Электровелосипед
своими руками
Почему пользователи отдают предпочтение блокам управления Infineon
Тут можно выделить четыре основных преимущества:
✅ Эта аппаратура, как минимум, имеет такие же возможности, что и большинство других устройств управления.
✅ По цене они не слишком отличаются от похожих гаджетов.
✅ Инфинеон являются программируемыми блоками управления. Данные девайсы дают возможность изменять много параметров в широком диапазоне.
✅ В продаже можно найти как самые маломощные и компактные вариации этого контроллера, так и довольно мощные модификации.
Контроллер управления для бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC, PMSM) – это важное звено в системе электрокомпонентов. Без контроллера электродвигатель не сможет даже запуститься, не говоря о его полноценной работе. Аккумуляторная батарея имеет 2 полюса – положительный и отрицательный, а мотор-колесо – 3 фазных провода. Поэтому подключить аккумулятор и двигатель напрямую невозможно. Для этого используется дополнительное звено – контроллер управления.
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.
Контроллер управления – важный узел в оснащении электровелосипеда. Он выполняет функции мозгового центра е-байка, координирует работу электромотора и аккумуляторной батареи, регулирует крутящий момент и защищает двигатель от перегрузок. Именно контроллер отвечает за включение и выключение электроники, регулировку скорости, круиз-контроль, рекуперативное торможение и другие возможности в работе электровелосипеда.
Без этого связующего звена невозможно даже запустить мотор или подключить его напрямую к аккумулятору. Мотор-колесо имеет 3 фазных провода, а АКБ – 2 полюса. Поэтому соединить их в единую электросистему можно только с использованием контроллера. Именно он создает в обмотке статора электродвигателя вращающееся магнитное поле, по получаемым сигналам отслеживает положение ротора и управляет работой мотора.
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
Трансформация постоянного напряжения электронакопителей в 3-х фазный ток для моторизированного колеса.
Регулировка мощности электродвигателя, в зависимости от степени воздействия на рукоять газа.
Запуск силового агрегата.
Снижение уровня вибраций электродвижка при старте, что позволяет продлить срок его службы.
Включение и выключение электроники.
Управление скоростью и крутящим моментом.
Обеспечение контролируемой остановки средства передвижения.
Защита электрической системы аппарата от перенапряжения, перегрева и токовой перегрузки.
Отображение на панели управления рабочих параметров электросистемы.
Контроль напряжения аккумуляторной батареи и отключение электроники при критическом понижении напряжения — для защиты электронакопителя от глубокого разряда.
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
Виды и подвиды
Классификация контроллеров управления по основным критериям приведена в таблице:
О цене
Контроллеры можно купить в разных категориях:
В предыдущей статье нашего блога рассказывается о возможности установки на электросамокат дополнительной батареи.
Программируемые модели и их задачи
Программируемые контроллеры соединяются по Bluetooth со смартфоном и позволяют настраивать рабочие характеристики – от значений аккумуляторного и фазного токов до углов фазного опережения.
При выборе управляющих контроллеров учитывается и наличие второстепенных функций:
Подключите к контроллеру ручку газа
Инструкция по сборке
Сборка электровелосипеда дома совсем не страшная и занимает один-два часа если делать это в первый раз.
Политика уникальности
Наши моторы произведены в Китае, но по нашим собственным схемам и технологиям. Уникальные особенности, повышающие характеристики (алюминиевый статор, тонкие ламели, токовое и синусное управление в контроллере) есть только у наших моделей. Мы нашли в интернете несколько магазинов, укравших наши фотографии и описание, но предлагающих другие модели с гораздо худшими показателями. Будьте бдительны 🙂
Подключите контроллер к батарее
Перед подключением убедитесь что кнопка включения на ручке газа находится в положении «выкл» (отжата).
Подключите жёлтый разъём XT60 (или XT90) на одном из проводов батареи к контроллеру. Второй провод на батарее будет использоваться для зарядки. Если провода разной толщины — к контроллеру нужно подключить более толстый.
В момент подключения может проскочить искра — это нормально.
Расширение функционала
Широкий ассортимент контроллеров позволяет выбрать прибор, по максимуму подходящий под конкретные цели. Наряду с интернет-магазинами, есть специализированные мастерские, для которых не составляет проблемы вывести из контроллера управления провода под нужные заказчику функции.
