Egy elektromos meghajtású eszköz összeállítása: motor, vezérlő, akkumulátor – hol kell kezdeni?
Egy kart, egy könnyű motorkerékpár, egy mezőgazdasági robot, egy turistahajó: mindezen gépek elektromosra alakíthatók, ugyanazokkal az alkatrészekkel. Egy motor, egy vezérlő, amely a motort vezérli, egy akkumulátor és annak akkumulátorkezelő rendszere (BMS), valamint egy interfész a vezető számára. Ami a különböző gépek között változik, az az, hogy ezek az alkatrészek hogyan kerülnek méretezésre. Ez a útmutató bemutatja azt a módszert, amelyet a műhelyünkben alkalmazunk, bármilyen projekt esetében.
A lényeg
- Egy projekt elkezdésekor a felhasználási körülményeket kell figyelembe venni, nem a motort: a sebesség, a súly, a lejtés, a működési idő, valamint a használati feltételek mind fontos tényezők.
- A szükséges nyomaték és a kívánt sebesség határozza meg a motor típusát és a hozzá tartozó hajtóművet.
- A motor és az akkumulátor feszültsége határozza meg a vezérlő paramétereit.
- Az egy nap alatt elhasznált energia mennyisége meghatározza az akkumulátor kapacitását, míg a szükséges áram nagysága határozza meg az akkumulátor celláit.
- Semmi sem helyettesítheti a teszteket: először egy tesztpadon, majd a készüléken kell elvégezni a méréseket, és a kapott adatokat rögzíteni.
1. A műszaki feladatleírás elkészítése
Mielőtt bármilyen alkatrészt kiválasztana, le kell írni a járművet és a felhasználási célját. A kérdések mindig ugyanazok:
- Milyen a maximális sebesség?, és a készülék általában milyen sebességgel közlekedik?
- `Mennyi a teljes súly?, beleértve a vezetőt és a rakományt?`
- Milyen emelkedőket, milyen indulásokat: üresen, teljesen feltöltve, emelkedőn, sártengerben?
- `Mennyi ideig képes a készülék üzemelni két töltés között, és mennyi idő áll rendelkezésre a töltéshez?`
- `Milyen körülmények között : eső, por, víz, hő, vibráció?`
- `Mely típusú engedélyezésről van szó, és hány darabszámot érint?`
Pont ezek a válaszok teszik lehetővé a megfelelő méretezést. Ugyanaz a motor tökéletes lehet egy bérléssel üzemeltetett go-kart számára, de teljesen alkalmatlan lehet egy olyan robot számára, amely egész nap nagyon lassan halad.
2. A motor és a hajtásrendszer
A motor megfelelő nyomatékot kell biztosítani az induláshoz és a dombokat való leküzdéshez, valamint el kell érnie a kívánt maximális sebességet. A kettő között a hajtásrendszer működik: egy a kerékben elhelyezett motor (középablakos motor) nem rendelkezik átalakítással, míg egy központi motor lánccal, szíjtárcsával vagy egy reduktórral hajtja a kereket, ami lehetővé teszi, hogy gyorsabban forogjon, és kompaktabb legyen ugyanakkor, hogy ugyanazt a nyomatékot biztosítsa a keréknél.
A motortechnológiák közötti választás részletesen bemutatva a következő útmutatóinkban: a PMSM és BLDC motorok közötti különbség, valamint a belső mágneses motorok. A feszültség, a sebesség és a nyomaték közötti kapcsolatot a következő útmutatónkban találja: a Kv, Kt és a pólusok.
3. A vezérlő
A vezérlő a akkumulátor egyenáramát váltóárammá alakítja át a motor számára, és minden pillanatban eldönti, hogy mennyi áramot küldjön neki. Biztonsági margóval el kell viselnie az akkumulátor teljes feszültségét, biztosítania kell a kívánt nyomatékhoz szükséges áramot, és kommunikálnia kell a többi alkatrészsel: gázpedállal, fékkel, kijelzővel, akkumulátorkezeléssel (BMS). A vezérlőkről szóló útmutatónk részletesen bemutatja ezeket a pontokat, és a vektoros vezérlésről szóló útmutatónk elmagyarázza, hogyan vezérli a motor működését.
