Контроллер электровелосипеда: что это, принцип работы, виды, выбор, популярные модели, подключение
В этой теме мы поговорим о такой важной составляющей электрического велосипеда как контроллер (устройство управления, блок управления). Безусловно, многих пользователей заинтересует данная информация, ведь контроллер является «мозговым центром» электробайка и любой уважающий себя юзер просто обязан знать все связанные с ним подробности.
Содержание:
- Что такое контроллер?
- Принцип работы блока управления.
- Виды контроллеров.
- Выбор устройства управления.
- Программируемые устройства управления.
- Популярные блоки управления для e-bike.
- Как правильно приобрести контроллер.
- Подключение контроллера на электровелосипеде.
Что такое контроллер?
Итак, велосипед оборудованный электрической тягой предполагает наличие на борту контроллера, который регулирует работу силового агрегата. Как мы все знаем, технический прогресс на месте не стоит и развитие индивидуального электротранспорта повлекло за собой разработку новой аппаратуры, не только более эффективно выполняющей свои функции, но и занимающей намного меньше пространства на e-bike. Контроллер не имеет подвижных деталей, а команды электродвигателю передаются посредством импульсов.
На блок управления возложены такие обязанности:
1. Трансформация постоянного напряжения электронакопителей в 3-х фазный ток для моторизированного колеса.
2. Регулировка мощности электродвигателя, в зависимости от степени воздействия на рукоять газа.
3. Защита электромотора.
4. Запуск силового агрегата.
5. Снижение уровня вибраций электродвижка при старте, что позволяет продлить срок его службы.
6. Включение и выключение электроники.
7. Управление скоростью и крутящим моментом.
8. Обеспечение контролируемой остановки средства передвижения.
9. Защита электрической системы аппарата от перенапряжения, перегрева и токовой перегрузки.
10. Отображение на панели управления рабочих параметров электросистемы.
11. Контроль напряжения аккумуляторной батареи и отключение электроники при критическом понижении напряжения — для защиты электронакопителя от глубокого разряда.
12. Дополнительно, на некоторых моделях электровелосипедов, осуществляется обратное преобразование энергии в момент торможения — так называемая рекуперация. Так вот, за неё также отвечает контроллер — он должен поддерживать режим рекуперации.
Внешний вид контроллера вы вряд ли спутаете с чем-то другим — это металлическая коробка с большим количеством выходящих из неё проводов. Они в свою очередь, стыкуются с органами управления расположенными на руле, аккумуляторной батареей, электрическим двигателем, датчиками Холла и бортовым компьютером.
Иногда девайс помещают в специальный бокс, защищая его таким образом от негативного воздействия окружающей среды и вдобавок, имеет место эстетическая сторона дела — так красивее будет. Однако здесь может быть один неприятный момент: если вы используете непроветриваемый чехол, то во время интенсивной работы контроллера, его перегрева просто не избежать. Такой «накал» может повлечь за собой оплавление проводов и контактов, а в самом худшем случае, гаджет полностью выйдет из строя.
В состав контроллера входят такие компоненты:
- управляющий микроконтроллер;
- понижающие преобразователи на 12 V и 5 V, для запитки микроконтроллера и периферии;
- силовые элементы — токоизмерительные шунты, конденсаторы, транзисторы.
Принцип работы блока управления
Сигнал идущий на приспособление исходит от ручки акселератора. Устройство принимает данные и отталкиваясь от них изменяет частоту вращения электродвижка. Для того чтобы продлить срок работы агрегата, во время замедления должно обеспечиваться плавное понижение длины импульсов. Помимо всего прочего, контроллер может предложить электробайку движение задним ходом.
Устройство продлевает жизнь аккумулятору, который не должен доходить до глубокого разряда. Для этого в блок управления внедряется пороговый показатель заряда и когда он достигается, происходит отключение электродвигателя. Контроллер отслеживает температуру системы, что не допускает токовый перегруз. При подборе управляющего устройства нужно в обязательном порядке учитывать напряжение АКБ, максимальный рабочий ток и другие параметры.
Виды контроллеров
Разделение данных приспособлений происходит по нескольким критериям.
По типу обратной связи:
1. Для работы с датчиками Холла.
2. Без них.
3. Универсальные контроллеры. Они совмещают в себе первый и второй пункты.