Многие печатные платы имеют большой функционал, но в серийно поставляемых моделях он используется только частично. К примеру, у многих моделей не выведен провод для круиз-контроля, заднего хода, рекуперации энергии и других возможностей. Но специалисты мастерской VoltBikes могут вывести провода под конкретные задачи непосредственно при покупке контроллера.
Подключение
Назначения проводов и разъёмы немного отличаются в зависимости от контроллера:
Аккумуляторная батарея
Для редукторного и универсального мотор-колеса подойдёт любая батарея на 48 вольт: LiFePO4 48 В 10 Ач или LiNMC 48 В 16 Ач. Первая чуть легче и дешевле, вторая обеспечивает больший пробег (на 60%). Дальность пробега смотрите в таблице.
Обе батареи примерно одинакового размера и влезают в фирменную сумку. Срок службы составляет от 5 до 10 лет и более 1500 циклов полной перезарядки.
Для мощного мотор-колеса «Миникрошка 2» нужна батарея LiNMC 77 В 16 Ач, иначе просто не удастся раскрыть его потенциал 😉 Так же эту батарею можно использовать вместе с универсальным мотор-колесом, заменив штатный контроллер на Mark II.
Батареи поддерживают параллельное соединение, таким образом можно увеличить дальность пробега в несколько раз, соединив параллельно несколько одинаковых батарей.
Как выбрать контроллер для электровелосипеда?
При выборе контроллера для электровелосипеда или другого транспорта на электротяге нужно оценить рабочие характеристики устройства. Ключевые параметры обычно указаны в маркировке. По ней можно узнать:
Для расчета предельной мощности контроллера находим произведение допустимых величин напряжения и силы тока. Диапазон мощности у таких приборов широкий. Для велосипедов на электротяге обычно используются модели с номиналом мощности от 350 до 2000 Вт. Для электрических скутеров – от 1000 до 4000 Вт. Для электромотоциклов – от 5000 до 10 000 Вт. Для электромобилей – от 10 000 до 50 000 Вт и более.
Исполнение
В случае «коробочной» версии, из контроллера выходит 5 силовых проводов — 2 провода питания и три фазных провода на двигатель.
Для слаботочных сигналов предусмотрен разъём, а в комплекте прилагается подробная инструкция о том, какой контакт за что отвечает. В этом случае вся ответственность за корректность распайки проводов разъёма ложится на покупателя.
Контроллеры Markus EVO коробочной версии можно приобрести у Электрон Байкс — они есть на сайте в разделе с соответствующим названием.
Кроме этого, существует возможность заказать у них уже распаянный контроллер с герметичными разъёмами и хомутами крепления на подседельную трубу нужного диаметра.
Такой вариант позволит сэкономить время и упростить процесс сборки электровелосипеда своими руками.
Несмотря на то, что контроллер уже производится серийно, Marcus Speed Controllers продолжает совершенствовать программное обеспечение, давая возможность покупателю обновить ПО и получить новые функции.
И мне действительно приятно быть в некоторой степени причастным к этому процессу, описывая в статьях подобные российские разработки. Надеюсь, было интересно.
Ссылки: контроллеры Markus EVO на сайте разработчика и на сайте Электрон Байкс.
До встречи в новых статьях!
Доставка
Точная стоимость доставки рассчитывается автоматически в процессе оформления заказа.
Аксессуары
Ручка тормоза работает как обычная механическая велосипедная ручка тормоза, но ещё и при нажатии отключает газ и включает режим рекуперативного торможения (только на контроллере Mark II).
Трёхпозиционный переключатель нужен для переключения режима мощности контроллера: 33%, 66% или 100%. Подходит как к контроллерам в комплекте с мотор-колёсами, так и для контроллера Mark II. Без этого переключателя контроллеры всегда находятся в режиме 100%.
Фирменная сумка позволит надёжно закрепить батарею на раме или руле велосипеда.
Ваттметр покажет текущие параметры электроцепи (напряжение, ток, мощность), пиковые значения (максимальный ток и максимальную мощность), а так же потраченный заряд батареи.
Толстый соединительный кабель длиной 1.5 метра подойдёт для перевозки батареи в рюкзаке или на руле велосипеда.
