VESC: Ο ανοικτού κώδικα ελεγκτής για αγωνιστικά ηλεκτρικά οχήματα

Μόλις κάποιος ασχοληθεί με τα αγωνιστικά ηλεκτρικά πατίνια, τα ηλεκτρικά skateboards ή τις ιδιοκατασκευές, ένα όνομα επανέρχεται συνεχώς: VESC. Γίνεται λόγος για «μετάβαση σε VESC», «ρύθμιση του VESC», «VESC Tool». Σχεδόν όλη η τεκμηρίωση είναι στα αγγλικά, διασκορπισμένη σε φόρουμ.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί, στα γαλλικά και χωρίς προ απαιτούμενα, τι είναι το VESC, τι αλλάζει σε σχέση με έναν κλασικό ελεγκτή, τα όριά του και τα βήματα για μια πρώτη εκκίνηση.

Από πού προέρχεται το VESC

Το VESC προέρχεται από το «Vedder Electronic Speed Controller», από το όνομα του δημιουργού του, του Σουwδού μηχανικού Benjamin Vedder. Το λσάνσαρε στα μέσα της δεκαετίας του 2010 για ηλεκτρικά skateboards, δημοσιεύοντας ελεύθερα τη λειτουργία του ελεγκτή του. Το έργο μεγάλωσε με μια ευρεία κοινότητα και επεκτάθηκε σε πατίνια, ποδήλατα, σανίδες hydrofoil, ρομπότ και karts.

Το έργο περιλαμβάνει τρία στοιχεία:

• το firmware, δηλαδή το πρόγραμμα που τρέχει μέσα στον ελεγκτή. Δημοσιεύεται υπό την ελεύθερη άδεια GPL v3·
• VESC Tool, το λογισμικό ρύθμισης, δωρεάν, διαθέσιμο σε Windows, macOS, Linux, Android και iOS·
• το υλικό (hardware): οι ηλεκτρονικές πλακέτες που είναι ικανές να τρέξουν αυτό το firmware, κατασκευασμένες από διάφορες μάρκες.

Το VESC είναι εμπορικό σήμα. Συνεπώς, βρίσκονται επίσης ελεγκτές που παρουσιάζονται ως «βασισμένοι στο VESC» ή «συμβατοί με το VESC Tool»: χρησιμοποιούν το ίδιο ελεύθερο firmware, με δικό τους υλικό ανά κατασκευαστή.

Τι αλλάζει το VESC σε σχέση με έναν κλασικό ελεγκτή

Ο αρχικός ελεγκτής ενός εμπορικού πατινιού είναι ένα κλειστό κουτί: λίγες ρυθμίσεις είναι προσβάσιμες από την οθόνη, τα υπόλοιπα είναι κλειδωμένα από τον κατασκευαστή. Ένας ελεγκτής VESC τα ανοίγει όλα.

Ο διανυσματικός έλεγχος (FOC)

Ένας ελεγκτής VESC κινεί τους κινητήρες χωρίς ψούρτσες (brushless) με διανυσματικό έλεγχο, γνωστό ως FOC. Το ρεύμα ποικίλλει συνεχώς στις τρεις φάσεις του κινητήρα, αντί να περνά από βαθμίδες. Αποτέλεσμα: πιο αθόρυβος κινητήρας, ομαλότερη εκκίνηση και πιο ακριβές γκάζι. Ο οδηγός ελεγκτών μας εξηγεί αυτή τη διαφορά πιο αναλυτικά.

Η ανίχνευση του κινητήρα

Για να οδηγήσει σωστά έναν κινητήρα, ο ελεγκτής πρέπει να γνωρίζει τα ηλεκτρικά του χαρακτηριστικά: την αντίστασή του, την αυτεπαγωγή του και την τάση που παράγει όταν περιστρέφεται. Με ένα VESC, δεν τα ψάχνουμε σε ένα τεχνικό δελτίο: το VESC Tool τα μετρά. Ο κινητήρας εκπέμπει πρώτα ένα σφύριγμα κατά την πρώτη μέτρηση, στη συνέχεια περιστρέφεται μόνος του για λίγα δευτερόλεπτα για τη δεύτερη. Γι' αυτόν τον λόγο κάνουμε αυτήν την ανίχνευση με τον τροχό σηκωμένο.

Η ανίχνευση εντοπίζει επίσης τους αισθητήρες του κινητήρα (αισθητήρες Hall, κωδικοποιητής) όταν διαθέτει. Χωρίς αισθητήρα, το VESC ξέρει να συμπεραίνει τη θέση του κινητήρα από την τάση που παράγει κατά την περιστροφή.

Τα όρια ρεύματος

Ένα VESC διακρίνει πολλά όρια, τα οποία πρέπει να ρυθμιστούν όλα: το μέγιστο ρεύμα στον κινητήρα, το μέγιστο ρεύμα που τραβιέται από την μπαταρία, το ρεύμα φρεναρίσματος και το ρεύμα που επιστρέφει στην μπαταρία κατά το φρενάρισμα. Σε αυτά προστίθενται τα όρια τάσης (κάτω από τα οποία η μπαταρία προστατεύεται) και θερμοκρασίας (πάνω από τα οποία η ισχύς μειώνεται). Αυτές οι ρυθμίσεις κάνουν τη διαφορά ανάμεσα σε ένα γρήγορο και αξιόπιστο μηχάνημα και σε ένα μηχάνημα που χαλάει.

