Controler pentru trotinete electrice: la ce servește, cum funcționează și cum să îl alegeți

Într-o trotinetă electrică, se vorbește mult despre baterie și motor. Totuși, există o a treia componentă, mai discretă, care decide aproape totul: controlerul. Acesta ajustează, în permanență, energia pe care bateria o trimite către motor. Accelerația, frânarea electrică, viteza maximă, încălzirea și o parte semnificativă a defecțiunilor sunt controlate de acesta.

Acest ghid explică ce face un controler, cum să interpretați corect specificațiile acestuia, pentru a evita interpretări greșite, și în ce ordine trebuie să vă gândiți înainte de a-l înlocui.

Rolul controlerului, într-o imagine

O baterie furnizează curent continu: doi fire, unul pozitiv și unul negativ, cu o tensiune aproximativ stabilă. Un motor de trotinete, în schimb, este un motor "fără perii" cu trei fire, numite "fazele". Pentru ca acesta să funcționeze, este necesar să se facă să circule curentul în aceste trei fire, pe rând, la momentul potrivit și cu intensitatea corectă, de mii de ori pe secundă.

Controlerul îndeplinește exact această funcție. În interior, comutatoare electronice se deschid și se închid foarte repede pentru a controla curentul provenit de la baterie și a-l distribui între cele trei faze. Un mic calculator pilotează aceste comutatoare, funcție de ceea ce solicitați prin accelerație, de poziția motorului și de toate informațiile pe care controlerul le monitorizează.

În plus, controlerul îndeplinește și alte funcții:

• frânarea electrică: aceasta face ca motorul să funcționeze ca o dynamo, ceea ce încetinește roata și trimite o cantitate mică de energie înapoi către baterie;
• protecțiile: reduce sau întrerupe alimentarea dacă temperatura, cea a motorului sau tensiunea bateriei depășesc limitele stabilite;
• interacțiunea cu afișajul: viteza, nivelul bateriei, modurile de funcționare și codurile de eroare provin de la acesta.

Cifrele importante și cum să le interpretați

Tensiunea: cea a bateriei încărcate

O baterie pentru trotinete este formată din celule litiu conectate în serie. Fiecare celulă are, în medie, aproximativ 3,6 V și 4,2 V când este încărcată complet. Bateria este denumită după tensiunea sa medie, numită tensiune nominală, dar este tensiunea la încărcare completă pe care controlerul trebuie să o suporte.

Este necesară, de asemenea, o marjă de siguranță: în timpul frânării electrice, tensiunea poate depăși tensiunea bateriei. De exemplu, un controler specificat pentru 100 V poate accepta o baterie de 72 V (84 V la încărcare maximă), având o anumită rezervă. Un controler specificat pentru "72 V" fără alte precizări trebuie verificat: suportă cu adevărat 84 V și vârfurile de tensiune generate în timpul frânării?

Două tipuri diferite de probleme: baterie și fază

Acesta este aspectul pe care majoritatea descrierilor îl confundă. Un controler are două limite de curent:

• intensitatea curentului, cea pe care o preia de la baterie. Înmulțită cu tensiunea, aceasta oferă puterea consumată efectiv;
• intensitatea curentului de fază, curentul pe care acesta îl trimite către motor. Acesta este cel care generează cuplul, adică forța la pornire și în urcare.

De ce aceste două curenți nu sunt egali? La viteze mici, motorul are nevoie doar de o tensiune mică, dar de un curent puternic pentru a produce cuplu. Controlerul acționează atunci ca un transformator: el schimbă tensiunea cu curentul. La pornire, curentul de fază poate fi mult mai mare decât curentul bateriei, fără ca bateria să furnizeze mai mult. Acesta este motivul pentru care se poate obține o accelerație puternică fără a descărca bateria brusc.

Ca exemplu, controlerele noastre RageLink X400 Dual sunt specificate pentru un curent de fază de 400 A și un curent de baterie de 250 A per motor: primul număr indică puterea, iar al doilea, capacitatea de livrare a bateriei.

Wattii: un calcul, nu o promisiune

Puterea electrică preluată de la baterie se calculează simplu: tensiune înmulțită cu curentul bateriei. Un controler limitat la 50 A, conectat la o baterie de 72 V, consumă maximum 72 × 50 = 3600 W. În cazul unei trotinete cu două motoare și două controlere, se adună valorile celor două.

Calculul este adesea mai relevant decât cifra în wați indicată pe motor, care, în general, reprezintă puterea continuă, adică puterea pe care motorul o poate menține pe termen lung fără să se supraîncălzească, și nu puterea maximă.

Undă pătrată sau undă sinusoidală

Există două modalități principale de a face un motor fără perii să funcționeze. Prima, numită "cu undă pătrată" (sau trapezoidală), alimentează fazele în trepte: este simplă și robustă, dar motorul este mai zgomotos și puțin mai puțin fin la viteze mici. A doua, adesea numită "control vectorial" sau FOC (pentru "Field Oriented Control"), variază curentul în mod continuu, în formă sinusoidală. Motorul este mai silențios, mai lin, iar eficiența este, în general, mai bună.

