Smart electrical motorcycle

Rezumat-În lucrare se prezintă modul de funcționare a unei motociclete electrice echipată cu un motor de current continuu fără perii colectoare (motor brushess) de 24V,250W.Un alt aspect studiat în prezenta lucrare îl reprezintă monitorizarea capacități bateriei,a vitezei de rulare a motocicletei,a pulsului motociclistului și alte funcții “inteligente” cu ajutorul senzorilor si a unui microprocessor de tip ATmega 328P compatibil cu arduino uno și afișarea pe un ecran de tip LCD.

Cuvinte cheie-motor de current continuu fără perii,controller electric pentru viteză,arduino uno,display tip LCD

I.INTRODUCERE

Vehiculele electrice din categoria cărora fac parte și motocicletele electrice prezintă un interes tot mai ridcat atât pentru industrie cât și pentru consumator.Beneficiile pe care le prezintă pot depași neajunsurile cum ar fi prețul de achizție ridicat,timpul de încărcare și nivelul bateriei.Prețurile de achiziție vor scădea rapid pe măsură ce vor intra mai multe pe piață,iar tehnologia va rezolva problemele legate de timpii de încărcare.Performanțele actuale prezintă o gama de 300km+ și un timp de încărcare până la 30 de minute pentru o capacitate de 80%.Care sunt câteva din avantajele motocicletei electrice?

Putere și cuplu.Ceea ce caută motocicliști sunt motoarele rapide.Vehiculele electrice dețin recordul de vârf Pikes Peak pentru ambele:mașini și motociclete.Un motor electric are cuplu instantaneu de 100%,ceea ce înseamnă o accelerație rapidă.

Poluarea mediului înconjurător.Bineânțeles că motocicletele electrice nu scot fum și nu utilizează conbustibil neregenerabil limitat.Metodele de producție se înmulțesc,bateriile devin reciclabile și există multe surse de energie regenerabilă care poate fi folosită.

Sunetul produs.Daca majoritatea motocicliștilor adoră sunetul scos de motocicletă același lucru nu se poate spune despre membrii comunități care îl găsesc adesea enervant.Cele mai multe motociclete electrice sunt linistite,atât de liniștite încât unii spun că sunt un pic periculoase deoarece nu le poți auzi.

Mentenanță redusă.Motocicletele electrice nu au filter de aer,ulei,curele de transmisie,bujii,iar altele nu au nici ambreiaj sau cutie de viteză.Rezultă o economisire a timpului și a banilor pe reparații și întreținere.

II.CONTROLUL MOTORULUI BRUSHLESS

Motocicleta pe care am realizat-o este echipată cu un motor de curent continuu fără perii,cunoscut și ca motor comutat electronic.Acest motor este încastrat în roată,(eng.hub motor) și nu prezintă sistem de transmisie extern.

Motorul electric de curent continuu fără perii este un motor sincron alimentat cu curent electric prin intermediul unui invertor sau sursă de comutare care produce un curent electric de curent alternativ pentru a conduce fiecare fază a motorului printr-un regulator cu buclă închisă.Controlerul furnizează impulsuri de curent la înfășurările motorului care controlează viteza și cuplul motorului.

Motorul brushless pe roată este un motor electric care este încorporat în butucul unei roți și îl acționează direct.Câmpurile electromgnetice ale motorului pe roată sunt furnizate la înfășurările staționare ale motorului.Partea exterioară a motorului urmează sau încercă să urmeze aceste câmpuri ,întorcând roata atașată.Energia este transferată electronic într-un astfel de motor,eliminând contactul fizic între piesele staționare și cele mobile.Deși tehnologia motoarelor fără perii este mai scumpă,cele mai multe sunt mai eficente și mai durabile decât sistemele cu motor cu perii.[3]

Alimentarea și controlul motorului brushless îl realizez cu ajutorul unui controler electronic de viteză.Dispozitivul electronic de control al vitezei sau prescurtat ESC este un circuit electronic care conrolează reglează viteza unui motor electric.De asemenea poate oferi o inversare a sensului de rotație a motorului și o frânare dinamică.ESC-urile sunt de puteri diferite cu mai multe sau mai puține funcții și sunt utilizate pentru vehiculele electrice de diferite dimensiuni dar și în modelele controlate cu comandă radio.

Principiu de funcționare al controlerului.

Controlerul electronic al vitezei urmăreste un semnal de referințăal turației și variază viteza de comutare a unei rețele de tranzistoare cu efect de camp(FET).Prin reglarea cicului de funționare sau a frecvenței de comutatre a tranzistorilor,viteza motorului este schimbată.Sunt necesare diferite tipuri de comenzi de turație pentru motoarele de curent continuu cu periisau fără perii.În cazul defață când am un motor de curent continuu fără perii viteza motorului este variată prin reglarea cronometrări impulsurilor de curent livrate la mai multe înfășurări ale motorului.Faza corectă variază în funcție de rotația motorului ,care trebuie luată în considerare de ESC.Pentru detectarea acestei roații am utilizat detectoare magnetice bazate pe efectul hall(senzori hall).

ESC-ul utilizat are mai mulți pini conectori care au următoarele funcții:

a.alimentarea controlerului cu tensiune continua de la baterie

b.alimentarea motorului brushless cu tensiune alternative

c.posibilitatea de reglare a turației cu ajutorul unui accelerometru,care este în definitive un potențiomtru

d.posibilitatea de realizare a frânări dinamice atât pe nivel înalt cât și minim

e.o așa nimită funcție ”cruise” care redă posibilitatea de menținere a vitezei la un anumită valoare

f.posibilitatea de creștere a vitezei în trepte de viteză(3 trepte de viteză)

g.posibilitatea de încărcare a bateriei prin intermediul controlerului

h.funcța de ”autoînvățare”care ne ajută la calibrarea motorului pentru a avea o bună reglare a vitezei

i.posibiliatrea de inversare a sensului de rotire a motorului brushless

Calibrarea motorului este foarte importantă deoarece ESC-ul trebuie să cunoască valorile de minim și maxim a semnalului PWM pe care accelerometrul îl trimite.Pentru a calibra motorul de curent continuu fără perii se urmăresc următorii pași:

1.se setează accelerometru pe valoare maxima și se conectează funcția ”self-learning”

2.se întrerupe conexiunea bateriei și se conectează senzorul Hall

3.se reconectează bacteria și se așteaptă memorarea valori maxime

4.se deconectează accelerometrul și sere conecteaza apoi pe valoarea minima care este memorată

5.se deconectează funcția ”self-learning” și viteza se reglează din accelerometru.