По типу выходного сигнала:
1. Прямоугольная форма (меандр). Подобные гаджеты применяются на более дешёвых моделях электровелосипедов, да и сами недорогие. Они дают возможность пользователю получить большую скорость вращения, но в то же время, это ведёт к повышению шумности работы электродвигателя. А шумит движок по причине возникновения микровибрации обмоток под действием сигнала такой формы.
2. Сигнал в виде синусоиды. Скорость вращения меньше, зато и звук вращения электромотора полностью отсутствует.
3. Имеет место и промежуточное исполнение — «модифицированная синусоида». Эту вариацию можно назвать «сглаженный меандр». Однако такая разновидность не возымела популярности у юзеров.
Контроллеры могут иметь разную реакцию на сигналы поступающие от рукояти акселератора: в одном случае вы будете регулировать скорость, в другом — мощность или тягу движка.
Выбор устройства управления
Обычно, устройство для эксплуатации на электробайке имеет в своём распоряжении наклейку либо маркировку, по которым можно вычислить его главные параметры.
Такие, как:
- номинальная мощность силового агрегата;
- минимальное и предельное напряжение аккумуляторной батареи;
- позиция датчиков Холла в электромоторе: через 60 или 120 градусов.
Рассмотрим к примеру вот такую наклейку:
Контроллер предназначается для бесщёточного электромотора номинальной мощностью 350 W. Может обслуживать аккумулятор с номинальным напряжением 36 V (предельно допустимое напряжение около 44 V). Блок управления отключится при минимальном напряжении АКБ в 31,5 V, предельный максимальный ток — 25 A.
Датчики Холла должны располагаться в электромоторе через 60 или 120 электрических градусов. Для определения мощности блока управления потребуется перемножить максимальное напряжение и максимальную силу тока. По итогу мы выведем максимальную мощность управляющего устройства: 44 V x 25 A = 1100 W.
Разброс устройств управления по мощности весьма широк:
- для e-bike идут контроллеры номинальной мощностью 0,35-2 кВт;
- на электроскутеры устанавливается оборудование мощностью 1-4 кВт;
- электромотоциклы нуждаются в установке 5-10-киловаттных гаджетов;
- самые же мощные контроллеры достались электромобилям — 10-50 кВт и более.
Важно! Устройство управления предназначенное для совмещения с 36-вольтовым источником питания, нельзя стыковать с электронакопителями обладающими более высокими цифрами Вольт. Перед тем как решиться на подобный подвиг, нужно вскрыть блок управления и удостовериться в том, что расположенные там силовые транзисторы и конденсаторы могут выдержать такой показатель напряжения. Кроме того, может понадобиться замена резистора в делителе напряжения. Поэтому лучше отдать предпочтение универсальным устройствам управления с большим диапазоном входного напряжения. К примеру, 48-72 V или даже 24-100 V.
Программируемые устройства управления
Среди пользователей всё больше востребованы программируемые управляющие устройства. Они дают возможность менять показатели: от величины аккумуляторного и фазного токов, до углов опережения фаз и ослабления поля. Подсоединение к компьютеру осуществляется посредством USB-кабеля, а с мобильными устройствами, такие контроллеры стыкуются через Bluetooth.
При выборе блока управления обращайте внимание на вспомогательные функции: реверс, рекуперация, индивидуальный выход запитки для осветительных приборов, режимы выбора скорости и уровня мощности и т. д.
Популярные блоки управления для e-bike
Далее мы рассмотрим модели контроллеров, которые по праву заслужили у пользователей высокую степень доверия. В списке они представлены в порядке от дешёвых к дорогим:
- MARK I
- INFINEON 6FET
- MARK II
- INFINEON 12FET
- INFINEON 18FET
У перечисленных приспособлений разные ценники. В среднем, себестоимость приведённых изделий варьируется в пределах 4-15 тыс. руб. Все управляющие блоки имеют в своём распоряжении разные функции, но есть у них и кое-что общее:
1. Рекуперация. Данная опция отвечает за заряд источника энергии, в то время как силовой агрегат во время замедления электробайка, функционирует в режиме генератора. Вещь конечно полезная, однако для относительно лёгкого электровелосипеда мало эффективная. Реально, она не даст вам серьёзной прибавки к пробегу.
2. Трёхпозиционный переключатель. Обеспечивает работу электромотора в 3-х режимах, что даёт возможность райдеру настраивать оптимальный темп езды.
3. Простота эксплуатации. А вот это, пожалуй, самое главное, что роднит рассматриваемые контроллеры. Выяснить, как это всё функционирует — не сложно, даже неопытным юзерам.
4. Компактность. Это кстати является не слабым преимуществом, ведь намного удобнее, когда из вашего электрифицированного вело ничего не торчит и со стороны всё смотрится аккуратно.
Скорее всего, у пытливого райдера возникнет вполне резонный вопрос — если у данных приспособлений так много общего, почему тогда цена так разнится. Чтобы получить ответ, потребуется исследовать каждый блок управления по отдельности, чем мы дальше собственно и займёмся.
MARK I
1. Данное изделие может «сотрудничать» как с аккумуляторами на 36 V, так и с АКБ на 48 V. Это даёт возможность подобрать нужную именно вам мощность. Для тех, кто забыл: чем выше вольтаж электронакопителя, тем большее расстояние вы сможете преодолеть на одном заряде.
2. Рекуперация на Mark I рассчитана до скорости 30 км/ч, а задействуется опция ручкой тормоза. В принципе, для почитателей скоростных заездов, этого вряд ли будет хватать, но вот для любителей вылазок на дачу, данное приобретение станет идеальным решением.
3. Переключатель скоростных режимов позволяет велосипедисту выбирать один из трёх. Функция существенно упрощает процесс передвижения.
4. Кроме того, имеется возможность подсоединить «курки» тормоза и PAS, но к комплекту они не прилагаются. Также, для обсуждаемого блока управления может быть применена «мото-ручка» газа, на 48 Вольт, позволяющая вовремя определять заряд электронакопителя и оснащённая кнопкой активации.
5. Форма волн в этом устройстве — синус, а аккумуляторный ток должен превышать отметку в 30 A.
INFINEON 6FET
1. Справляется с напряжением 36-98 Вольт, что в свою очередь заметно увеличивает пробег.
2. Имеется опция рекуперации осуществляющая заряд электронакопителя в процессе замедления.
3. Круиз-контроль даёт возможность фиксировать скорость езды и держит её на определённом показателе до следующей процедуры программирования. Райдеру можно не фиксировать постоянно рукоять газа для поддержания определённого скоростного режима.
4. В отличие от предыдущей модели контроллера, в INFINEON 6FET можно перепрограммировать параметры, что позволит установить самые выгодные для велосипедиста показатели. Для воплощения задуманного в жизнь, придётся дополнительно приобрести USB-провод и инсталлировать софт XPD. У вас появится возможность изменить напряжение, ограничение скоростного режима, фазный и аккумуляторный ток и т. д.
5. Имеются три скоростных диапазона, которые управляются ручкой смонтированной на руле.
6. Есть два вида тока: аккумуляторный <30 A и фазный <80 A.
MARK II
1. От вышеописанных приспособлений, эта деталь отличается наличием трёх диапазонов рабочего напряжения: 26-60/45-70/56-90 V. Такое положение дел наилучшим образом подходит для максимального удовлетворения потребностей любого райдера.
2. Рекуперация до 15 км/ч, задействуется посредством ручки тормоза.
3. С помощью переключателя мощности можно установить любой из трёх режимов: 20/40/60 A, то есть 1600/3200/4800 W при напряжении 80 V.
4. Самое основное, что выделяет MARK II в среде конкурентов — наличие термозащиты, хотя, этот блок управления всё равно может дойти до перегрева. Чтобы снизить риск проявления данного недоразумения, девайс на электровелосипеде придётся устанавливать в том месте, где он будет обдуваться набегающим потоком воздуха.
5. Присутствует специальный разъём, позволяющий подключать Cycle Analyst. Эта система даёт возможность юзеру манипулировать настройками блока управления прямо во время езды.
INFINEON 12FET
1. Напряжение имеет диапазон 36-98 V, что значительно превышает стандартный показатель в 48 V. Пробуя различное напряжение юзер сможет воздействовать на мощность e-bike.
2. Эта модель, также может порадовать владельца опцией рекуперации и круиз-контролем. Обе функции существенно упрощают эксплуатацию электрифицированного вело.
3. Контроллер предлагает пользователю три скорости движения.
4. Если потребителю не подходят параметры установленные производителем, то он сможет настроить их на свой лад пустив в ход кабель USB и софтину XPD.
INFINEON 18FET
1. Данное управляющее устройство разрабатывалось для напряжения 36-98 V.
2. Есть круиз-контроль и рекуперация.
3. Изменение заводских установок осуществляется посредством специально предназначенного для это софта и USB-кабеля.
4. INFINEON 18FET может работать с аккумуляторным током
Подводим итоги по описанным моделям
Без сомнений, все перечисленные выше контроллеры хороши, но в то же время, MARK I, на фоне всех остальных оказался самым слабым, поэтому именно он превосходно подойдёт дачникам и сторонникам не спешных прогулок на электровелосипеде. Зато другие модели дают возможность лихому райдеру оторваться по полной. Они оснащаются круиз-контролем, который активируется автоматически если руль находится в неизменной позиции более десяти секунд.
Как правильно приобрести контроллер
Сейчас выбор этих устройств огромен, так что, не нужно бросаться не разобравшись в деталях на первые попавшиеся в интернете модели. Всемирная паутина не единственное место где можно приобрести подходящий контроллер. В реале, есть специализированные мастерские, которые позволяют вывести провода из блока управления под нужные покупателю функции.
Большинство плат управляющих устройств предлагают юзерам максимальный функционал, однако выводится он не полностью. К примеру, может быть такое, что отключена рекуперация либо не выведен реверс, либо круиз-контроль. Когда будете приобретать изделие в таких конторах, эти и другие функции можно вывести сразу, при этом вы отдадите за всё про всё вполне приемлемые деньги. Насчёт себестоимости расклад таков: есть различные ценовые сегменты для блоков управления, так сказать на любые запросы и любой кошелёк.
Например, в Москве, предлагается самая разнообразная продукция. Хотите подешевле? Нет проблем: управляющие устройства для внутреннего рынка КНР, изготовленные по принципу дёшево и сердито, разрабатываются для того, чтобы на электровелосипеде можно было просто ехать. Они идут в основном 2-х режимными, могут работать и с датчиками Холла, и без них.
Далее предлагаются экспортные варианты из Китая с подключаемыми дисплеями и беспроводным управлением. Заокеанские и немецкие изделия могут порадовать своим техническим совершенством тех пользователей, которым как говорится денег не жалко — эта продукция представляет линейку дорогих устройств управления для электробайков.
Подключение контроллера на электровелосипеде
В основном, при подключении контроллера на электрифицированном вело, у юзера существенных затруднений возникнуть не должно. Однако если вы никогда раньше этим не занимались, то вас может спугнуть большое количество проводков разных цветов. Если вы приобрели контроллер и МК в одном наборе, то их разъёмы должны подходить друг другу.
Если такая ситуация не наблюдается, то нужно следовать общей схеме:
1. Толстые чёрный «минус» и красный «плюс» проводки подключаются к источнику энергии (здесь главное не перепутать полярность!).
2. Три толстых провода, обычно это синий/зелёный/жёлтый, подсоединяются к соответствующим фазным проводам 3-х фазного электромотора.
3. Запитка и сигналы датчиков Холла. Пять тонких проводков чёрный/красный/синий/зелёный/жёлтый, стыкуются с соответствующими проводками мотор-колеса.
4. Зажигание. Одиночный красный тоненький проводок. При замыкании его на «плюс» АКБ, контроллер активируется.
5. Ручка акселератора. На неё идут три проводка: чёрный/красный/зелёный (но иногда бывает белого цвета).
6. Для остальных проводов чёткая схема не предусмотрена — они могут быть разных цветовых исполнений.
В момент подсоединения управляющего устройства к электронакопителю, может проскочить искра и могут даже разъёмы подгореть. Паниковать от таких малоприятных сюрпризов не стоит — это идёт заряд входных конденсаторов блока управления. Но всё-таки избежать подобных недоразумений можно: состыкуйте ненадолго устройство управления и аккумулятор через резистор в несколько десятков Ом либо примените лампочку от машины. После того как произойдёт зарядка конденсаторов, соедините их напрямую.
Заключение
Как видим, блок управления является очень важным компонентом в составе электрического велосипеда, как в принципе и любого средства передвижения оборудованного электрической тягой. Без сомнений, к его выбору нужно подходить весьма ответственно, ведь от него на самом деле зависит очень многое.
Для любителей неспешных прогулок и дачников, подойдут самые простые и недорогостоящие устройства, а вот тем, кто не представляет себе e-bike без экстремальных покатушек, адресованы дорогие и мощные контроллеры, которые могут обслуживать не слабое оборудование. В любом случае, если вы хотите чтобы электровело только радовало вас своей работой, не жалейте денег — самые эффективные блоки управления с большим набором функций просто не могут стоить слишком дёшево.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