С помощью кронштейна можно закрепить контроллер на подседельной трубе велосипеда (либо ваттметр на руле, но придётся его немного расковырять) 🙂
При выборе контроллера управления нужно учитывать характеристики электромотора и АКБ электровелосипеда, прежде всего – их напряжение и максимальный ток. Также играет роль номинальная мощность двигателя и расположение в нем датчиков Холла (при их наличии) – через 60 или 120°. Характеристики контроллеров указываются в их маркировке. Главный совет при выборе – обратить внимание на рекомендованные производителем рабочие характеристики и сопоставить их с техническими параметрами мотора и АКБ.
Контроллеры для е-байков производятся в широко диапазоне мощности – от 350 до 2000 Вт и выше. Если мощность не указана, ее можно рассчитать, умножив максимальные значения силы тока и напряжения. Что касается вольтажа и величины батарейного тока, для электромотора на 350 Вт подойдет контроллер 36 В, 15 А. Для мотора на 1000 Вт рекомендуется купить и установить контроллер вольтажом 48 В, рассчитанный на силу тока 30, 35 или 40 А.
О совместимости
Контроллер, рассчитанный на использование с батареей напряжением 36 В, не стоит подключать к АКБ большего вольтажа. Вначале необходимо вскрыть контроллер и проверить, рассчитаны ли на увеличенное напряжение его компоненты, включая транзисторы и конденсаторы. Возможно, понадобится заменить и резистор в делителе напряжения. Но в продаже встречаются универсальные контроллеры с большим разбросом допустимых входных напряжений, к примеру, от 48 до 72 В или от 24 до 100 В.
Мотор-колесо
Мы предлагаем три варианта мотор-колёс: лёгкое редукторное (3.5 кг, 350 Вт), универсальное Direct-Drive (7.5 кг, 1000 Вт) и мощное высокоскоростное колесо «Миникрошка 2» (10.5 кг, 3000 Вт).
Лёгкое редукторное мотор-колесо MXUS-S-250 подходит для:
Универсальное мотор-колесо MXUS-A-750 годится для:
Мощное мотор-колесо «Миникрошка 2» нужно для:
Важно знать
Для настройки контроллера Cellman, версии 3, специалисты рекомендуют использовать утилиту XDP. При пользовании штатной утилиты, нужно установить фазный и батарейный ток вдвое ниже желаемых параметров. Если хотите 40 батарейный и 80 фазный, то устанавливать нужно 20 и 40 соответственно. Это обусловлено тем, что блоки управления отличаются шунтом.
Без сомнений, Infineon 6 FET 4110 Cellman V3 — является весьма достойны приобретением для любого уважающего себя обладателя электровелосипеда. Вообще, контроллеры Infineon — это современные, качественные, надёжные и многофункциональные изделия, которые вряд ли могут разочаровать юзеров решивших их использовать.
Идейный вдохновитель и морально-физический содержатель данного портала. «Болен» электрическим транспортом и активно его изучаю.Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
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
Толстые чёрный «минус» и красный «плюс» проводки подключаются к источнику энергии (здесь главное не перепутать полярность!).
Три толстых провода, обычно это синий/зелёный/жёлтый, подсоединяются к соответствующим фазным проводам 3-х фазного электромотора.
Запитка и сигналы датчиков Холла. Пять тонких проводков чёрный/красный/синий/зелёный/жёлтый, стыкуются с соответствующими проводками мотор-колеса.
Зажигание. Одиночный красный тоненький проводок. При замыкании его на «плюс» АКБ, контроллер активируется.
Ручка акселератора. На неё идут три проводка: чёрный/красный/зелёный (но иногда бывает белого цвета).
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.
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.
Инструменты
Так же очень пригодятся нейлоновые кабельные стяжки для фиксации проводов и придания велосипеду достойного вида.
(Опционально) 5. Подключите дисплей
Благодаря грамотной конструкции, качественным комплектующим и заполнению теплопроводным компаундом, обеспечивающим защиту IP67, контроллеры серии Markus EVO значительно превосходят по надёжности китайские аналоги и не только.
Это подтверждается тем фактом, что Электрон Байкс полностью перешли на контроллеры Markus, отказавшись от продукции других производителей, менее надёжной, но более тяжёлой и громоздкой.
Контроллеры Markus EVO уже успешно работают на нескольких велосипедах, о которых были статьи на канале, — таких как фэтбайк Silverback мощностью 1600 Вт, двухподвес Norco и стильный Haro Double Peak.
(Опционально) 6. Подключите тормозные ручки
Два чёрных двухпиновых разъёма «папа» с чёрным и жёлтым проводами со стороны контроллера.
