Sähköpotkulautailmoitin: Mikä se on, miten se toimii ja miten sen valitsee

Sähköpotkulautojen kohdalla puhutaan paljon akusta ja moottorista. Kuitenkin, kolmas, huomaamattomampi komponentti, määrittää lähes kaiken: ohjain. Juuri ohjain säätelee jatkuvasti energiaa, jonka akku syöttää moottorille. Kiihtyvyys, sähköinen jarrutus, maksiminopeus, lämpeneminen ja suuri osa vioista liittyvät tähän komponenttiin.

Tämä opas selittää, mitä ohjain tekee, miten sen ominaisuuksia voi lukea ilman, että joutuu harhaan, ja missä järjestyksessä asioita kannattaa miettiä ennen ohjaimen vaihtamista.

Ohjaimen rooli, yhdellä kuvalla

Akku tuottaa tasavirtaa: kaksi johdinta, yksi plus ja yksi miinus, ja melko vakaa jännite. Sähköpotkulaudan moottori puolestaan on kolmivaiheinen "harjaton" moottori, jossa on kolme johdinta. Jotta moottori pyörii, virran on kuljettava näiden kolmen johdinta vuorotellen, oikeaan aikaan ja oikealla voimakkuudella, tuhansia kertoja sekunnissa.

Ohjain suorittaa juuri tämän tehtävän. Sen sisällä olevat elektroniset kytkimet avautuvat ja sulkeutuvat erittäin nopeasti, jotta ne katkaisvat akun virran ja jakavat sen kolmen vaiheen kesken. Pieni tietokone ohjaa näitä kytkimiä sen perusteella, mitä kaasulla pyydät, moottorin asennon ja kaiken sen, mitä ohjain valvoo.

Samalla ohjain suorittaa myös muita tehtäviä:

• Sähköinen jarrutus: Moottori toimii dynamoina, mikä hidastaa pyörää ja palauttaa pienen määrän energiaa akkuun;
• Suojaukset: Se vähentää tai katkaisee tehon, jos sen lämpötila, moottorin lämpötila tai akun jännite ylittävät määritellyt rajat;
• Näyttöyksikön kanssa tapahtuva vuorovaikutus: Nopeus, akun varaustaso, ajotilat ja virhekoodit näkyvät tältä laitteelta.

Tärkeimmät luvut ja niiden tulkinta

Jännite: akun täyteen ladattuna

Sähköpotkulautojen akku koostuu litiumakkuista, jotka on kytketty sarjaan. Yhden akun jännite on keskimäärin noin 3,6 V ja täyteen ladattuna noin 4,2 V. Akun jännite ilmoitetaan yleensä sen nimellisjännitettä käyttäen, mutta ohjaimen on kestettävä täyteen ladatun akun jännite.

Lisäksi on tärkeää huomioida turvamarginaali: sähköjarrutuksessa jännite voi nousta akun jännitettä korkeammalle. Esimerkiksi, jos ohjain on suunniteltu 100 voltin järjestelmälle, se voi toimia 72 voltin akulla (84 volttia täyteen ladattuna), jolloin on riittävästi pelivaraa. Ohjaimen, jonka tiedot mainitsevat vain "72 V" ilman tarkempia tietoja, toimivuus on tarkistettava: kestääkö se todella 84 volttia ja jarrutuksen aiheuttamat jännitepiikit?

Kaksi erilaista virran suuntaa: akku ja vaihe

Tämä on se kohta, jonka useimmat tuotekuvaukset sekoittavat. Ohjaimella on kaksi virranrajaa:

• akun virta, eli se virta, jonka akku syöttää. Kerrottuna jännitteellä, se antaa todellisen kulutetun tehon;
• Vaihtovirta, eli se virta, joka syötetään moottorille. Juuri tämä virta tuottaa vääntömomentin, eli voiman, joka on tarpeen liikkeellelähdössä ja ylämäissä.

