Het elektrisch maken van een voertuig: motor, controller, batterij, waar begint men?

Een kart, een lichte motorfiets, een veldrobot, een boot: al deze machines kunnen elektrisch worden gemaakt, met dezelfde basiscomponenten. Een motor, een controller die de motor aanstuurt, een batterij en een batterijmanagementsysteem (BMS), en een interface voor de bestuurder. Wat van machine tot machine verandert, is de manier waarop deze componenten worden gedimensioneerd. Deze handleiding beschrijft de methode die we in de werkplaats volgen, ongeacht het project.

Het belangrijkste

  • Een project begint met het beoogde gebruik, niet met de motor: snelheid, gewicht, hellingshoek, gebruiksduur en gebruiksomstandigheden zijn de belangrijkste factoren.
  • Het koppel dat moet worden geleverd en de snelheid die moet worden bereikt bepalen de motor en de aandrijflijn.
  • De motor en de batterijspanning bepalen de instellingen van de controller.
  • Het energieverbruik gedurende een dag bepaalt de capaciteit van de batterij, en de benodigde stroom bepaalt de gebruikte cellen.
  • Niets vervangt het testen: eerst op een testbank, daarna op het apparaat zelf, met het registreren van de gegevens.

1. Het opstellen van de specificaties

Voordat u een enkel onderdeel kiest, is het belangrijk om de machine en het beoogde gebruik te beschrijven. De vragen zijn altijd hetzelfde:

  • Wat is de maximale snelheid? En met welke snelheid rijdt het apparaat meestal?
  • Wat is het totale gewicht, inclusief bestuurder en lading?
  • Welke hellingen, welke acceleraties: zonder belasting, met belasting, bergop, in de modder?
  • `Hoe lang` kan de machine werken tussen twee opladingen, en hoeveel tijd hebben we om hem op te laden?
  • `Onder welke omstandigheden?: Regen, stof, water, hitte, trillingen?`
  • `Welke homologatie wordt beoogd, en in hoeveel exemplaren?`

Het zijn deze antwoorden die bepalen welke specificaties nodig zijn. Dezelfde motor kan perfect geschikt zijn voor een huurkart, maar totaal ongeschikt voor een robot die de hele dag langzaam beweegt.

2. De motor en de aandrijving

De motor moet het benodigde koppel leveren voor het optrekken en het beklimmen van hellingen, en de gewenste maximale snelheid bereiken. Tussen deze twee functies zorgt de aandrijving voor de verbinding: een motor in het wiel (een naafmotor) heeft geen reductie, terwijl een middenmotor het wiel aandrijft via een ketting, een riem of een reductie, waardoor het wiel sneller kan draaien en de motor compacter kan zijn voor hetzelfde koppel aan het wiel.

De keuze tussen de verschillende motortechnologieën wordt gedetailleerd beschreven in onze handleidingen over het verschil tussen PMSM en BLDC en over motoren met interne magneten. De relatie tussen spanning, snelheid en koppel wordt uitgelegd in onze handleiding over Kv, Kt en de poolaantallen.

3. De controller

De controller zet de gelijkstroom van de batterij om in wisselstroom voor de motor, en bepaalt op elk moment hoeveel stroom er naar de motor gestuurd moet worden. Hij moet de spanning van de batterij, volledig opgeladen, kunnen verwerken met een bepaalde marge, de benodigde stroom leveren voor het gewenste koppel, en communiceren met de rest van het systeem: gashendel, rem, display, BMS. Onze handleiding over de controller gaat gedetailleerder in op deze punten, en onze handleiding over vectorbesturing (FOC) legt uit hoe hij de motor aanstuurt.

4. De batterij en het Batterij Management Systeem (BMS)

De batterijcapaciteit wordt berekend op basis van de energie die daadwerkelijk wordt verbruikt gedurende een dag normaal gebruik, en niet op basis van een theoretisch verbruik. Het type cellen wordt vervolgens gekozen op basis van de benodigde stroom: sommige cellen slaan veel energie op maar leveren weinig stroom, andere het tegenovergestelde. Zie onze handleiding om de technische specificaties van een cel te bekijken. Het Batterij Management Systeem (BMS) beschermt de batterij en, in een goed ontworpen systeem, communiceert het met de controller via een CAN-bus.

5. De bestuurder en de vloot

Een display toont de snelheid, de batterijstatus en eventuele fouten. Voor een vloot van huurfietsen of voor zakelijk gebruik is het ook belangrijk om elke machine op afstand te kunnen volgen: batterijstatus, fouten, gebruiksuren en snelheidslimieten per gebruiker. Dit is de functie van RageLink, ons systeem voor monitoring.

6. De tests

Een aandrijflijn wordt eerst gevalideerd op een testbank, waar koppel, snelheid, efficiëntie en opwarming worden gemeten onder reproduceerbare omstandigheden, en vervolgens op de machine zelf, in de werkelijke gebruikssituatie. Zie onze handleiding over het meten op een testbank.

Werkplaats tip:

De eerste versie van een specificatiedocument is bijna altijd te optimistisch over de actieradius en te conservatief over de prestaties op hellingen. Meet op locatie wat het huidige apparaat kan, voordat u de specificaties voor het nieuwe apparaat bepaalt.

Onze handleidingen, per model

Voor een professioneel project ontwerpt ons ontwerpbureau de complete aandrijflijn, afgestemd op de machine.

Veelgestelde vragen

Met welk onderdeel moet ik beginnen?

Begin met de specificaties. Vervolgens kies je de motor, en daarna komen de controller en de batterij.

Kan men onderdelen van verschillende merken combineren?

Ja, op voorwaarde dat de controller geschikt is om het gekozen motor te besturen, en dat de batterij, de controller en het display dezelfde communicatieprotocollen gebruiken. Vaak is het juist dit laatste punt dat problemen veroorzaakt bij het samenstellen van een systeem.

Is een kant-en-klare set niet voldoende?

Voor een standaardmodel, soms. Maar een generiek kit is zelden afgestemd op uw gewicht, de hellingen die u berijdt en de gebruiksduur, en wordt vaak slecht ondersteund na de verkoop.

Hoe lang duurt een project?

Het hangt af van het type machine en het aantal exemplaren. Een prototype doorloopt altijd een fase van ontwerp, assemblage en testen voordat er eventueel een serie wordt geproduceerd.