Можно подключить две ручки, можно одну, можно не подключать вовсе. В случае двух ручек — тормоз будет срабатывать при использовании хотя бы одной из них.
Дополнительные функции
Печатные платы многих контроллеров имеют широкий функционал, который обычно реализован частично. Но во многих случаях есть возможность вывести провода под решение дополнительных задач. Например, можно вывести провод для заднего хода, круиз-контроля, рекуперации, отдельного питания светотехники и других функций. При покупке контроллера в интернет-магазине VoltBikes его функционал может быть расширен по запросу, с учетом пожеланий заказчика.
Предыдущую статью мы посвятили обзору лучших электроскутеров 2021 года.
Схема контроллера для электровелосипеда или электроскутера
Контроллер для электрического велосипеда или скутера имеет алюминиевый корпус, из которого выходят разноцветные провода с разъемами для подключения разных устройств. Внутри скрыты:
Технические характеристики
✔ шесть транзисторов IRFB4110 MOSFET;
✔ номинальное значение рабочего напряжения — 36-72 V;
✔ максимальное напряжение — 90 V. Чтобы осуществить установку напряжения от 60 V, нужно воспользоваться специальным джампером;
✔ конденсаторы 100 V, но максимальное напряжение не должно превышать 90 V;
✔ значение номинального тока — 25 A. На свой страх и риск можно больше, контролируя при этом нагрев и т. д.;
✔ сечение фазных проводков: 2,5 мм2. Высокотемпературные провода в силиконовой изоляции;
✔ габариты: 125х65х35 мм;
✔ вес: 280 г.
Программирование параметров
Важным моментом при прошивке является правильный выбор вида и типа изделия в программаторе. Не нужно превосходить штатные показатели максимальных токов и пороговые показатели ограничения фазного тока.
Если вы выставите ток аккумулятора выше его номинала, то высок риск того, что аппаратура выйдет из строя. Помимо этого, во время работы управляющего устройства, нужно постоянно отслеживать его температурный режим. Во избежание перегрева контроллера, следует создать принудительное охлаждение его корпуса либо же выбирать режим, позволяющий устройству не нагреваться сверх допустимой нормы.
Инфинеон обеспечивает использование датчика PAS, реверс мотор-колеса, а также выбор скорости при поддержке вращения педалей. Однако, как правило, эти возможности на задействованы.
Учитывайте, что после отключения управляющего устройства, его конденсаторы ещё продолжительное время удерживают заряд и если вы небрежно поведёте себя с платой, то вполне можете серьёзно навредить компонентам схемы. Если у пользователя нет опыта обращения с подобными приспособлениями, то настройку, усовершенствование и ремонтные мероприятия, лучше доверить знающим своё дело профессионалам.
Последовательность действий для прошивки настроек контроллера выглядит примерно так
Подготавливаем соответствующий кабель, драйвера и софт.
Отключаем блок управления от аккумуляторной батареи.
Стыкуем кабель с USB портом.
Ожидаем подключения устройства системой. Если новое устройство не обнаруживается, значит вы имеете не поддерживаемую операционную систему либо установили не тот драйвер.
Далее определяем номер СОМ-порта, с которым состыкован кабель. Диспетчер устройств вам в помощь.
Следующим шагом является подключение кабеля другим концом к разъёму программирования блока управления.
Открываем программу, загружаем имеющуюся конфигурацию либо же задаём параметры, которые вы желаете прошить в устройство управления.
Выбираем в программе СОМ-порт, к которому подключён кабель и нажимаем «Start transmit».
Далее нам нужно зажать маленькую кнопочку находящуюся на кабеле и удерживать её до того момента, пока в программе не появится надпись «Finished».
Жмём «Stop transmit».
Отключаем кабель, подсоединяем электронакопитель и радуемся жизни!
Интересные факты
✔ В 6-ФЕТной модификации контроллера, проводок белого цвета предназначен не для активации рекуперации, а для выбора режима его работы — 36-60 V либо 72 V.
✔ Блок управления имеет в своём распоряжении большое количество недокументированных функций. К примеру, задний ход или подключение PAS. Но в то же время, никто этим не пользуется.
✔ Разъём ручки акселератора на контроллерах Cellman располагается в 6-дырочным разъёме, а белый разъём схожий с разъёмом ручки газа, наоборот, является разъёмом режимов переключения передач.