Miksi nämä kaksi virta eivät ole yhtä suuria? Alhaisilla nopeuksilla moottori tarvitsee vain pienen jännitteen, mutta suuren virran tuottaakseen vääntömomenttia. Ohjain toimii tällöin kuin muuntaja: se vaihtaa jännitettä virraksi. Käynnistyksen aikana vaihevirta voi olla huomattavasti suurempi kuin akun virta, vaikka akku ei anna enempää. Tämä mahdollistaa voimakkaan kiihtyvyyden ilman, että akku tyhjenee heti.

Esimerkiksi, RageLink X400 Dual -ohjaimille on ilmoitettu 400 A:n virta per vaihe ja 250 A:n akun virta per moottori: ensimmäinen luku kertoo tehosta, kun taas toinen luku kertoo, kuinka paljon akkujen on kyettävä tuottamaan virtaa.

Wattien määrä: laskelma, ei lupaus

Sähköteho, joka otetaan akusta, lasketaan yksinkertaisesti: jännite kertaa akun virta. Esimerkiksi, jos ohjain on rajoitettu 50 ampeeriin ja akku on 72 voltin, se kuluttaa enintään 72 × 50 = 3600 wattia. Sähköpotkulaudassa, jossa on kaksi moottoria ja kahta ohjainta, nämä arvot lasketaan yhteen.

Tämä laskelma on usein informatiivisempi kuin moottorissa ilmoitettu wattimäärä, joka yleensä viittaa jatkuvaan tehoon – eli siihen tehoon, jota moottori pystyy ylläpitämään pitkään ilman ylikuumenemista – eikä huipputehoon.

Neliöaalto vai siniaalto

On olemassa kaksi pääasiallista tapaa saada harjaton moottori pyörimään. Ensimmäinen, jota kutsutaan kytkentäpulssimenetelmällä (tai trapetsimenetelmällä), syöttää virtaa moottorin vaiheisiin askel askeleelta. Tämä on yksinkertainen ja kestävä menetelmä, mutta moottori on äänekkäämpi ja hieman vähemmän pehmeä alhaisilla nopeuksilla. Toinen, jota usein kutsutaan vektoriohjaukseksi tai FOCiksi ("Field Oriented Control"), muuttaa virtaa jatkuvasti sinimuotoisesti. Moottori on hiljaisempi, tasaisempi ja yleensä tehokkaampi.

Nykyaikaiset suorituskykyiset ohjaimet toimivat lähes kaikissa tapauksissa FOC-tekniikalla. Kuljettajan näkökulmasta ero näkyy erityisesti pehmeämmässä käynnistyksessä ja tarkemmassa kaasun vasteessa.

Anturit vai ilman antureita?

Jotta virta voidaan syöttää oikeaan aikaan, ohjaimen on tiedettävä moottorin roottorin sijainti. On olemassa kaksi ratkaisua:

• antureilla varustettu: Useimmissa sähköpotkulautojen moottoreissa on kolme "Hall-anturia" (viisi ohutta johtoa kolmen paksumman vaihejohtimen vieressä). Ohjain tietää moottorin asennon myös pysähdyksessä, mikä mahdollistaa tasaisen ja pehmeän käynnistyksen
• Ilman anturia: Ohjain arvioi moottorin asennon sen tuottaman jännitteen perusteella, kun moottori pyörii. Tämä on erittäin tehokasta ajossa, mutta vaatii enemmän huomiota käynnistyksessä, kun ollaan täysin paikallaan.

Viallinen anturi tai huonosti kiinnitetty liitin aiheuttaa tyypillisiä oireita: moottori nykii, epäröi käynnistyksessä tai käynnistyy vain, jos sähköpotkulauta työntää eteenpäin.

Yksi vai kaksi ohjainta?

Sähköpotkulaudassa, jossa on kaksi moottoria, on usein kaksi ohjainta, yksi etupyörälle ja yksi takapyörälle. Valmistajat erottavat nämä ohjaimet joskus kirjaimella (ohjain A ja ohjain B). Ne eivät aina ole vaihdettavissa: toinen voi olla kytkettynä näyttöön, kun taas toinen ei.

On olemassa myös kaksinkertaisia ohjaimia, jotka ohjaavat kahta moottoria yhdessä kotelossa, kuten RageLink X400 Dual. Yksi kotelo, joka on asennettava, kytkettävä ja säädettävä, ja molemmat pyörät ohjataan yhdessä.

Miten valitaan ohjain, oikeassa järjestyksessä?

Ohjaimen vaihtaminen suorituskyvyn parantamiseksi voi olla houkuttelevaa. Mutta ohjain on vain yksi osa kokonaisuutta: se ei voi ottaa akulta enempää virtaa kuin akku pystyy antamaan, eikä se voi syöttää moottorille enempää kuin moottori kestää ylikuumenematta. Työpajan ajattelutapa on seuraava.

1. Akkujännitteen tarkistus. Ohjaimen on hyväksyttävä akun täysi jännite, ja siinä tulisi olla riittävä varaa.
2. Mitä akku voi tuottaa. Akun hallintajärjestelmän (BMS) maksimivirta ja kennoiden laatu määrittävät ylärajan. Ylitettäessä tätä rajaa, akku voi sammua tai vaurioitua nopeasti. Katso sähköpotkulautojen akkuja, joista Performance-versiot on suunniteltu tuottamaan enemmän virtaa.
3. Kuinka paljon moottori kestää. Virta muuttuu moottorissa vääntömomentiksi, mutta myös lämmöksi. Suurempi tai paremmin jäähdytetty moottori kestää enemmän. Katso sähköpotkulautojen moottoreitamme.
4. Tila ja jäähdytys. Ohjain, joka kuumenee, vähentää tehoaan suojautuakseen. Se on kiinnitettävä pintaan, joka johtaa lämpöä pois.
5. `Liitännät. Moottorin anturit, kaasutin, jarru, näyttö: jokaisen liittimen on vastattava oikeaa paikkaa tai sen on oltava asianmukaisesti sovitettu. `
6. `Säätö. Säädettävä ohjain mahdollistaa virtojen sovittamisen akun ja moottorin mukaan. Tärkeintä on kuitenkin tietää, miten se tehdään.`

Ja on tärkeää muistaa myös muut osat: enemmän tehoa vaatii asianmukaiset jarrut ja renkaat.

Ohjelmoijasta (ohjaimesta) johtuvat viat (tai viat, jotka näyttävät johtuvan ohjaimesta)

• Sähköpotkulauta katkeaa, kun kiihdytetään voimakkaasti: Useimmissa tapauksissa syy on akku (tai sen BMS-järjestelmä), joka suojaa itseään, koska sille annetaan liikaa virtaa, eikä ohjain.
• `Moottori nykii tai toimii epätasaisesti: viallinen Hall-anturi, huonosti kiinnitetty anturiliitin tai vaurioitunut vaihejohto.`
• Teho heikkenee muutaman minuutin käytön jälkeen: Moottorin tai ohjaimen ylikuumenemissuoja.
• Virhekoodi näkyy: se viittaa tiettyyn vikaantumistyyppiin (moottori, anturi, jännite, tiedonsiirto), ja sen merkitys on tulkittava näyttölaitteen valmistajan mukaan.
• Ohjain on todella palanut: Vesi, oikosulku vaiheissa tai sähköinen jarrutus, kun akku on jo täynnä, ohjaimessa, jossa ei ole jännitevaraa.

Nopeus ja lainsäädäntö: mitä sinun tulee tietää

Ranskassa sähköpotkulaite, joka liikkuu julkisilla teillä, on valmistusvaiheessa rajoitettu 25 km/h nopeuteen. Tehokkaampi ohjain ei muuta tätä sääntöä: julkisilla teillä laite pysyy edelleen nopeusrajoituksen alaisena. Suorituskyky mitataan radalla tai yksityisellä alueella, jossa kilpailutiimimme kilpailee.

RageLink -ohjaimet

Valmistamme omia ohjaimia: RageLink. Ne suunnitellaan toimistossamme Lyonissa ja valmistetaan tehtaissamme Ranskassa. Niiden virranvaihtovahvuus on 400–2000 A, jännite on 100 V, ja ne voidaan säätää, päivittää ja lukita sovelluksen kautta älypuhelimessa. Niitä ei ole vielä myynnissä: voit ilmoittautua ennakkolistalle, jotta saat tiedon ensimmäisenä.