Elektrische scooter controller: waarvoor dient hij, hoe werkt hij, en hoe kies je de juiste?
Bij een elektrische scooter wordt er veel gesproken over de batterij en de motor. Toch is er een derde, minder opvallende component die bijna alles bepaalt: de controller. Deze regelt, op elk moment, de hoeveelheid energie die de batterij naar de motor stuurt. De acceleratie, het elektrische remmen, de maximale snelheid, de opwarming en een groot deel van de storingen worden allemaal beïnvloed door de controller.
Deze handleiding legt uit wat een controller doet, hoe u de specificaties kunt lezen zonder misleid te worden, en in welke volgorde u moet nadenken voordat u er een vervangt.
Het belangrijkste
- De controller zet de gelijkstroom van de batterij om in drie wisselstromen die de motor laten draaien.
- De spanning moet de spanning van de volledig opgeladen batterij omvatten, en niet alleen de "nominale" spanning.
- De batterijstroom bepaalt het vermogen dat uit de batterij wordt getrokken; de fase-stroom bepaalt het koppel bij het opstarten. Beide zijn belangrijk.
- Een krachtigere controller is nutteloos als de batterij, de motor en de kabels niet aan de eisen voldoen.
- Voordat een controller vervangen wordt die defect lijkt, worden de connectoren, de sensoren en de batterij gecontroleerd.
De rol van de controller, in één afbeelding
Een batterij levert gelijkstroom: twee draden, een positieve en een negatieve, met een relatief stabiele spanning. Een elektromotor voor een scooter is een "borstelloze" motor met drie draden, die de drie fasen genoemd worden. Om de motor te laten draaien, moet er stroom door deze drie draden worden geleid, om de beurt, op het juiste moment en met de juiste intensiteit, duizenden keren per seconde.
De controller voert precies deze taak uit. Binnenin openen en sluiten elektronische schakelaars zeer snel om de stroom van de batterij af te tappen en deze te verdelen over de drie fasen. Een kleine computer bestuurt deze schakelaars op basis van wat u via de gashendel aanvraagt, de positie van de motor en alles wat de controller monitort.
Onder andere voert de controller de volgende taken uit:
- Elektrisch remmen: Hierbij fungeert de motor als een dynamo, waardoor de wiel snel afremt en een kleine hoeveelheid energie teruggekoppeld wordt naar de batterij;
- `de beschermingen: hij vermindert of schakelt de stroom af als de temperatuur, die van de motor of de spanning van de batterij buiten de vooraf bepaalde grenzen vallen;`
- De communicatie met het display: snelheid, batterijniveau, rijmodi en foutcodes worden allemaal weergegeven op het display.
De cijfers die er toe doen, en hoe je ze moet interpreteren
De spanning: die van een volledig opgeladen batterij
Een batterij voor een elektrische scooter bestaat uit lithiumcellen die in serie zijn geschakeld. Elke cel heeft een gemiddelde spanning van ongeveer 3,6 V en een spanning van 4,2 V wanneer deze volledig is opgeladen. De batterij wordt aangeduid met zijn gemiddelde spanning, ook wel nominale spanning genoemd, maar het is de maximale spanning (bij volle lading) die de controller moet verwerken.
| Geïnstalleerde batterij | Cellen in serie | Spanning bij volle belasting |
|---|---|---|
| 48 V | 13 | 54,6 V |
| 52 V | 14 | 58,8 V |
| 60 V | 16 | 67,2 V |
| 72 V | 20 | 84 V |
Er moet ook een veiligheidsmarge zijn: tijdens het elektrisch remmen stijgt de spanning boven die van de batterij. Een controller die bijvoorbeeld geschikt is voor 100 V, accepteert een 72 V batterij (84 V bij volle lading) met een bepaalde marge. Een controller die "72 V" aangeeft zonder verdere specificaties, moet worden gecontroleerd: ondersteunt deze daadwerkelijk 84 V en de spanningspieken tijdens het remmen?
Twee verschillende stromen: batterij en fasedraad
Dit is het punt waar de meeste specificaties elkaar tegenkomen. Een controller heeft twee stroomlimieten:
- de batterijstroom, de stroom die hij uit de batterij trekt. Vermenigvuldigd met de spanning, geeft dit de werkelijk verbruikte vermogen weer;
- de fase-stroom, de stroom die naar de motor wordt gestuurd. Dit zorgt voor het koppel, dus de kracht bij het optrekken en bij het bergop rijden.