Τα δεδομένα και η διάγνωση

Το VESC Tool εμφανίζει ζωντανά τα ρεύματα, την τάση της μπαταρίας, τις θερμοκρασίες του ελεγκτή και του κινητήρα, και κρατά ιστορικό των τελευταίων σφαλμάτων. Μπορούμε να καταγράψουμε μια πλήρη διαδρομή και να την ξαναδιαβάσουμε μετά. Για να κατανοήσουμε γιατί ένα μηχάνημα κόβει, αυτές οι καταγραφές αξίζουν περισσότερο από οποιαδήποτε υπόθεση.

Πολλαπλοί ελεγκτές που επικοινωνούν μεταξύ τους

Σε ένα πατίνι με δύο κινητήρες, δύο ελεγκτές VESC μπορούν να συνδεθούν με ένα καλώδιο επικοινωνίας. Μόνο ένας λαμβάνει το γκάζι και μεταδίδει τις εντολές στον άλλο, και το VESC Tool τους ρυθμίζει και τους δύο από μία μόνο σύνδεση.

Τα όρια του VESC

• Πρέπει να ξέρετε πώς να το ρυθμίσετε. Μια πολύ υψηλή τιμή ρεύματος δεν φαίνεται αμέσως: φθείρει την μπαταρία, ζεσταίνει τον κινητήρα και καταλήγει σε βλάβη.
• Το υλικό διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή. Το firmware είναι το ίδιο, αλλά η ποιότητα των εξαρτημάτων, της ψύξης και των κολλημάτων δεν είναι. Όπως σε κάθε ελεγκτή, ένα διαφημιζόμενο ρεύμα πρέπει να διαβάζεται με προσοχή: είναι αιχμή λίγων δευτερολέπτων ή συνεχές ρεύμα;
• Η οθόνη και τα αρχικά χειριστήρια δεν ακολουθούν πάντα. Οι οθόνες των εμπορικών πατινιών μιλούν τη γλώσσα του αρχικού τους ελεγκτή· απαιτείται συμβατή οθόνη ή προσαρμογέας.
• Η εγγύηση του κατασκευαστή του πατινιού συνήθως χάνεται μετά την αλλαγή ελεγκτή.

Ξεκινώντας με ένα VESC: τα βήματα

Αυτή είναι η σειρά για μια πρώτη εκκίνηση. Κάθε βήμα αξίζει τον δικό του οδηγό· αυτός παρέχει τη γενική εικόνα.

1. Έλεγχος του υλικού. Ο ελεγκτής πρέπει να αποδέχεται την τάση πλήρους φόρτισης της μπαταρίας με περιθώριο, και τα ρεύματά του πρέπει να αντιστοιχούν σε αυτά που αντέχουν η μπαταρία και ο κινητήρας.
2. Εγκατάσταση του VESC Tool σε υπολογιστή ή τηλέφωνο, και σύνδεση του ελεγκτή μέσω USB ή Bluetooth (με κατάλληλο module).
3. Ενημέρωση του firmware εάν το VESC Tool το προτείνει, πριν από οποιαδήποτε ρύθμιση.
4. Εκκίνηση ανίχνευσης κινητήρα, με τον τροχό σηκωμένο, τίποτα δεν πρέπει να αγγίζει τον τροχό.
5. Ρύθμιση ορίων: ρεύματα κινητήρα και μπαταρίας, τάσεις αποκοπής, θερμοκρασίες.
6. Ρύθμιση γκαζιού και φρένου με τον βοηθό του VESC Tool, ο οποίος μαθαίνει τη διαδρομή τους.
7. Πραγματοποίηση πρώτης δοκιμής με σηκωμένο τροχό, έπειτα με χαμηλή ταχύτητα σε ανοιχτό χώρο, παρακολουθώντας τις θερμοκρασίες.

Τι λέει ο νόμος;

Ένα VESC δεν είναι ούτε απαγορευμένο ούτε επιτρεπτό από μόνο του: είναι ένας ελεγκτής. Αλλά στη Γαλλία, ένα ηλεκτρικό πατίνι που κυκλοφορεί στον δημόσιο δρόμο πρέπει να περιορίζεται κατασκευαστικά στα 25 km/h. Οι ρυθμίσεις απόδοσης προορίζονται για την πίστα και ιδιωτικό χώρο.

Προτιμάτε ένα σύστημα έτοιμο για οδήγηση;

Δεν θέλουν όλοι να ξοδεύουν βράδια σε ένα λογισμικό ρύθμισης. Αυτή είναι η ιδέα των ελεγκτών RageLink μας: σχεδιασμένοι και κατασκευασμένοι στη Γαλλία στα εργαστήριά μας, ρυθμίζονται, ενημερώνονται και κλειδώνονται από εφαρμογή κινητού, με οθόνη και τηλεμετρία που μιλούν την ίδια γλώσσα. Δεν πωλούνται ακόμη· η λίστα αναμονής είναι ανοιχτή.