(Опционально) 4. Подключите сенсор помощи педалям
Чёрный трёхпиновый разъём «папа» со стороны контроллера.
Разработка и тестирование
Имея за плечами огромный опыт в области радиоэлектроники для судомоделей, гоночных авиамоделей и БПЛА, Markus Speed Controllers и Электрон Байкс объединили усилия для создания контроллера, отвечающего современным требованиям компактности, производительности и надёжности.
Первая версия получилась настолько компактной, что поражала воображение. Китайский контроллер на 45 А и Markus EVO на 50 А сопоставимы по мощности, но в разы отличаются по габаритам.
Для первого тестирования к плате контроллера подпаяли необходимые провода, после чего она была помещена в корпус из поликарбоната и закреплена на алюминиевом радиаторе для отвода тепла. Радиатор зафиксирован на подседельной трубе велосипеда.
Перепробовав несколько вариантов креплений и корпусов, было принято решение использовать алюминиевый корпус, а для обеспечения максимальной теплоотдачи и влагозащиты полностью залить его теплопроводным компаундом.
В то время, как Электрон Байкс проводили всевозможные испытания контроллера в реальных условиях эксплуатации, Markus Speed Controllers продолжал совершенствовать программную и аппаратную части, а также реализовал возможность программирования и обновления прошивки через USB.
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:
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:
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.
Трёхпозиционный переключатель. Обеспечивает работу электромотора в 3-х режимах, что даёт возможность райдеру настраивать оптимальный темп езды.
Простота эксплуатации. А вот это, пожалуй, самое главное, что роднит рассматриваемые контроллеры. Выяснить, как это всё функционирует — не сложно, даже неопытным юзерам.
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
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.
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.
Переключатель скоростных режимов позволяет велосипедисту выбирать один из трёх. Функция существенно упрощает процесс передвижения.
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.
Форма волн в этом устройстве — синус, а аккумуляторный ток должен превышать отметку в 30 A.
INFINEON 6FET
Справляется с напряжением 36-98 Вольт, что в свою очередь заметно увеличивает пробег.
Имеется опция рекуперации осуществляющая заряд электронакопителя в процессе замедления.
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.
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.
Имеются три скоростных диапазона, которые управляются ручкой смонтированной на руле.
Есть два вида тока: аккумуляторный <30 A и фазный <80 A.
MARK II
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.
Рекуперация до 15 км/ч, задействуется посредством ручки тормоза.
С помощью переключателя мощности можно установить любой из трёх режимов: 20/40/60 A, то есть 1600/3200/4800 W при напряжении 80 V.
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.
Присутствует специальный разъём, позволяющий подключать Cycle Analyst. Эта система даёт возможность юзеру манипулировать настройками блока управления прямо во время езды.
INFINEON 12FET
Напряжение имеет диапазон 36-98 V, что значительно превышает стандартный показатель в 48 V. Пробуя различное напряжение юзер сможет воздействовать на мощность e-bike.
Эта модель, также может порадовать владельца опцией рекуперации и круиз-контролем. Обе функции существенно упрощают эксплуатацию электрифицированного вело.
Контроллер предлагает пользователю три скорости движения.
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
Данное управляющее устройство разрабатывалось для напряжения 36-98 V.
Есть круиз-контроль и рекуперация.
Изменение заводских установок осуществляется посредством специально предназначенного для это софта и USB-кабеля.
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.
Виды контроллеров
Разделение данных приспособлений происходит по нескольким критериям.
По типу обратной связи
Для работы с датчиками Холла.
Универсальные контроллеры. Они совмещают в себе первый и второй пункты.
По типу выходного сигнала
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.
Сигнал в виде синусоиды. Скорость вращения меньше, зато и звук вращения электромотора полностью отсутствует.
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.
Синусный контроллер с токовым управлением Mark I
Штатный контроллер из базового набора Лайт+ и Универсал.
Возможно комплектовать ручкой газа мотоциклетного типа с индикатором заряда 48 В батареи и кнопкой включения.
Мы не можем гарантировать совместимость данного контроллера с неизвестными нам моторами (то есть с теми, что куплены не у нас)
Гарантия: 1 год при использовании с моторами E4BIKE, 3 месяца при использовании с другими моторами. Гарантия работает в следующих условиях:
Гарантия также не распространяется в случае вскрытия корпуса, попадания влаги внутрь, замыкания фазных проводов, использования несовместимых аксессуаров.
