Электровелосипед контроллер двигатель схема

Какие функции выполняют в электровелосипедах контроллеры

В списке основных компонентов электрооборудования велосипеда на электротяге входит не только аккумулятор и трехфазный электромотор, но и такое сложное электронное устройство, как контроллер.

Принцип работы контроллера

Поскольку для работы трехфазного электродвигателя необходим переменный ток, а аккумуляторная батарея выдает только ток постоянный, основной функцией устройства является его преобразование в импульсы определенной длительности. Протекая через обмотки двигателя, они создают переменное магнитное поле.

В зависимости от его направления магниты ротора то притягиваются, то отталкиваются. Под их воздействием мотор-колесо вращается. Управляющие сигналы представлены в виде серии импульсов, длина которых влияет на выходную мощность электродвигателя. Электронный блок управления отвечает не только за частоту вращения мотора электровелосипеда. На него возложено достаточно большое количество дополнительных функций.

Условно их можно разделить на три основные группы:

  • регулировка скорости электровелосипеда;
  • управление крутящим моментом двигателя;
  • защита электродвигателя от перегрузки.

Дополнительные функции блока управления

Контролер начинает работу после получения сигнала от акселератора. Анализируя полученную информацию, он регулирует скорость вращения мотор-колеса. С его помощью выполняется и торможение.

При включении заднего хода мотор работает на низких оборотах, обеспечивая безопасность движения транспорта.

Наличие в схеме термодатчика предотвращает перегрузку электросистемы. Для возможности отключения питания при возникновении аварийной ситуации, в силовую цепь встраивается датчик тока.

Прошивка контроллера электровелосипеда предусматривает программирование порогового значения отключения питания. Так он защищает устройство от короткого замыкания при высокой нагрузке.

Устройство также способно определять снижение уровня напряжения аккумулятора ниже возможного и при достижении заданного порога отключать питание двигателя. Блок также самостоятельно регулирует мощность мотора при изменении нагрузки.

К данному электронному элементу подсоединяется все электрооборудование транспортного средства, Для подключения используются многожильные провода, имеющие термостойкую силиконовую изоляцию.

Основные параметры блока управления

У контроллеров имеются несколько важных параметров, от которых зависит, какой мощности двигатели и аккумуляторы они смогут обслуживать. Назовем основные:

  • максимальное значение постоянного тока;
  • максимальный пиковый ток, развиваемый мотором при пуске;
  • максимальное напряжение аккумулятора;
  • частота подачи импульсов. Данный параметр напрямую связан с показателями мотор-колеса.

ШИМ-РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА

Данный модуль предназначен для установки в электровелосипеды — в качестве блока управления электрическим приводом. Он работает с двигателем постоянного тока и аккумуляторной батареей на 15 — 95 В (любая в указанном диапазоне соответствующая двигателю).

Контроллер является элементом, необходимым для управления скоростью двигателя. Он ограничивает количество энергии идущей на двигатель, чтобы контролировать его скорость вращения. К сожалению, большинство доступных на рынке контроллеров не могут работать при таком высоком напряжении (либо ограничение по мощности). Поэтому решено было спроектировать и построить свой собственный ШИМ-контроллер, который мог бы работать с двигателем более высокого напряжения и тока.

Поскольку нужно контролировать скорость вращения двигателя постоянного тока, можем использовать две технологии:

  1. понижающий преобразователь который уменьшит напряжение, подаваемое на обмотку двигателя,
  2. ШИМ-управление (широтно-импульсная модуляция).

Конструкция инвертора довольно сложна, поэтому применим ШИМ. Этот метод относительно прост, может с высокой частотой контролировать скорость, с которой аккумулятор подключается и отключается от двигателя. Для изменения скорости изменяется время переключения между нагрузкой (двигателем) и АКБ.

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя opel astra g

Принципиальная схема мощного ШИМ регулятора

Переключение напряжения не может быть реализовано с помощью механического переключателя — ни один из них не выдержит такие большие и постоянные нагрузки, поэтому правильный выбор для таких схем — транзистор полевой MOSFET с N-каналом. Необходимо выбрать подходящую модель для этих требований — частота переключения, напряжение и ток.

Для управления транзисторами в схеме необходим сигнал ШИМ. Сгенерируем его используя классическую микросхему 555. Это простой универсальный таймер, который позволяет создавать множество устройств, в том числе управляемый генератор сигналов ШИМ. В такой схеме частота переключения постоянна, а изменение положения потенциометра изменяет скважность.

М/с NE555 может питаться постоянным напряжением до 15 В. Она не может питаться непосредственно от аккумулятора электровелосипеда. Именно поэтому добавлен модуль импульсного питания на основе интегральной микросхемы LM5008. Это понижающий преобразователь, который снижает напряжение с 80 В до 10 В, используемых для питания таймера 555 и охлаждающих вентиляторов.

