέπει να αντέχει την τάση της πλήρως φορτισμένης μπαταρίας με περιθώριο, να παρέχει το απαραίτητο ρεύμα για την επιθυμητή ροπή και να επικοινωνεί με την υπόλοιπη μηχανή: γκάζι, φρένο, οθόνη, BMS. Ο οδηγός ελεγκτών μας αναλύει αυτά τα σημεία, και ο οδηγός μας για τον διανυσματικό έλεγχο εξηγεί πώς ελέγχει τον κινητήρα.

4. Η μπαταρία και το BMS

Η χωρητικότητα της μπαταρίας υπολογίζεται με βάση την ενέργεια που καταναλώνεται σε μια πραγματική ημέρα χρήσης, και όχι με βάση τη θεωρητική κατανάλωση. Ο τύπος των στοιχείων επιλέγεται στη συνέχεια ανάλογα με το ζητούμενο ρεύμα: ορισμένα στοιχεία αποθηκεύουν πολλή ενέργεια αλλά αποδίδουν λίγη, ενώ άλλα το αντίθετο. Δείτε τον οδηγό μας για το πώς να διαβάσετε το δελτίο τεχνικών δεδομένων ενός στοιχείου. Το BMS προστατεύει την μπαταρία και, σε ένα καλά σχεδιασμένο μηχάνημα, επικοινωνεί με τον ελεγκτή μέσω διαύλου CAN.

5. Ο οδηγός και ο στόλος

Μια οθόνη δείχνει την ταχύτητα, τη φόρτιση και τα σφάλματα. Για έναν στόλο ενοικίασης ή εργασίας, πρέπει επίσης να παρακολουθείτε κάθε μηχάνημα εξ αποστάσεως: φόρτιση, σφάλματα, ώρες λειτουργίας, όρια ταχύτητας ανά χρήστη. Αυτός είναι ο ρόλος του RageLink, του οικοσυστήματος παρακολούθησής μας.

6. Οι δοκιμές

Ένα σύστημα κίνησης επικυρώνεται πρώτα σε πάγκο δοκιμών, όπου μετρώνται η ροπή, η ταχύτητα, η απόδοση και η θέρμανση υπό επαναλαμβανόμενες συνθήκες, και στη συνέχεια στο μηχάνημα, στην πραγματική του χρήση. Δείτε τον οδηγό μας για τη μέτρηση σε πάγκο κινητήρα.

Οι οδηγοί μας ανά μηχάνημα

• Ηλεκτροδότηση ενός kart
• Ελαφριά ηλεκτρική μοτοσικλέτα και pitbike: επιλογή ελεγκτή
• Ηλεκτρικό retrofit μοτοσικλέτας ή scooter
• Ηλεκτροκίνηση αγροτικού ρομπότ ή μουλαριού
• Ηλεκτροκίνηση ηλεκτρικού σκάφους
• Formula Student και σχολικά έργα

Για ένα επαγγελματικό έργο, το γραφείο μελετών μας σχεδιάζει την πλήρη αλυσίδα, διαστασιολογημένη για το μηχάνημα.