Версии
Серия контроллеров Markus EVO на момент написания статьи включает четыре версии, которые имеют одинаковые габариты (40х20х85 мм) и вес (160 грамм), но отличаются по другим параметрам.
Компактные размеры позволяют эстетично установить контроллер практически на любой электровелосипед или электросамокат.
Первые две цифры в названии модели обозначают её рабочее напряжение, последние две — максимальный батарейный ток. Например, версия EVO 5020 подойдёт для электровелосипедов с батареей на 48 В и двигателем мощностью до 1000 Вт.
Причём в данном случае мощность 1000 Вт является долговременной, при внешней установке с минимальным обдувом, так как КПД контроллера высокий, и он практически не греется.
В зависимости от мощности, отличается сечение силовых проводов: чем выше мощность, тем больше сечение. Силовые провода имеют силиконовую высокотемпературную изоляцию.
Контроллер для электровелосипеда российской разработки
Несмотря на то, что рынок переполнен китайской продукцией, и заказать на Aliexpress недорогие комплектующие для электровелосипеда проще простого, находятся люди, заинтересованные в развитии отечественного производства и прикладывающие для этого немалые усилия.
Российский разработчик Markus Speed Controllers при активном участии компании Электрон Байкс разработал и запустил в производство серию компактных, и в то же время мощных контроллеров для электровелосипедов и электросамокатов под названием Markus EVO.
Выбор устройства управления
Обычно, устройство для эксплуатации на электробайке имеет в своём распоряжении наклейку либо маркировку, по которым можно вычислить его главные параметры.
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
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.
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.
Вместе с редукторным и универсальным колесом в комплекте идёт синусный контроллер, которого более чем достаточно для комфортной эксплуатации этих колёс.
«Миникрошка 2» продаётся без контроллера, для неё нужно приобрести контроллер Mark II под напряжение соотвествующее выбранной батарее.
Он так же имеет режим рекуперативного торможения, который позволит существенно сэкономить ресурс тормозных колодок и немного увеличить пробег (до 5% в городском цикле).
Контроллер Mark II так же возможно использовать с универсальным колесом вместо штатного контроллера, на двух параллельных батареях на 48 В (т.к. ток контроллера в 60 А вдвое превышает допустимый ток для этих батарей) или на одной на 77 В. Это даст ощутимый прирост мощности, однако нужно будет очень внимательно сделить на перегревом колеса. Долговременная езда на высокой мощности, которую выдаёт этот контроллер, может привести к перегоранию обмоток колеса.
Установка
1. Снимите старое колесо с велосипеда. Переставьте покрышку, камеру и ободную ленту на мотор-колесо. (В случае отсутсвия ободной ленты — можно промотать внутреннюю сторону обода обычной изолетной в несколько слоёв)
2. Установите мотор-колесо на велосипед на место старого колеса. Провод должен выходить с правой стороны. Прорезь на оси мотора (откуда выходит провод) должна быть направлена вниз, для предотвращения попадания влаги внутрь колеса. Возможно для этого придётся снять, повернуть на пол оборота и надеть обратно фиксирующие шайбы с зубцом, надетые на ось мотора.
3. Для любых передних моторов, а также для мощных задних моторов (Classic, Turbo) — необходима установка усилителей дропаутов. Допустимо не ставить усилители для заднего мотора Лайт. Для переднего мотора Лайт можно ограничиться одним.
Из-за немного различающихся от экземпляра к экземпляру осей моторов, отверсие под ось на усилителе специально сделано немного уже, для того чтобы на любом моторе усилитель сидел плотно и не болтался. Поэтому, скорее всего, с внутренней стороны отверстия усилителя придётся доработать напильником так, чтобы усилитель налезал на ось, но сидел очень плотно. Очень важно не переборщить — усилитель не должен болтаться!
4. Перед установкой всего остального рекомендуем подключить к контроллеру колесо, ручку газа и батарею (см ниже) и убедиться что всё работает нормально.
5. Закрепите на велосипеде батарею и контроллер.
6. Установите на руль ручку газа.
(7.) Установите на руль дисплей, если есть.
(8.) Устаровите на руль ручку(~и) тормоза, если есть.
(9.) Установите сенсор помощи педалям, если есть. Для этого понадобится специальный съёмник шатуна.
10. Подключите к контроллеру все провода (см ниже).
11. Убедитесь что всё работает.