Waarom zijn deze twee stromen niet gelijk? Bij lage snelheid heeft de motor slechts een kleine spanning nodig, maar een hoge stroom om koppel te produceren. De controller fungeert dan als een transformator: hij wisselt spanning om voor stroom. Bij het opstarten kan de stroom per fase dus veel hoger zijn dan de stroom van de batterij, zonder dat de batterij meer levert. Dit maakt een snelle acceleratie mogelijk zonder de batterij direct leeg te laten lopen.
Als voorbeeld: onze RageLink X400 Dual controllers zijn ontworpen voor een stroom van 400 ampère per fase en 250 ampère batterijstroom per motor. Het eerste getal geeft de kracht aan, terwijl het tweede getal aangeeft wat de batterij moet kunnen leveren.
Wattage: een berekening, geen garantie
Het elektrische vermogen dat uit de batterij wordt getrokken, wordt eenvoudig berekend: spanning vermenigvuldigd met de batterijstroom. Een controller die begrensd is tot 50 A op een 72 V batterij, verbruikt maximaal 72 × 50 = 3600 W. Bij een scooter met twee motoren en twee controllers, worden de waarden van beide controllers bij elkaar opgeteld.
Deze berekening geeft vaak een beter beeld dan het wattage-aantal dat op de motor staat vermeld. Dit wattage geeft doorgaans de continue vermogen aan, dat wil zeggen het vermogen dat de motor langdurig kan leveren zonder oververhit te raken, en niet het piekvermogen.
Sinusgolf of blokgolf
Er zijn twee hoofdmethoden om een borstelloze motor aan te drijven. De eerste, de zogenaamde "vierkante golf" (of trapeziumvormige) aansturing, voedt de fasen in stappen: dit is eenvoudig en robuust, maar de motor is luider en iets minder soepel bij lage snelheid. De tweede, vaak vectorregeling of FOC (voor "Field Oriented Control") genoemd, varieert de stroom continu, in een sinusvorm. De motor is stiller, soepeler en heeft over het algemeen een beter rendement.
De nieuwste performance controllers werken vrijwel allemaal met FOC (Field-Oriented Control). Voor een bestuurder is het verschil vooral merkbaar in de soepelheid van de acceleratie en de precisie van de gashendel.
Sensoren: ja of nee?
Om de stroom op het juiste moment te leveren, moet de controller weten waar de rotor van de motor zich bevindt. Er zijn twee oplossingen:
- met sensoren: de meeste scootermotoren hebben drie zogenaamde "Hall-effect" sensoren (vijf dunne draden naast de drie dikke fasedraden). De controller kent de positie van de motor, zelfs als deze stilstaat, wat resulteert in een soepele en probleemloze start;
- zonder sensor: de controller berekent de positie van de motor op basis van de spanning die de motor produceert tijdens het draaien. Dit is zeer efficiënt tijdens het rijden, maar kan lastiger zijn bij het opstarten vanuit stilstand.
Een defecte sensor of een slecht aangesloten connector kan typische symptomen veroorzaken: de motor hapt, is aarzelend bij het starten of start alleen als de scooter wordt geduwd.
Eén of twee controllers?
Een elektrische scooter met twee motoren heeft vaak twee controllers, één voor de voorwielmotor en één voor de achterwielmotor, die fabrikanten soms onderscheiden met een letter (controller A en controller B). Ze zijn niet altijd onderling uitwisselbaar: de ene kan de verbinding met het display hebben, terwijl de andere dat niet heeft.
Er zijn ook dubbele controllers, die twee motoren aansturen in één behuizing, zoals de RageLink X400 Dual. Je hebt slechts één behuizing om te monteren, aan te sluiten en af te stellen, en beide wielen worden gezamenlijk aangestuurd.
Hoe kies je de juiste controller, in de juiste volgorde?
Het is verleidelijk om de controller te vervangen om meer prestaties te krijgen. Maar de controller is slechts een onderdeel: hij kan niet meer stroom uit een batterij halen dan deze kan leveren, en hij kan niet meer vermogen naar een motor sturen dan deze aankan zonder oververhit te raken. De werkwijze van de werkplaats is als volgt.
- De batterijspanning. De controller moet de maximale spanning van de batterij kunnen verwerken, met een bepaalde veiligheidsmarge.
- Wat de batterij kan leveren. De maximale stroom van het batterijbeheersysteem (BMS) en de kwaliteit van de cellen bepalen de limiet. Daarboven schakelt de batterij af of slijt deze snel. Bekijk onze batterijen voor elektrische scooters, waarvan de "Performance"-versies ontworpen zijn om meer stroom te leveren.
- Wat de motor aankan. De stroom die door de spoelen loopt, wordt omgezet in koppel, maar ook in warmte in de motor. Een grotere of beter gekoelde motor kan meer aan. Bekijk onze motoren voor elektrische scooters.