Из-за высокого тока протекающего в схеме, использовались 4 транзистора MOSFET IRFPC60LC, соединенных параллельно. Каждый элемент может работать с напряжением Vds до 600 В и током стока до 16 А. Объединенные четыре таких транзистора позволяет достичь 64 А тока контроллера, что при напряжении питания 80 В дает более 5 кВт — намного больше, чем необходимо для управления двигателем в данном электровелосипеде.

Печатная плата ШИМ-регулятора

Разработка отдельной печатной платы поможет не только компактно объединить все элементы, но также позволит использовать этот готовый ШИМ-модуль в других проектах — и не только с двигателями постоянного тока, ШИМ-модуляция идеально подходит, например, для управления нагревателями.

Идея проектирования печатной платы может показаться сложной, но стоит иметь свои собственные печатные платы. Имея это в виду, автор спроектировал печатную плату для модуля регулятора скорости.

При проектировании печатной платы самое важное, что нужно помнить, это обеспечить правильную ширину токовых путей. Высокий ток, который должен проходить через транзисторы к двигателю, также будет проходить через фольгу платы и нагревать её.

На печатной плате добавлены монтажные отверстия, которые облегчат установку модуля в готовый электробайк, а также место для установки радиатора и вентилятора, который будет охлаждать работающие транзисторы.

Чтобы облегчить сборку нужно начать с самых маленьких элементов на печатной плате: в нашем случае это преобразователь LM5008 и компоненты SMD. После пайки дискретных компонентов инвертора LM5008 можем припаять большую катушку по источнику питания и начать пайку более крупных компонентов. В конце установить таймер 555, а затем силовые транзисторы.

При таком огромном количестве энергии, с которым имеет дело создаваемый контроллер, будет выделяться много тепла. Полевые транзисторы будут в основном нагреваться, поэтому надо обеспечить их достаточным охлаждением. Это делается с помощью радиатора с вентилятором.

После установки радиатора схема готова к настройке и дальнейшей работе.

Тестирование ШИМ контроллера

Для тестирования контроллера будем использовать набор ячеек литиевых батарей с номинальным напряжением 80 В, которые применяются для данного электрического велосипеда. Контроллер временно подключен к аккумулятору и мотору, который прикреплен к велосипеду, чтобы приводить в движение заднее колесо. Поворачивая потенциометр по часовой стрелке, двигатель должен начать вращаться постепенно и увеличивать скорость, пропорциональную вращению ручки.

Читать еще:  Двигатель вяло набирает обороты

Чтобы проверить регулятор скорости на реальной нагрузке, надо смонтировать все на своем месте. Посмотреть как он держит нагрузку, вес, долгое время работы и воздействие атмосферной влажности (лучше покрыть плату лаком).

Электровелосипед своими руками

Добро пожаловать на сайт «5 КИЛОВАТТ» – интернет-магазин по продаже электро-фэтбайков и готовых наборов для самостоятельного переоборудования обычных велосипедов в электрические. Комплектующие и запчасти к данным товарам также можно приобрести у нас. Поверьте, собрать недорого электровелосипед своими руками просто! Вам не надо иметь каких-либо спец знаний или инструмента. Установите готовый набор на собственный велосипед своими силами, нажмите рукоятку «газа» и двигайтесь с желаемой скоростью и запасом хода в несколько десятков километров.

Отзывы наших клиентов

Жду не дождусь поступления , обещали в конце 2019 года . Готов оформить заказ и крылья на него купить . Выглядит космиче.

Очень легкий! Практически невесомый! Покупал под лиферную батарею 48х10.

Покупал лиферную батарею 48х20, там зарядка на 2А, по времени 10 часов заряжалась. Купил это зарядное устройство, заряжа.

Качество комплектующих: 1. Мотор-колесо 500 Ватт, переднее, редукторное, комплект, – отличное, биения нет, шум – минимал.

Жду не дождусь поступления , обещали в конце 2019 года . Готов оформить заказ и крылья на него купить . Выглядит космически !

Очень легкий! Практически невесомый! Покупал под лиферную батарею 48х10.

Покупал лиферную батарею 48х20, там зарядка на 2А, по времени 10 часов заряжалась. Купил это зарядное устройство, заряжается около 4 часов.
Преимущества: Быстрая зарядка, алюминиевый корпус, есть предохранитель.
Недостатки: Немного шумит при работе кулер охлаждения, ночью приходится в ванную ставить батарею на зарядку, иначе спать мешает)

Контроллер для электровелосипеда: схема, особенности подключения, советы при выборе

Все конструкции электровелосипедов включают в себя не только электродвигатель, но и отдельную систему управления — контроллер. Он необходим для обеспечения работы электромотора в велосипеде. Контроллер выполняет важную функцию в транспорте и считается «головным мозгом» конструкции.

Что такое контроллер для электровелосипеда?

Контроллеры приводят в действие моторные колеса, регулирует скорость и вращение, а также обеспечивает правильную остановку

Контроллер считает одной из главных частей электровелосипеда, так как отвечает за совершенные действия. Он обеспечивает переход тока к электродвигателю.