12. Зафиксируйте провода стяжками или другим способом.
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.
Выполняемые функции
Именно контроллер формирует в обмотке статора мотор-колеса вращающееся магнитное поле и получает ответные сигналы о позиции ротора. Сигналы поступают от датчиков Холла, а при управлении моторами без датчиков позиция роторов определяется по противо-ЭДС.
К тому же, контроллер управляет электродвигателем:
Контроллер выступает в роли понижающего преобразователя, поэтому проходящий по обмоткам мотора фазный ток может быть гораздо выше батарейного тока, поступающего от АКБ к контроллеру. Именно от него зависит мощность, поступающая на двигатель. Например, при использовании мотор-колеса номинальной мощностью 1000 Вт можно кратковременно получать значения до 2000–2500 Вт. Главное – использовать подходящий контроллер и постоянно контролировать температуру, чтобы не допустить перегрева двигателя.
Зачем?
Направление электротранспорта сейчас находится в фазе активного развития, и на смену бензиновым автомобилям приходят гибридные и электромобили. Среди двухколёсных транспортных средств наблюдается аналогичная тенденция, которая особенно проявила себя в 2020 году, на фоне пандемии и связанного с ней социального дистанцирования.
Это подтверждает график запросов Google за последние 5 лет — по нему видно, что даже в конце велосезона 2020 года по всему миру запросов «ebike» (электровелосипед) примерно столько же, сколько было в 2018 году в самый пик сезона.
Кроме того, несмотря на активное развитие, комплектующие для электровелосипедов, представленные на рынке, по-прежнему достаточно примитивные — при имеющихся габаритах они недостаточно мощные и надёжные, несмотря на широту доступной элементной базы и освоенных технологических процессов.
В добавок к этому, большинство доступных к покупке контроллеров не поддерживают работу с торк-сенсором (torque sensor, датчик крутящего момента), позволяющим более эффективно использовать энергию батареи и увеличить запас хода.
Говоря о торк-серсорах для электровелосипедов, стоит заметить, что представленные на рынке варианты имеют определённые недостатки, касающиеся как низкой влагозащищённости, так и нестабильности выдаваемого на контроллер сигнала.
В связи с этим, Электрон Байкс ведёт разработку собственного торк-сенсора, который бы отвечал всем необходимым требованиям.
Конечно, европейские бренды вроде Specialized выпускают качественные электровелосипеды с центральными (кареточными) моторами, которые хорошо показывают себя на соревнованиях и занимают первые места. Но цены на них чаще всего оказываются слишком высокими для преобладающего большинства российских граждан.
О токе и мощности
Контроллер выполняет функции понижающего преобразователя. Это значит, что фазный ток, который проходит по обмоткам электромотора, может быть в разы больше тока, поступающего к контроллеру от аккумулятора. Так, при наличии электромотора с номинальной мощностью 1 кВт можно кратковременно получать величины до 2–2,5 кВт. Но это возможно только при наличии подходящего контроллера управления. А чтобы избежать перегрева мотора, важно реализовать постоянный контроль температуры.
Программное обеспечение
Для подключения контроллера к компьютеру используется специальный кабель, который с одной стороны имеет разъём подключения к контроллеру, а с другой — USB-порт для подключения к ПК.
Текущая версия программного обеспечения позволяет настроить контроллер на работу с аккумулятором произвольной конфигурации, установить ограничение максимального батарейного и фазного токов, настроить защиту от перегрева мотора и самого контроллера.
Кроме этого, предусмотрены подробные настройки для датчика педалирования (PAS) и датчика момента (Torque), включая чувствительность сенсора.
Вопрос совместимости
Контроллер, созданный для использования с АКБ вольтажом 36 В, недопустимо подключать к батареям большего вольтажа. Вначале нужно проверить, рассчитаны ли на подобные нагрузки силовые транзисторы и конденсаторы, находящиеся внутри устройства. Возможно, придется заменить и резистор в делителе напряжения. Более гибкие в этом плане универсальные модели с расширенным диапазоном входного напряжения: 48–72 В, 24–100 В и т.п.
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.
Схема подключения
Контроллер для электроскутера, е-байка или электросамоката подключается в соответствии с прилагаемой к нему схемой. Главное – не спешить и внимательно разобраться с назначением проводов. Лучше всего покупать контроллер в комплекте с мотор-колесом, тогда их разъемы будут гарантированно совместимыми.