4. Az akkumulátor és a BMS (Battery Management System – akkumulátor kezelő rendszer)
Az akkumulátor kapacitását a tényleges használat során elnyelt energia alapján számítjuk, nem pedig egy elméleti fogyasztás alapján. Az akkumulátor cellatípusa a szükséges áramtól függ: egyes cellák sok energiát tárolnak, de alacsony áramerősséggel működnek, míg mások az ellenkezője. Nézze meg a részletes útmutatónkat, hogy megtudja, hogyan olvashatja ki egy lítium-ion akkumulátor cellájának műszaki adatlapját. A BMS (Battery Management System) védi az akkumulátort, és egy jól megtervezett készüléken a vezérlővel kommunikál CAN busz segítségével.
5. A felhasználó és a flottakezelés
Egy kijelző mutatja a sebességet, az akkumulátor töltöttségi szintjét és a hibákat. A bérleti vagy vállalati flották esetében fontos, hogy minden eszközt távolról is nyomon lehessen követni: töltöttségi szint, hibák, üzemidő, felhasználónként beállított sebességkorlátozások. Ezt a feladatot a RageLink látja el, amely a nyomkövető rendszereinket tartalmazó platform.
6. A tesztek
Egy hajtásláncot először egy tesztpadon ellenőrizünk, ahol a nyomatékot, a sebességet, a hatásfokot és a felmelegedést reprodukálható körülmények között mérjük, majd a készüléken, a valós használati körülmények között. Lásd a tesztpadon történő mérésekről szóló útmutatónkat.
Műhelytipp.
A specifikációk első verziója gyakran túl optimista a hatótávolsággal kapcsolatban, és alulbecsüli a lejtőkkel való teljesítményt. Mielőtt új rendszert tervezne, mérje a jelenlegi rendszer teljesítményét a valóságban.
A gépek által vezetett útmutatók
- Egy go-kart elektromos átalakítása
- Könnyű elektromos motorkerékpár és pitbike: a megfelelő vezérlő kiválasztása
- Elektromos átalakítás motorkerékpárhoz vagy robogóhoz
- Egy mezőgazdasági robot vagy "szamár" elektromos meghajtásának megoldása
- Elektromos hajó motorral szerelve (engedély nélkül)
- Formula Student és egyetemi projektek
Egy professzionális projekt keretében a mérnöki irodánk tervezi a teljes hajtásláncot, amely a géphez igazítva kerül méretezésre.
Gyakori kérdések
Melyik alkatrészt érdemes először megvizsgálni?
Semmilyen előzetes ismeret nélkül: kezdje a műszaki követelmények meghatározásával. A motor kiválasztása következik, majd a vezérlő és az akkumulátor ezek alapján.
Lehetséges különböző márkák alkatrészeit összerakni?
Igen, feltéve, hogy a vezérlő képes kezelni a kiválasztott motort, és hogy az akkumulátor, a vezérlő és a kijelző kompatibilisek egymással. Gyakran ez utóbbi pont okozza a problémákat.
Elég egy kész, azonnal használható csomag?
Egy átlagos készüléknél előfordulhat ez néha. De egy általános készlet ritkán van úgy méretezve, hogy megfeleljen a súlyának, a terepnek és a használati időtartamának, ráadásul gyakran rossz a vásárlás utáni támogatás.
Mennyi időt vesz igénybe egy projekt?
Ez függ a konkrét géptől és a gyártandó darabszámtól. Egy prototípus mindig átesik a méretezésen, az összeállításen és a tesztelésen, mielőtt egy sorozatgyártásba kerülne.