Krmilnik električnega skiroja: čemu služi, kako deluje, kako ga izbrati

Pri električnem skiroju se veliko govori o bateriji in motorju. Vendar pa je tretji, bolj diskreten del tisti, ki odloča o skoraj vsem: krmilnik. On je tisti, ki v vsakem trenutku odmerja energijo, ki jo baterija pošilja v motor. Pospeševanje, električno zaviranje, najvišja hitrost, segrevanje in velik del okvar so odvisni od njega.

Ta vodnik pojasnjuje, kaj počne krmilnik, kako brati njegove specifikacije, ne da bi vas zavedli, in v kakšnem vrstnem redu razmišljati, preden ga zamenjate.

Vloga krmilnika v eni sliki

Baterija zagotavlja enosmerni tok: dve žici, plus in minus, približno stabilna napetost. Motor skiroja pa je motor »brez krtačk« s tremi žicami, ki jim pravimo tri faze. Da se vrti, mora tok krožiti po teh treh žicah izmenično, ob pravem času in s pravo intenzivnostjo, tisočkrat na sekundo.

Krmilnik opravlja točno to delo. V notranjosti se elektronska stikala zelo hitro odpirajo in zapirajo, da razrežejo tok iz baterije in ga razporedijo med tri faze. Majhen računalnik krmili ta stikala glede na to, kar zahtevate od ročice za plin, položaja motorja in vsega, kar krmilnik nadzoruje.

Mimogrede, krmilnik opravlja še druge naloge:

• električno zaviranje: motor deluje kot dinamo, kar upočasni kolo in vrne nekaj energije nazaj v baterijo;
• zaščite: zmanjša ali prekine moč, če njegova temperatura, temperatura motorja ali napetost baterije presežejo predvidene meje;
• komunikacija z zaslonom: hitrost, nivo baterije, načini vožnje in kode napak prihajajo od njega.

Številke, ki štejejo, in kako jih brati

Napetost: napetost polne baterije

Baterija skiroja je sestavljena iz litijevih celic, vezanih zaporedno. Vsaka celica ima v povprečju približno 3,6 V in 4,2 V, ko je popolnoma napolnjena. Baterijo označujemo z njeno povprečno, t.i. nazivno napetostjo, vendar mora krmilnik prenesti napetost pri polni napolnjenosti.

Potrebna je tudi rezerva: pri električnem zaviranju se napetost dvigne nad napetost baterije. Krmilnik, deklariran za 100 V, na primer, sprejme 72 V baterijo (84 V pri polni napolnjenosti) z rezervo. Krmilnik, deklariran za »72 V« brez dodatnih pojasnil, je treba preveriti: ali res prenese 84 V in konice pri zaviranju?

Dva različna toka: baterijski in fazni

To je točka, ki jo večina listov zamenjuje. Krmilnik ima dve omejitvi toka:

• baterijski tok, tisti, ki ga črpa iz baterije. Pomnožen z napetostjo daje dejansko porabljeno moč;
• fazni tok, tisti, ki ga pošilja v motor. Ta ustvarja navor, torej moč pri speljevanju in v klanec.

Zakaj ta dva toka nista enaka? Pri nizki hitrosti motor potrebuje le majhno napetost, vendar močan tok za ustvarjanje navora. Krmilnik takrat deluje kot transformator: zamenja napetost za tok. Pri speljevanju je lahko fazni tok torej precej višji od baterijskega toka, ne da bi baterija zagotovila več. To omogoča močno pospeševanje, ne da bi baterijo takoj izpraznili.

Za primer, naši krmilniki RageLink X400 Dual so deklarirani za 400 A faznega toka in 250 A baterijskega toka na motor: prva številka govori o moči, druga o tem, kar mora baterija zagotoviti.

Watti: izračun, ne obljuba

Električna moč, ki se črpa iz baterije, se izračuna preprosto: napetost × baterijski tok. Krmilnik, omejen na 50 A na 72 V bateriji, porabi največ 72 × 50 = 3 600 W. Pri skiroju z dvema motorjema in dvema krmilnikoma seštejemo oba.

Ta izračun je pogosto bolj zgovoren kot številka v vatih, zapisana na motorju, ki na splošno označuje trajno moč, tisto, ki jo lahko dolgo vzdržuje brez pregrevanja, in ne končne moči.

Kvadratni val ali sinusni val

Obstajata dva glavna načina za vrtenje motorja brez krtačk. Prvi, imenovan kvadratni val (ali trapezni), napaja faze v stopnjah: je preprost in robusten, vendar je motor glasnejši in nekoliko manj gladek pri nizki hitrosti. Drugi, pogosto imenovan vektorsko krmiljenje ali FOC (za « Field Oriented Control »), spreminja tok zvezno, v sinusni obliki. Motor je tišji, bolj progresiven, izkoristek pa je na splošno boljši.

Sodobni zmogljivi krmilniki skoraj vsi delujejo v FOC. Za voznika se razlika občuti predvsem v gladkosti speljevanja in natančnosti plina.

S senzorji ali brez

Za pošiljanje toka ob pravem času mora krmilnik vedeti, kje se nahaja rotor motorja. Dve rešitvi:

• s senzorji: večina motorjev za skiroje ima tri t.i. »Hallove senzorje« (pet tankih žic poleg treh debelih faznih žic). Krmilnik pozna položaj motorja tudi, ko miruje, kar omogoča odločen zagon brez sunkov;
• brez senzorjev: krmilnik izpelje položaj motorja iz napetosti, ki jo ta proizvaja med vrtenjem. To je zelo učinkovito med vožnjo, vendar bolj občutljivo pri speljevanju iz popolnega mirovanja.

Okvarjen senzor ali slabo vstavljen konektor povzroča tipične simptome: motor cuka, okleva pri speljevanju ali se zažene le, če skiro potisnete.

En ali dva krmilnika?

Skiro z dvema motorjema ima pogosto dva krmilnika, enega za sprednje in enega za zadnje kolo, ki ju proizvajalci včasih ločijo s črko (krmilnik A in krmilnik B). Nista vedno zamenljiva: eden lahko nosi povezavo z zaslonom, drugi pa ne.

Obstajajo tudi dvojni krmilniki, ki krmilijo dva motorja v enem ohišju, kot je RageLink X400 Dual. Samo eno ohišje za namestitev, ožičenje in nastavitev, obe kolesi pa sta upravljani skupaj.

Kako izbrati krmilnik, po vrstnem redu

Zamenjava krmilnika za večjo zmogljivost je mikavna. Vendar je krmilnik le en člen: iz baterije ne more črpati več toka, kot ga ta zagotavlja, niti v motor ne more poslati več, kot ta prenese brez segrevanja. Vrstni red razmišljanja v delavnici je naslednji.

1. Napetost baterije. Krmilnik mora sprejeti napetost pri polni napolnjenosti, z rezervo.
2. Kar lahko baterija zagotovi. Največji tok njenega sistema za upravljanje (BMS) in kakovost celic določata zgornjo mejo. Nad tem se baterija izklopi ali hitro obrabi. Oglejte si naše baterije za skiroje, katerih različice Performance so narejene za večjo zmogljivost.
3. Kar lahko motor prenese. Fazni tok se pretvori v navor, pa tudi v toploto v motorju. Večji ali bolje hlajen motor prenese več. Oglejte si naše motorje za električne skiroje.
4. Prostor in hlajenje. Krmilnik, ki se segreje, zmanjša svojo moč, da se zaščiti. Pritrjen mora biti na površino, ki odvaja toploto.
5. Priključki. Senzorji motorja, plin, zavora, zaslon: vsak konektor se mora ujemati ali biti ustrezno prilagojen.
6. Nastavitev. Nastavljiv krmilnik omogoča prilagoditev tokov bateriji in motorju. Vendar je treba vedeti, kako to storiti.

In ne smemo pozabiti na preostanek stroja: več moči zahteva ustrezne zavore in pnevmatike.

Okvare, ki izvirajo (ali se zdijo, da izvirajo) iz krmilnika

• Skiro se izklopi pri močnem pospeševanju: najpogosteje se baterija (ali njen BMS) zaščiti, ker od nje zahtevamo preveč toka, ne krmilnik.
• Motor cuka ali se trese: okvarjen Hallov senzor, slabo vstavljen konektor senzorja ali poškodovana fazna žica.
• Moč pade po nekaj minutah: toplotna zaščita krmilnika ali motorja.
• Prikaže se koda napake: označuje družino napak (motor, senzor, napetost, komunikacija), ki jo je treba razlagati glede na znamko zaslona.
• Krmilnik je dejansko pregorel: voda, kratek stik na fazah ali električno zaviranje z že polno baterijo na krmilniku brez napetostne rezerve.

Hitrost in zakon: kaj morate vedeti

V Franciji mora biti električni skiro, ki vozi po javnih cestah, konstrukcijsko omejen na 25 km/h. Močnejši krmilnik ničesar ne spremeni pri tem pravilu: na cesti stroj ostane omejen. Zmogljivosti se merijo na dirkališču ali na zasebnem zemljišču, kjer vozi naša dirkalna ekipa.

Naši krmilniki RageLink

Pripravljamo svojo lastno paleto krmilnikov: RageLink. Zasnovani v našem projektivnem biroju v Lyonu in izdelani v naših delavnicah v Franciji, segajo od 400 do 2000 A faznega toka, pri 100 V, nastavljajo, posodabljajo in zaklepajo pa se prek aplikacije na telefonu. Še niso naprodaj: lahko se vpišete na čakalni seznam, da boste obveščeni prvi.