VESC: O controlador de código aberto para veículos elétricos de competição, explicado de forma simples

Assim que se começa a se interessar por patinetes elétricos de corrida, skates elétricos ou máquinas personalizadas, um nome aparece constantemente: VESC. Fala-se em "migrar para VESC", em "configurar o VESC", em "VESC Tool". Quase toda a documentação está em inglês e espalhada por fóruns.

Este guia explica, em português e sem exigir conhecimentos prévios, o que é o VESC, o que ele muda em relação a um controlador tradicional, suas limitações e os passos para a primeira configuração.

De onde vem o VESC?

O VESC (Vedder Electronic Speed Controller) foi criado pelo engenheiro sueco Benjamin Vedder, e recebeu esse nome em homenagem ao seu criador. Ele o lançou em meados da década de 2010 para uso em skateboards elétricos, disponibilizando publicamente o funcionamento do seu controlador. O projeto cresceu com uma grande comunidade e se expandiu para incluir patinetes, bicicletas, pranchas de hidrofoil, robôs e karts.

O projeto compreende três elementos:

• O firmware, ou seja, o programa que roda dentro do controlador. Ele é publicado sob a licença livre GPL v3;
• `VESC Tool`, o software de configuração, é gratuito e está disponível para Windows, macOS, Linux, Android e iOS;
• O equipamento: placas eletrônicas capazes de executar este firmware, fabricadas por diferentes marcas.

VESC é uma marca registrada. Por isso, também existem controladores que são apresentados como "baseados em VESC" ou "compatíveis com VESC Tool": eles utilizam o mesmo firmware de código aberto, mas com hardware específico de cada fabricante.

O que o VESC muda em relação a um controlador tradicional

O controlador original de uma scooter comercial é um sistema fechado: alguns ajustes são acessíveis através do visor, enquanto o restante é fixado pelo fabricante. Um controlador VESC oferece total flexibilidade.

A modulação por largura de pulso (PWM) é utilizada para controlar a corrente do motor

Um controlador VESC faz com que os motores sem escovas girem usando o controle vetorial, também conhecido como FOC. A corrente varia continuamente nas três fases do motor, em vez de passar por pontos fixos. O resultado é um motor mais silencioso, uma partida mais suave e um controle de aceleração mais preciso. Nosso guia do controlador explica essa diferença com mais detalhes.

A detecção do motor

Para controlar adequadamente um motor, o controlador precisa conhecer suas características elétricas: sua resistência, sua indutância e a tensão que ele produz quando está girando. Com um VESC, essas informações não são encontradas em uma ficha técnica: o VESC Tool as mede. O motor primeiro emite um ruído durante a primeira medição, e depois gira sozinho por alguns segundos para a segunda. É por isso que realizamos essa detecção com a roda levantada.

A detecção também identifica os sensores do motor (sensores de efeito Hall, encoder) quando eles estão presentes. Sem sensores, o VESC consegue deduzir a posição do motor a partir da tensão que ele produz ao girar.

Os limites de corrente

Um VESC define diversas limitações, que precisam ser todas ajustadas: a corrente máxima no motor, a corrente máxima extraída da bateria, a corrente de frenagem e a corrente devolvida à bateria durante a frenagem. Além disso, existem os limites de tensão (abaixo dos quais a bateria é protegida) e de temperatura (acima dos quais a potência diminui). São esses ajustes que fazem a diferença entre um equipamento rápido e confiável e um equipamento que pode apresentar falhas.

Os dados e o diagnóstico

O software VESC Tool exibe em tempo real as correntes, a tensão da bateria, as temperaturas do controlador e do motor, e registra os últimos erros. É possível salvar um registro completo e revisá-lo posteriormente. Para entender por que um veículo para de funcionar, esses registros são mais valiosos do que qualquer suposição.

Vários controladores que se comunicam entre si

Em uma scooter com dois motores, dois controladores VESC podem ser conectados por um cabo de comunicação. Um deles recebe o sinal do acelerador e transmite as instruções para o outro, e o software VESC Tool permite configurar ambos a partir de uma única conexão.

As limitações do VESC

• É preciso saber como ajustá-lo. Um valor de corrente muito alto não é evidente de imediato: ele desgasta a bateria, aquece o motor e, eventualmente, causa uma falha.
• O material varia de um fabricante para outro. O firmware é o mesmo, mas a qualidade dos componentes, do sistema de refrigeração e das soldas não. Como acontece com qualquer controlador, a corrente anunciada deve ser interpretada com cautela: trata-se de um pico de alguns segundos ou de uma corrente constante?
• O visor e os controles originais nem sempre são compatíveis. Os visores das scooters comerciais geralmente utilizam a linguagem do seu controlador original; é necessário um visor compatível ou um adaptador.
• A garantia do fabricante da scooter geralmente é perdida após a substituição do controlador.

Começar a usar um VESC: os passos

Aqui está a sequência para uma primeira configuração. Cada etapa merece seu próprio guia detalhado; este documento oferece uma visão geral.

1. Verificar o equipamento. O controlador deve aceitar a tensão máxima da bateria com uma margem de segurança, e suas correntes devem corresponder ao que a bateria e o motor suportam.
2. **Instale o VESC Tool** em um computador ou telefone, e conecte o controlador via USB ou Bluetooth (com um módulo adequado).
3. **Atualizar o firmware**, se o VESC Tool oferecer essa opção, antes de realizar qualquer ajuste.
4. `Iniciar a detecção do motor`, com a roda elevada, e nada deve tocar na roda.
5. `Ajustar os limites: correntes do motor e da bateria, tensões de corte, temperaturas.`
6. `Ajustar o acelerador e o freio com o assistente do VESC Tool, que aprende a sua amplitude de movimento.`
7. **Realize um primeiro teste levantando a roda**, e depois em baixa velocidade em um local plano, monitorando as temperaturas.

E a lei?

Um VESC não é, em si, proibido nem autorizado: é um controlador. No entanto, na França, uma scooter elétrica que circula em vias públicas deve, por lei, ter sua velocidade limitada a 25 km/h. As configurações de desempenho são destinadas ao uso em pistas e terrenos privados.

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