Такая конструкция позволяет:

  • включать и выключать электронику;
  • регулировать работу мотор-колес;
  • позволяет устанавливать ограничитель скорости;
  • осуществляет круиз-контроль;
  • ускоряет двигатель до трехскоростного режима;
  • отвечает за рекуперативное торможение;
  • позволяет всем параметрам отображаться на панели управления;
  • осуществление обратного хода.

Главные функции контроллера делят на:

  • регулировку движения велосипеда;
  • осуществление крутящего момента;
  • защищает электродвигатель.

Параметры блока управления

Контроллеры обеспечены основными параметрами, благодаря которым электромоторы и батареи могут работать:

  1. Максимальный постоянный ток. Значение, которое отвечает за максимальный ток, который держит контроллер в течение установленного времени.
  2. Максимальный пиковый ток. Значение, которое выдерживается на минимальном отрезке времени. Данное число обычно гораздо больше, чем значение постоянного тока. Пиковый ток наблюдается при резком старте, когда в транспорте развивается большой крутящий момент.
  3. Максимальное напряжение аккумуляторов. Значение максимального количества используемых аккумуляторных банок. Если происходит повышение напряжения, контроллер может сгореть или выйти из строя. Разные модели имеют свой показатель напряженности. В основном они рассчитаны на 24, 48 и 60V.
  4. Внутреннее сопротивление. Данный параметр не является важным. Чем больше мощность контроллера, тем меньше сопротивление.
  5. Частота подачи импульсов. Значения данного параметра зависят от вида мотор-колес.
Читать еще:  Что такое механическая характеристика двигателя постоянного тока

Схема контроллера электровелосипеда

Контроллер внешне выглядит, как коробка, выполненная из алюминия. Внутри неё содержится много цветных проводов. В некоторых моделях конструкцию устанавливают в отдельном боксе, для защиты от загрязнений и повреждения.

Схема контроллера включает в себя:

  1. Сердце в виде микроконтроллера, расположенное в центре конструкции.
  2. Преобразователи напряженностью 12 и 5 В.
  3. Периферия (ручки, датчики).
  4. Силовые компоненты.

Как подключить контроллер к электровелосипеду?

  1. Необходимо подключить питание мотор-колес к силовым проводам такого же цвета.
  2. К датчикам мотор-колес подключить главные провода. Если в комплекте есть велокомпьютер, его подключают к пульту управления.
  3. Если пульта управления нет, то замок зажигания подключают к красному и синему разъему.
  4. Затем ручку «газа» подключают к разъему.
  5. Тормоз подключают к отверстию ручки. Там содержится два разъема, поэтому во второй можно подключить стоп сигнал при желании.
  6. В ограничителе максимальной скорости можно установить данную функцию. Для этого замыкают два белых провода. Для того чтобы функция работала постоянно, следует контакты соединить между собой.
  7. При наличии системы ассистирования, ее можно подключить в специальном отделе.
  8. Следует подключиться к отделу аккумуляторной батареи.
  9. Необходимо помнить, что нельзя замыть контакты черного и красного цвета питания.При самостоятельной сборке рекомендуется следить за соответствием цветов и не соединять разъемы без надобности.

Виды контроллеров для электровелосипедов

По типу связи с двигателем:

  1. Для работы с установленным датчиком.
  2. Работающие без датчика.
  3. Универсального типа.

По форме получаемого сигнала:

  • Подают прямоугольный сигнал. Зачастую такие виды дешевле. Использование позволяет получать высокие скорости вращения, но из-за этого возникает шум при работе ввиду микровибраций.
  • Форма синусоиды — обеспечивают бесшумную работу, но на более низких скоростях.

Как выбрать контроллер для электровелосипеда – советы

Контроллер выбирают исходя из вида двигателя и аккумулятора. Основными параметрами считаются: напряжение и величина максимального тока.

Двигатель мощностью 350 Вт нуждается в контроллере 36 В 15 А.

Мощность 100 Вт — контроллер 48 В, силой тока не меньше 25 А. Для лучших показателей выбирают модели со значением тока 30, 35, 40 ампер.

Мощность 1000 Вт- контроллер 48 В 30 А. Существуют программируемые конструкции, где можно настраивать ток под собственные потребности.

Оптимальное соотношение скорости колес к напряжению -1 к 0,9. Исходя из этого, можно рассчитать скорость движения: при 36 В передвигаться следует при 32 км/ч, при 48 В — 45 км/ч.

Увеличение скорости изменяет и соотношение, так как имеют место существенные затраты энергии на борьбу с сопротивлением воздуха.

Контроллер является незаменимой частью электровелосипеда. Он отвечает за все главные функции передвижения. Современный рынок предоставляет большой выбор исходя из мощности, напряжения, вида и способа работы.

Для того чтобы выбрать правильную оснастку электровелосипеда, необходимо изучить основные нюансы и возможности каждой модели. Выбор хорошей модели подразумевает большой спектр функций, например, отдельных выход для питания фар, задний ход, различные режимы скорости и мощности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector