Elektrifiera en maskin: motor, styrenhet, batteri, var ska man börja

En gokart, en lätt motorcykel, en jordbruksrobot, en fritidsbåt: alla dessa maskiner kan konverteras till eldrift med samma grundkomponenter. En motor, en styrenhet som driver den, ett batteri med tillhörande BMS, och ett gränssnitt för föraren. Det som skiljer sig från maskin till maskin är hur dessa komponenter dimensioneras. Denna guide presenterar den metod vi använder i vår verkstad, oavsett projekt.

Det viktigaste

  • Ett projekt börjar med användningsområdet, inte med motorn: hastighet, vikt, lutning, drifttid, användningsförhållanden.
  • Vridmomentet som krävs och hastigheten som ska uppnås avgör valet av motor och transmission.
  • Motorn och batterispänningen avgör valet av styrenhet.
  • Energin som förbrukas under en dags användning avgör batterikapaciteten, och den begärda strömmen avgör valet av celler.
  • Ingenting ersätter tester: i bänk, sedan på maskinen, med dataloggning.

1. Skriva kravspecifikationen

Innan du väljer en enda del måste du beskriva maskinen och dess användning. Frågorna är alltid desamma:

  • Vilken maxhastighet, och i vilken hastighet körs maskinen oftast?
  • Vilken totalvikt, inklusive förare och last?
  • Vilka lutningar, vilka starter: obelastad, lastad, i uppförsbacke, i lera?
  • Hur länge måste maskinen fungera mellan två laddningar, och hur lång tid har man på sig att ladda den?
  • Under vilka förhållanden: regn, damm, vatten, värme, vibrationer?
  • Vilken typ av godkännande eftersträvas, och i hur många exemplar?

Det är dessa svar som möjliggör dimensionering. Samma motor kan vara perfekt för en hyrgokart och helt olämplig för en robot som rör sig i gånghastighet hela dagen.

2. Motorn och dess transmission

Motorn måste leverera det vridmoment som krävs för starter och lutningar, samt nå önskad maxhastighet. Däremellan sköter transmissionen kopplingen: en motor i hjulet (navmotor) har ingen utväxling, medan en centralmotor driver hjulet via en kedja, rem eller växel, vilket gör att den kan rotera snabbare och vara mer kompakt för samma vridmoment vid hjulet.

Valet mellan motorteknologier beskrivs i detalj i våra guider om skillnaden mellan PMSM och BLDC och om motorer med interna magneter. Kopplingen mellan spänning, hastighet och vridmoment förklaras i vår guide om Kv, Kt och poler.

3. Styrenheten

Styrenheten omvandlar batteriets likström till växelström för motorn, och bestämmer i varje ögonblick hur mycket ström som ska skickas till den. Den måste tåla batteriets spänning vid full laddning med marginal, leverera den ström som krävs för önskat vridmoment, och kommunicera med resten av maskinen: gasreglage, broms, display, BMS. Vår guide för styrenheter går igenom dessa punkter, och vår guide om vektorstyrning förklarar hur den driver motorn.

4. Batteriet och BMS

Batterikapaciteten beräknas utifrån den energi som förbrukas under en dags verklig användning, inte utifrån en teoretisk förbrukning. Celltypen väljs sedan utifrån den begärda strömmen: vissa celler lagrar mycket energi men ger låg ström, andra tvärtom. Se vår guide för att läsa databladet för en cell. BMS:et skyddar batteriet och, på en välkonstruerad maskin, kommunicerar med styrenheten via CAN-buss.

5. Föraren och flottan

En display visar hastighet, laddning och felkoder. För en uthyrningsflotta eller arbetsfordon måste man också följa varje maskin på distans: laddning, fel, drifttimmar, hastighetsbegränsningar per användare. Det är rollen för RageLink, vårt ekosystem för uppföljning.

6. Testerna

En drivlina valideras först i bänk, där man mäter vridmoment, hastighet, verkningsgrad och uppvärmning under reproducerbara förhållanden, och sedan på maskinen, i dess verkliga användning. Se vår guide om mätning i motorbänk.

Verkstadens råd

Den första versionen av en kravspecifikation är nästan alltid för optimistisk gällande räckvidden och för blygsam gällande lutningar. Mät i fält vad den nuvarande maskinen faktiskt gör innan du dimensionerar den nya.

Våra guider per maskin

För ett professionellt projekt designar vårt konstruktionskontor hela kedjan, dimensionerad för maskinen.

Vanliga frågor

Vilken del ska man börja med?

Ingen alls: börja med kravspecifikationen. Motorn väljs därefter, sedan följer styrenheten och batteriet naturligt.

Kan man montera delar från olika märken?

Ja, förutsatt att styrenheten kan driva den valda motorn, och att batteriet, styrenheten och displayen talar samma språk. Det är ofta på den sista punkten som monteringar kör fast.

Räcker det inte med ett färdigt kit?

För en vanlig maskin, ibland. Men ett generiskt kit är sällan dimensionerat för din vikt, dina lutningar och din användningstid, och det får ofta dålig support efter försäljningen.

Hur lång tid tar ett projekt?

Det beror på maskinen och antalet exemplar. En prototyp går alltid igenom dimensionering, montering och tester innan en eventuell serieproduktion.