Контроллер для велосипеда

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.

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.

Контроллер для электровелосипеда и электроскутера

Т.к. коллекторные двигатели и соответствующие контроллеры для электровелосипедов уже практически не применяются, в этой статье будут рассматриваться контроллеры для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC , PMSM). Такие контроллеры получили широчайшее распространение и контроллер для электровелосипеда купить проще простого.

Итак, зачем нужен контроллер? Во-первых он нужен для того чтобы электродвигатель, как внешний, так и мотор-колесо (далее МК) в принципе мог запуститься. Ведь у батареи два полюса – «плюс » и «минус », а у МК три фазных провода, и подключить, напрямую не получится. Контроллер создает вращающееся магнитное поле в обмотке статора, получая обратную связь о положении ротора либо по датчикам Холла, либо по противо-ЭДС (при управлении двигателями без датчиков). Во-вторых, контроллер обеспечивает управление двигателем: позволяет регулировать скорость вращения электродвигателя, обеспечивает торможение двигателем (рекуперация ). Контроллер работает по принципу понижающего преобразователя, и благодаря этому, фазный ток, протекающий по обмоткам электродвигателя, может значительно превышать батарейный ток, протекающий от батареи до контроллера. Именно контроллер определяет мощность, поступающую в электродвигатель, если у Вас есть МК номинальной мощностью 1кВт, то при «правильном » контроллере возможно кратковременно «вкачивать » до 2-2,5кВт мощности, при постоянном контроле температуры, разумеется.

Схема контроллера электровелосипеда

Обычно контроллер представляет собой алюминиевую коробочку с пучком цветных проводов. Иногда контроллер устанавливается в специальный бокс для контроллера электровелосипеда для защиты от внешней среды и с эстетической точки зрения. Схема контроллера электровелосипеда обобщенно выглядит так: внутри контроллера находится его сердце – управляющий микроконтроллер, понижающие преобразователи на 12В и 5В для питания микроконтроллера и периферии (ручки газа, датчиков Холла в МК) и силовые элементы – транзисторы, конденсаторы, токоизмерительные шунты.

Подключение контроллера электровелосипеда

С подключением контроллера электровелосипеда обычно не возникает проблем, но если Вы делаете это в первый раз, то вас может отпугнуть обилие разноцветных проводов. Если Вы купили комплект контроллер + мотор-колесо, то их разъемы должны совпадать, если нет, то общий принцип такой: толстые черный» -» и красный» +» провода подключаются к батарее (не перепутайте полярность!); три толстых провода, обычно синий + зеленый + желтый подключаются к соответствующим фазным проводам трехфазного электродвигателя; пучок из 5 тонких проводков черный + красный + синий + зеленый + желтый (питание и сигналы датчиков Холла) подключаются к соответствующим проводам МК; одиночный тонкий красный провод – «зажигание », при замыкании этого провода на» +» батареи контроллер включается; три провода черный + красный + зеленый (иногда белый) это ручка газа; с остальными проводами четкой системы уже нет, они могут быть различных цветов. В момент подключения контроллера к батарее может возникнуть «искра », даже могут подгореть разъемы, не пугайтесь, это заряжаются входные конденсаторы контроллера. Избежать этого можно кратковременно соединив контроллер и батарею через резистор в несколько десятков Ом или используя автомобильную лампочку, после зарядки конденсаторов можно будет соединить их напрямую.

Типы контроллеров для электровелосипедов

По типу обратной связи с двигателем контроллеры подразделяются на: предназначенные для работы с датчиками Холла; предназначенные для работы без датчиков; универсальные, способные работать как с датчиками Холла, так и без.

Контроллеры различаются по форме выходного сигнала: одни создают сигналы прямоугольной формы (так называемый меандр, такие контроллеры обычно дешевле),

другие могут создавать чистую синусоиду. Существует и промежуточный вариант «модифицированная синусоида», можно сказать сглаженный меандр, но такие контроллеры не пользуются популярностью.

При использовании меандровых контроллеров Вы получите немного большую скорость вращения, чем при использовании синусных, но за это придется расплачиваться повышенным шумом двигателя, возникающем из-за микровибрации обмоток двигателя под действием сигнала такой формы. При использовании синусного контроллера Вы будете наслаждаться тишиной, но немного потеряете в максимальной скорости при таком же напряжении батареи.

Контроллеры могут по-разному реагировать на сигналы ручки газа, в одних вы управляете скоростью, в других мощностью, или даже крутящим моментом.

Как выбрать контроллер для электровелосипеда?

На контроллере, как правило, имеется маркировка с основными его параметрами: номинальное рабочее напряжение, максимальный батарейный ток, иногда указывается номинальная мощность электродвигателя для которого этот контроллер предназначен. Например, если на контроллере имеется вот такая маркировка,

то это означает, что этот контроллер для бесщеточного электродвигателя номинальной мощностью 350Вт, предназначен для подключения к батарее номинальным напряжением 36В (максимальное напряжение около 44В); минимальное напряжение батареи, при котором контроллер отключится 31,5В; максимальный батарейный ток 25А. Датчики Холла должны быть расположены в электродвигателе через 60, либо 120 электрических градусов. Чтобы определить мощность контроллера нужно умножить максимальное напряжение на максимальную силу тока, в результате получим максимальную мощность контроллера, т.е. 44В*25А=1100Вт. Разброс по мощности контроллеров очень широк, для электровелосипедов обычно применяются контроллеры номинальной мощностью от 350-2кВт, для электроскутеров 1-4кВт, электромотоциклов 5-10кВт, электромобилей 10-50кВт и более.

Контроллер, предназначенный для работы с 36В батареей нельзя подключать к более высоковольтным батареям, сначала нужно вскрыть контроллер и убедиться, что установленные внутри силовые транзисторы и конденсаторы рассчитаны на такое напряжение, также может потребоваться замена резистора в делителе напряжения. Так что без опыта работы с паяльником лучше не экспериментировать. Существуют универсальные контроллеры с широким диапазоном входного напряжения, например 48-72В, или даже 24-100В.

Программируемые контроллеры и их функции

Все большую популярность набирают программируемые контроллеры, они соединяются с компьютером при помощи кабеля или со смартфоном/планшетом при помощи Bluetooth и, в зависимости от модели, позволяют изменять различные параметры: от величины батарейного и фазного токов до углов опережения фаз и ослабления поля.

При выборе контроллера стоит обратить внимание на наличие дополнительных функций: функция заднего хода, рекуперация, отдельный выход для питания фары и стоп-сигнала, наличие режимов выбора скорости / мощности, круиз-контроль и т.д.

Как купить подходящий контроллер для электровелосипеда или электроскутера?

Выбор контроллеров в настоящее время позволяет не бросаться на первые обнаруженные модели в интернете, а выбрать действительно именно то, что нужно. В отличие от обычных интернет-магазинов, предлагающих контроллеры есть продвинутые мастерские, позволяющие дополнительно вывести провода из контроллера под необходимые вам функции. Большинство печатных плат контроллеров имеют максимальный функционал, но изначально при поставке он выводится не весь. Допустим, может быть отключена рекуперация или не выведен задний ход или круиз-контроль. Эти и многие другие функции можно вывести сразу при покупке контроллера по приемлемой цене. В дополнение можно сказать, что существуют различные ценовые линейки контроллеров. В Москве представлены контроллеры, начиная от контроллеров для внутреннего Китайского рынка выполненные по схеме дешево и сердито, предназначенные для того чтобы ехать, они как в основном двух режимные, способные работать как с датчиками Холла, так и без них. Далее идут экспорные китайские контроллеры с подключаемыми дисплеями и беспроводным управлением и немецкие и американские контроллеры, представляющие линейку дорогих контроллеров электровелосипедов.

Назначение контроллера для электровелосипеда, устройство, принцип работы

В каждом велосипеде электрическом обязательным элементом является контроллер, отвечающий за работу двигателя.

Технический прогресс способствовал созданию современных его видов, которые коренным образом отличаются от предшественников, напоминавших массивный реостат. В них нет движущихся частей, а передача к мотору электроэнергии регулируется длительностью поступающих импульсов.

Как работает котроллер

В основном это устройство предназначено для подачи на мотор-колесо поступающей от батареи аккумуляторной энергии. Магнитное поле, создаваемое током, протекающим по обмоткам, отталкивает и притягивает магниты ротора, что приводит колесо в движение. Основная задача контроллера — управление частотой вращения двигателя велосипеда. Но у него есть другие дополнительные функции, которые можно разделить на:

• Регулирование скорости вращения двигателя.
• Управление крутящим моментом.
• Защита двигателя.

Контроллером принимается сигнал от ручки акселератора. На основе принятой информации, осуществляет регулирование скорости вращения двигателя. Быстро раскручивая двигатель, очень важно, чтобы также быстро его можно было, при необходимости, остановить. Чтобы двигатель служил дольше, требуется плавное и мягкое торможение, методом изменения длительности импульсов, что входит также в функции этого прибора. Очень полезно иметь возможность реверса, т.е. обратного хода. Более совершенные модели этих приборов имеют возможность подачи на мотор напряжения противоположной основной полярности, обеспечивая тем самым оптимальный режим изменения вращения двигателя. Регулирование заднего хода, для обеспечения безопасности, происходит на низких оборотах.

Очень важно для любого велосипеда с электромотором, чтобы контроллер мог определять уровень напряжения в батареях и, при его падении ниже порогового значения, мог отключить двигатель от питания. Пороговым значением считается величина 87,5%. В моделях современных, наиболее продвинутых, порог отключения можно настроить под конкретный тип батарей, используемых в велосипеде, защитив их, таким образом, от чрезмерной разрядки.

Следить за температурой контроллер может благодаря установленному в нем термодатчику, чем предотвращает в электросистеме велосипеда токовую перегрузку.

Помимо мотор-колеса к нему подсоединены и все другие комплектующие велосипеда, для подключения которых предназначены высококачественные многожильные соединительные провода, защищенные силиконовой термостойкой изоляцией.

Ряд важных параметров, таких как, например, напряжение батарей, максимальный рабочий ток и пр., определяют с какими аккумуляторами и электрическими моторами могут работать контроллеры.

Универсальный контроллер «Volta bikes»

Можно ли отремонтировать контроллер?

Одной из немногочисленных поломок, которая может случиться с электрическим велосипедом, является выход из строя этого элемента. Что рекомендуется предпринять в этом случае?

Прежде всего, сняв контроллер, нужно определить, подлежит ли он ремонту, что легко сделать, просто взглянув на них: внешний вид подскажет, какая деталь требует замены. Если ремонт возможен, нужные запчасти спросить можно в магазине велотехники или на радиорынке.

Если отремонтировать контроллер уже не представляется возможным, его придется заменить. Сделать это можно, вновь-таки, посоветовавшись с продавцами этого транспорта, потому что, даже при внешней схожести прибора и совпадении разъемов, предназначенных для подключения соответствующих компонентов, контроллеры, выпущенные различными производителями, по- разному могут быть «прошиты». Касаться различия могут и других показателей. Чтобы получить максимальный коэффициент полезного действия двигателя, нужен штатный контроллер, предназначенный для работы с ним или же универсальный, рассчитанный на напряжение 24, 36, 48 V и мощность, лежащую в пределах 200-1000 Вт. Приятным моментом является то, что их стоимость практически одинакова.

Контроллеры: стандартный (штатный) и универсальный

Универсальные Volta bikes внешне незначительно отличаются от штатных, в которых на мотор питание подается по окрашенным в желтый, зеленый и синий цвета проводам. В ремонтном же – они все зеленого одинакового цвета. Здесь не имеет значения порядок их подключения из-за того, что настройки отсутствуют до момента подключения к двигателю

Стандартный контроллер и универсальный

Два провода дополнительных синего цвета, имеющиеся в ремонтном варианте Volta bikes, могут быть соединены вместе при помощи одноконтактного разъема. Они служат для настройки фазировки. После установки на велосипед этой важной детали, к ней подключают все компоненты электронные. Затем несколько секунд проводки замыкают. Как только напряжение подано на мотор-колесо, оно должно самостоятельно сделать несколько оборотов. Если правильно сделано все, то так и произойдет. Теперь синие провода нужно рассоединить, поскольку они уже не нужны. Прибор к работе готов.

Как выбрать и установить контроллер для электровелосипеда самостоятельно

Электрический велосипед предполагает наличие в своей конструкции контроллера, регулирующего работу двигателя. Техническое развитие области позволило создать новые виды устройства, которые не только лучше выполняют свою функцию, но и занимают гораздо меньше места. Агрегат исключает наличие движущихся частей, а команды к электромотору передаются при помощи импульсов. В статье ниже расскажем о контроллере и его функциях. Опишем процесс выбора и подключения.

Что такое контроллер для электровелосипеда

Контроллер – это сложное устройство, которое выполняет следующие задачи:

• осуществляет преобразование постоянного напряжения аккумуляторов в трехфазный ток для электрического колеса;
• производит регулировку мощности двигателя, в зависимости от силы нажима на ручку газа;
• защищает двигатель.

Обратите внимание! Дополнительно, на некоторых моделях велосипедов, осуществляется обратное преобразование в момент торможения. Эту функцию обеспечивает наличие режима рекуперации и специальных тормозных ручек.

Внешне контроллер выглядит как металлическая коробочка с множеством выходящих наружу проводов. Последние соединяются с ручками управления на руле, аккумулятором, мотор-колесом, датчиком холла и бортовым компьютером.

Во время самостоятельной сборки электровелосипеда часто наблюдается типичная ошибка – контроллер размещается в непроветриваемом чехле. Во время своей работы он сильно нагревается, что может привести к оплавлению проводов и контактов, а также полной поломке устройства.

Принцип работы контроллера

Информация на устройство поступает от ручки газа. Контроллер считывает данные и на их основе изменяет скорость вращения двигателя. Для увеличения срока службы агрегата, при торможении требуется плавное снижение длительности импульсов. Также полезной функцией контроллера выступает возможность включения заднего хода.

Продление жизненного цикла работы батарей требует исключения возможности глубокого разряда. Пороговый показатель заряда вшивается в контроллер и по его достижению производится отключение электромотора.

Устройство следит за температурой в системе, что исключает токовую перегрузку. При подборе контроллера важно учитывать такие показатели, как напряжение батарей, максимальный рабочий ток и пр.

Принцип работы электровелосипеда

Благодаря входящему в состав электрическому мотору, на таком велосипеде обеспечивается движение без участия ездока. Другими словами, не приходится крутить педали. Также электропривод позволяет легче преодолевать подъемы и горки, быстрее набирать скорость при разгоне.

Колеса двигаются за счет установленного электромотора. Особенно распространены модели с мотор-колесом – бесколлекторной машиной постоянного тока. При нажатии на педаль газа контроллер запускает мотор и регулирует его работу. Питание обеспечивают аккумуляторные батареи, и чем больше их емкость, тем дольше велосипед может двигаться на электрической тяге. Устанавливаются батареи на раму или багажник.

Не обходится современный велосипед и без велокомпьютера, отображающего оставшийся заряд, скорость движения, состояние батарей и прочие важные параметры.

Схема контроллера электровелосипеда

Внутри корпуса контроллера находится плата с конденсаторами, транзисторами, токоизмерительными шунтами и управляющим микропроцессором. Также там располагаются преобразователи на 12В и 5В, которые обеспечивают подачу питания на микроконтроллер и периферию (ручки, датчик Холла).

Найти схемы отдельных моделей можно в интернете. Они подразделяются на электрические и принципиальные. Разобраться с обозначениями и расположением элементов сможет только человек с соответствующими знаниями.

При подключении устройства к электровелосипеду следует учитывать распиновку контроллера. Если мотор-колесо и управляющий агрегат приобретались в комплекте, то разъемы будут совпадать и проблем не возникнет. В противном случае необходимо установить соответствие цвета провода тому или иному компоненту байка.

Обычно красный и черный провод подаются на «+» и «-» аккумулятора соответственно. Толстые кабеля синего, зеленого и желтого цвета соединяются с трехфазным электродвигателем. Тонкие пять проводков идут к МК. Отдельно выделенный красный провод используется для «зажигания» – при его замыкании с плюсом аккумулятора происходит включение контроллера. Группа из черного, красного и зеленого цвета соответствует ручке акселератора. Для остальных проводов четкой схемы нет – все зависит от конкретной модели.

Выбор контроллера и его виды

Разделение устройств происходит по нескольким критериям. Так, по типу обратной связи они бывают:

• предназначенные для работы с датчиком Холла;
• работающие без него;
• универсальные.

Второе разделение – тип выходного сигнала:

1. Сигнал прямоугольной формы (меандр), используется в более дешевых моделях. Позволяет получить большую скорость вращения, но повышает шум работы двигателя.
2. Сигнал в виде синусоиды. Скорость меньше, зато полностью отсутствует звук вращения мотора.

Зачастую контроллер для электровелосипеда имеет маркировку или наклейку, которые обозначают его основные параметры:

• номинальная мощность электродвигателя;
• минимальное и максимальное напряжение аккумулятора;
• расположение датчика Холла в электродвигателе: через 60 или 120 градусов.

Сопоставив цифры с имеющимся в наличии мотор-колесом, можно определить подходящую модель контроллера. Также следует вычислить его мощность: умножить максимальную силу тока на максимальное напряжение. Диапазон мощности контроллеров широк. Распространены универсальные модели на 350-2000 Вт.

Важно! Следует понимать, что контроллер, изготовленный для 36В батареи, нельзя подключать к более мощным аккумуляторам. Важно проверить параметр входного напряжения перед монтажом. Чтобы не столкнуться с проблемой несовместимости, рекомендуется приобретать универсальные модели, которые работают с диапазонов 48-72В или 24-100В.