Controlerele de performanță moderne funcționează aproape toate în modul FOC. Pentru un utilizator, diferența se simte în principal în modul în care pornește vehiculul și în precizia controlului accelerației.

Senzori sau fără senzori?

Pentru a trimite curentul la momentul potrivit, controlerul trebuie să știe poziția rotorului motorului. Există două soluții:

• cu senzori: majoritatea motoarelor de trotinete au trei senzori numiți „Hall” (cinci fire subțiri, alături de cele trei fire groase de fază). Controlerul cunoaște poziția motorului chiar și când este oprit, ceea ce asigură o pornire lină și fără smucituri;
• fără senzor: controlerul deduce poziția motorului pe baza tensiunii pe care o produce acesta în timpul funcționării. Este foarte eficient în timpul mersului, dar mai dificil la pornire, când vehiculul este complet staționat.

Un senzor defect sau o conexiune slabă pot provoca simptome tipice: motorul poate funcționa sacadat, poate ezita la pornire sau poate porni doar dacă împingi trotineta.

Un sau două controllere?

Un scuter cu două motoare are adesea două controlere, câte unul pentru roata față și unul pentru roata spate, pe care producătorii le diferențiază uneori printr-o literă (controler A și controler B). Acestea nu sunt întotdeauna interschimbabile: unul poate avea conexiunea cu afișajul, iar celălalt nu.

Există, de asemenea, controlere duble, care gestionează două motoare într-o singură carcasă, precum RageLink X400 Dual. O singură carcasă de montat, de conectat și de configurat, iar ambele roți sunt controlate simultan.

Cum alegem un controler, în ordinea importanței?

Schimbarea controlerului pentru a obține performanțe mai bune poate fi tentantă. Însă, controlerul este doar o componentă: acesta nu poate extrage mai mult curent dintr-o baterie decât cea pe care o poate furniza, nici nu poate trimite către un motor mai mult decât ceea ce acesta poate suporta fără să se supraîncălzească. Ordinea de priorități a atelierului este următoarea.

1. Tensiunea bateriei. Controlerul trebuie să accepte tensiunea la încărcare completă, cu o marjă de siguranță.
2. Ce poate oferi bateria. Curentul maxim pe care îl poate furniza este limitat de sistemul său de gestionare (BMS) și de calitatea celulelor. Depășirea acestei limite poate duce la oprirea bateriei sau la deteriorarea rapidă a acesteia. Consultați secțiunea noastră de baterii pentru trotinete electrice, unde puteți găsi modelele "Performance" concepute pentru a oferi o putere mai mare.
3. Ce poate suporta motorul. Curentul de fază se transformă în cuplu, dar și în căldură în motor. Un motor mai mare sau cu o răcire mai bună poate suporta mai mult. Consultați motoarele noastre pentru trotinete electrice: moteurs de trottinette électrique.
4. `Poziționarea și răcirea. Un controler care se încălzește își reduce puterea pentru a se proteja. Acesta trebuie fixat pe o suprafață care disipează căldura.`
5. `Conexiunile. Senzorii motorului, acceleratul, frâna, afișajul: fiecare conector trebuie să corespundă sau să fie adaptat corespunzător.`
6. `Reglajul. Un controler reglabil permite adaptarea curentului la baterie și la motor. Însă, este necesar să știi cum să faci acest lucru.`

Și nu trebuie să uităm de restul componentelor: o putere mai mare necesită frâne și anvelope adecvate.

Defecțiunile care apar (sau par să apară) de la controler

• Trotineta se oprește când accelerezi puternic: de cele mai multe ori, problema este bateria (sau sistemul său de management al bateriei - BMS) care se protejează, deoarece i se solicită un curent prea mare, și nu controlerul.
• `Motorul funcționează cu întreruperi sau sacade: senzor Hall defect, conector al senzorului montat incorect sau cablu de fază deteriorat.`
• Puterea scade după câteva minute: protecție termică a controlerului sau a motorului.
• Apare un cod de eroare: acesta indică o familie de defecțiuni (motor, senzor, tensiune, comunicare), care trebuie interpretată în funcție de marca afișajului.
• Controlerul s-a defectat definitiv: poate fi cauzat de apă, scurtcircuit pe faze sau de frânare electrică cu bateria deja complet încărcată, într-un controler care nu are o marjă de tensiune suficientă.

Viteză și legislație: ce trebuie să știți

În Franța, un scuter electric care circulă pe drumurile publice trebuie să fie limitat, prin construcție, la 25 km/h. Un controler mai puternic nu schimbă nimic în această regulă: pe drum, vehiculul rămâne limitat. Performanțele se măsoară pe circuit sau pe teren privat, acolo unde rulează echipa noastră de curse de curse.

Controlerele noastre RageLink

Pregătim propria noastră gamă de controlere: RageLink. Proiectate de echipa noastră de ingineri din Lyon și fabricate în atelierele noastre din Franța, acestea au o putere de la 400 la 2000 A per fază, funcționează la 100 V și pot fi configurate, actualizate și blocate prin intermediul unei aplicații pe telefon. Acestea nu sunt încă disponibile pentru vânzare: vă puteți înscrie pe lista de așteptare pentru a fi notificați în premieră.