- `Plaatsing en koeling. Een controller die warm wordt, vermindert zijn vermogen om zichzelf te beschermen. Hij moet worden bevestigd aan een oppervlak dat warmte afvoert.`
- `De aansluitingen. Sensoren van de motor, gashendel, rem, display: elke aansluiting moet overeenkomen, of correct worden aangepast.`
- `De afstelling. Een verstelbare controller maakt het mogelijk om de stromen aan te passen aan de batterij en de motor. Maar het vereist wel de juiste kennis om dit te doen.`
En vergeet niet de rest van de machine: meer vermogen vereist passende remmen en banden.
Werkplaats tip:
Voordat u een controller vervangt die defect lijkt, controleer dan eerst de connectoren, de motoren en de batterij. Dit zijn onderdelen die goedkoper zijn, en vaak de werkelijke oorzaak van een storing of een motor die sputtert.
Problemen die (of die lijken te komen) van de controller
- `De scooter stopt wanneer je hard accelereert: meestal is het de batterij (of de batterijbeheersysteem, BMS) die zichzelf beschermt omdat er te veel stroom wordt getrokken, en niet de controller.`
- `De motor hapt of schokt: defecte Hallsensor, slecht aangesloten sensorconnector, of beschadigde fasedraad.`
- `Het vermogen neemt af na enkele minuten: dit kan te wijten zijn aan thermische bescherming van de controller of de motor.`
- Er wordt een foutcode weergegeven: deze geeft een familie van defecten aan (motor, sensor, spanning, communicatie), die geïnterpreteerd moet worden op basis van het merk van het display.
- De controller is daadwerkelijk doorgebrand: water, kortsluiting in de fasen, of elektronisch remmen met een batterij die al vol is op een controller zonder voldoende spanningsreserve.
Snelheid en wetgeving: wat u moet weten
In Frankrijk moet een elektrische scooter die op de openbare weg wordt gebruikt, door de constructie begrensd zijn tot 25 km/u. Een krachtigere controller verandert hier niets aan: op de weg blijft het apparaat begrensd. De prestaties worden gemeten op een circuit of op privégrond, waar onze racingschool actief is.
Onze RageLink controllers
We zijn bezig met het ontwikkelen van onze eigen lijn controllers: RageLink. Deze controllers zijn ontworpen door ons ontwikkelingsbureau in Lyon en worden geproduceerd in onze werkplaatsen in Frankrijk. Ze hebben een stroomsterkte van 400 tot 2000 A per fase, werken op 100 V en kunnen worden ingesteld, bijgewerkt en vergrendeld via een app op uw telefoon. Ze zijn nog niet in de verkoop: u kunt u aanmelden voor de wachtlijst om als eerste op de hoogte te worden gesteld.
Veelgestelde vragen
Kan er een krachtigere controller op een elektrische scooter worden geplaatst?
Ja, maar dan moeten alle andere componenten ook geschikt zijn: de batterij moet voldoende stroom kunnen leveren, de motor moet de stroomsterkte van de fase kunnen verwerken zonder oververhit te raken, en de kabels, connectoren en remmen moeten daarop afgestemd zijn. Anders verplaatst u het probleem in plaats van de prestaties te verbeteren.
Wat is het verschil tussen een batterij van "72 V" en een batterij van "84 V"?
Vaak geen duidelijke informatie: een batterij met 20 cellen in serie heeft gemiddeld een spanning van 72 V, en 84 V wanneer deze volledig is opgeladen. Sommige verkopers vermelden de ene waarde, anderen de andere. Bij het kiezen van een controller is het belangrijk om te kijken naar de spanning bij volledige lading.
Waarom is de fase-stroom hoger dan de batterijstroom?
Bij lage snelheid heeft de motor weinig spanning nodig, maar wel veel stroom. De controller zet spanning om in stroom, vergelijkbaar met een transformator. De stroom in de motor kan daardoor hoger zijn dan de stroom die uit de batterij komt, zonder dat de batterij meer vermogen levert.
Is een controller per motor nodig?
Niet noodzakelijk. De meeste scooters met twee motoren hebben twee controllers, maar een dubbele controller, zoals de RageLink X400 Dual, bestuurt beide motoren vanaf één enkele unit.
Hoe weet je of de controller defect is?
We gaan systematisch te werk: we controleren de batterijspanning in rust en tijdens het laden, de staat van de connectoren, de werking van de motoren, en we zoeken naar kortsluitingen in de fasen. Als al deze controles geen problemen opleveren en het defect blijft bestaan, dan is de controller de meest waarschijnlijke oorzaak.