Колесо с мотором для передвижения: Комплект мотор-колесо 3000 Вт для электровелосипеда: продажа, цена в Казани. мотор-колеса от «Интернет-магазин «motorkolesa»»

Содержание

Что лучше, переднее мотор-колесо или заднее? Об электровелосипедах

Если вы планируете оснастить свой велосипед электроприводом или купить электровелосипед, прежде всего вам нужно выбрать оптимальный привод мотор-колеса. В зависимости от конфигурации, электроколесо можно крепить на переднюю или заднюю ступицу. У каждого варианта привода есть свои достоинства и недостатки, а выбор оптимального варианта зависит от особенностей велосипеда и его предстоящего использования, стиля езды, индивидуальных предпочтений и других факторов.

Поскольку ступичный электродвигатель утяжеляет колесо, при выборе типа привода необходимо определиться, какой вариант предпочтителен для вас в плане комфорта передвижения. Примите во внимание размеры и мощность подходящего электродвигателя, планируемое расположение аккумуляторной батареи и распределение нагрузки. Чтобы уравновесить переднее электроколесо, аккумулятор обычно устанавливают на багажник, а при использовании заднего мотор-колеса АКБ традиционно размещают в треугольнике рамы.

Переднее мотор-колесо для электровелосипеда

Преимуществами передней установки ступичного электродвигателя являются:

  1. Простота монтажа – колесо спереди снимается, и вместо него устанавливается заспицованный в обод электродвигатель. Регулировщик скоростей и трансмиссия при этом не затрагиваются. Электроколесо крепится шайбами и гайками. Затем фиксируются рычаг газа, тормоза и другие комплектующие, устанавливаются контроллер и АКБ. В завершение, регулируются тормоза, и аккуратно закрепляются проводки.
  2. Универсальность – передние ступичные двигатели подходят к велосипедам всевозможных модификаций.
  3. Получение практически полноприводного средства передвижения – с передним электрическим и задним педальным приводом.
  4. Безупречная балансировка веса – при расположении электромотора впереди и батареи на багажнике. При удачном распределении массы обеспечивается максимальная эффективность торможения. Это особенно ощутимо, когда велосипед с передним мотор-колесом используется для езды по скользкой заснеженной поверхности.
    Существенный перевес, наоборот, приводит к непредсказуемому поведению транспортного средства.
  5. Достижение увеличенных значений крутящего момента.
  6. Возможность визуального контроля работы мотор-колеса и своевременной остановки при выявлении очевидных отклонений в его работе.

Среди недостатков переднего электропривода можно выделить затрудненный прокат по бездорожью, что особенно ощутимо на малых скоростях. Это связано с тем, что именно на переднее колесо приходится встречный удар при езде по кочкам и другим препятствиям. Также дискомфорт ощущается при разгоне и езде в гору – из-за динамической разгрузки велосипеда. Поэтому отвечая на вопрос «Что лучше, переднее или заднее мотор-колесо?», можно сделать вывод, что для горной или холмистой местности и бездорожья предпочтительна установка мотора сзади, а для передвижения по ровной трассе – спереди.

Впереди устанавливаются электромоторы различной мощности – от 250 до 1000 Вт. Но с повышением мощности возрастает нагрузка на раму. Вилки же у многих велосипедов недостаточно прочны для установки мощных двигателей и требуют усиления фиксирующим крепежом. Иначе велик риск деформации и разрушения дропаутов вилки под действием сильного крутящего момента.

Заднее электро-колесо для велосипеда

Преимуществами установки ступичного электромотора сзади выступают:

  1. Максимально надежное крепление – без дополнительных внешних фиксаторов.
  2. Возможность установки мощного двигателя без использования дополнительного фиксирующего крепежа.
  3. Меньшая подверженность электродвигателя воздействию влаги и загрязнений – благодаря частичному прикрытию дисковым тормозом и кассетой звезд.
  4. Прекрасная динамика разгона, комфорт передвижения по холмистой местности, уверенное преодоление подъемов, эффективное сцепление с поверхностью.
  5. Высокая проходимость по снежному покрытию и рыхлому грунту.

К недостаткам установки электродвигателя на заднюю ступицу относится более сложный монтаж – дополнительно крепятся тормозные диски, кассета или трещотка со звездами и остальные элементы трансмиссии. Еще один недостаток – при заносе на дороге управлять заднеприводным электровелосипедом сложнее, чем переднеприводным. Обычно тяжелое заднее мотор-колесо для электровелосипеда используется в сочетании с аккумулятором, размещенным в велосумке или водонепроницаемом боксе в треугольнике рамного каркаса. Это позволяет равномерно распределить вес и улучшить управляемость.

О том, как переделать велосипед в электровелосипед и сделать поездки более легкими и комфортными, читайте здесь.

 

Отличие редукторного мотор-колеса от прямого привода.

Нас очень часто спрашивают, какое мотор-колесо лучше, редукторное или с прямым приводом. Однозначного ответа мы не дадим, так как у каждого из этих двух типов мотора есть свои преимущества и недостатки. Для кого-то важным покажется одно, для кого-то другое.

Чтобы сэкономить ваше время — напишем краткую выдержку:

  • Если вам нужна скорость выше 30 км/ч, то вам нужно мотор-колесо с прямым приводом, мощностью 500 Вт и более, но при этом готовьтесь к тому, что выключенный мотор будет оказывать небольшое сопротивление при езде, а если захотите уверенный подъем в гору, то мощность должна быть 1500 Вт и более.
  • Если вас устроит скорость до 30 км/ч, то вам подойдет редукторное мотор-колесо 350 Вт, при этом вы получите уверенный подъем в гору, отсутствие сопротивления при езде с выключенным двигателем, а также малый вес и габариты мотора. Если вас это устроит, то минусы редукторного мотора уже несущественны.
  • Оба мотор-колеса безщеточные.

  Редукторное мотор-колесо 250-350 Вт.

  Для начала вкратце расскажем что такое редуктор и зачем его устанавливают в мотор электровелосипеда. Редуктор — это устройство, которое увеличивает крутящий момент мотор-колеса, но при этом снижает максимальную скорость движения до 30 км/ч. То есть заезжать на горку будет легко, но на прямой дороге скорость будет невелика. Это то же самое, как ехать на автомобиле на первой-второй передаче. У мотор-колеса с прямым приводом такой же крутящий момент будет доступен при мощности 1500 Вт.


  Редуктор состоит из планетарной передачи с тремя пластиковыми шестернями внутри. Срок службы этих шестеренок зависит от режима эксплуатации и в среднем составляет 6-9 тыс.км. Замена шестеренок — дело несложное, занимает 1-2 часа, а их стоимость можно узнать здесь. Есть модификации со стальными шестернями, но это редкость, так как такие моторы довольно шумные.



  У редукторных мотор-колес отсутствует сопротивление при езде с выключенным мотором. Иначе говоря, если у вас сядет аккумулятор, то вы сможете ехать как на обычном велосипеде. Хороший накат обеспечивается наличием обгонной муфты, которая механически отсоединяет мотор от колеса, её можно сравнить с трещоткой на заднем колесе велосипеда — когда вам нужно, вы начинаете крутить педали и передавать крутящий момент на колесо, но колесо не может обратно передать свой крутящий момент на педали. Обратная сторона этого преимущества — невозможность рекуперации, то есть вы не сможете тормозить двигателем и заряжать батареи.

  Следующая отличительная черта редукторного мотор-колеса — это компактность и малый вес. Многие даже не будут подозревать, что у вас электровелосипед, так как мотор в колесе будет чуть-чуть больше в диаметре чем втулка. Это опять-таки объясняется наличием редуктора внутри.

  Большинство редукторных мотор-колес обладают максимальной мощностью 350 Вт, чуть реже 500 ватт, но не более. Это является относительно отрицательной стороной такого типа мотор-колес, так как далеко не всем нужны более мощные моторы.

  Также стоит отметить низкий уровень шума у редукторных мотор-колес, они практически бесшумные. Не сказать что прямой привод шумит, но все-таки он немного громче работает, чем редукторное мотор-колесо.

  Ну и напоследок про цену… Редукторное мотор-колесо стоит дешевле чем мотор-колесо с прямым приводом.

Мотор-колесо с прямым приводом (безредукторное).

  У такой конструкции есть две основные части — ротор и статор. Ротор — это ось колеса с обмотками, она неподвижна и жестко закреплена к раме велосипеда. Статор — это втулка колеса с мощными постоянными магнитами, к которой закреплены спицы и обод, она подвижна. Такая конструкция крайне надежна и проста, так как в ней нет трущихся частей, кроме подшипников. Это классическая схема трехфазного двигателя переменного тока, только в ней статор вращается вокруг ротора.




Преимущества такого мотор-колеса:

  • Надежность и простота конструкции
  • Возможность тормозить двигателем (рекуперация)
  • Большая мощность до 5000 вт
  • Скорость передвижения до 100 км/ч
  • КПД выше за счет отсутствия редуктора

Недостатки:

  • Небольшое сопротивление при езде с выключенным мотором. То есть если у вас сядет аккумулятор, то крутить педали будет чуть-чуть тяжелее, чем на таком же велосипеде без мотора. Это сопротивление сравнимо с легким встречным ветерком.
  • Большие габариты и вес мотора
  • Мотор-колесо с прямым приводом дороже редукторного при одинаковой мощности.

Итог: если вам нужна хорошая скорость от 30 км/ч — выбирайте прямой привод. В остальных случаях стоит отдать предпочтение редукторному мотор-колесу.

Мотор колеса от 22500 руб.

Наш интернет-магазин предлагает мотор-колёса для электробайков и другие комплектующие по доступным ценам. У нас в продаже есть инструменты, аксессуары, расходные элементы для различных моделей питбайков и мотоциклов. Любой товар мы доставим в ваш город курьерской службой.

Мотор-колесо представляет собой устройство для перемещения на скутере, велосипеде и другом подобном транспорте, но оснащённое электродвигателем. Здесь не применяется дополнительный механизм передачи мощности от двигателя к колесу.Эти элементы, включая трансмиссию, составляют единое целое.

Колёса с тяговым электродвигателем появилось еще в конце XIX века.  Разработчики проводили различные испытания и усовершенствования конструкций, создавали интересные варианты электроколёс: со щёточно-коллекторным двигателем и магнитами, двойным мотором в ступице педального колеса и т. д.

В наши дни мотор-колёса стали востребованы с развитием современных технологий. Ступичные электрические двигатели используются в скутерах и велосипедах. Усовершенствование АКБ с изобретением регистрации и датчиков определения крутящего момента вызвало рост популярности электромотоциклов и электровелосипедов.

Конструкция, созданная в конце XX века, является самой доступной и известной. Разработка принадлежит российскому учёному, который несколько лет занимался внедрением своего изобретения – импульсно-инерционного электрического мотор-колеса.

Особенности конструкции

Агрегаты могут иметь разную мощность и подразделяются на варианты с редуктором и без (прямой привод). Редукторные моторы лёгкие, встраиваются во втулку переднего или заднего колеса. Они подходят тем, кто хочет максимально снизить вес своего транспорта. У обоих вариантов принцип работы одинаковый: в статоре создаётся вращающееся магнитное поле, которое заставляет крутиться ротор. Безредукторные мотор-колёса подходят для длительных и интенсивных поездок.

Для постоянного вращения двигателя необходима последовательная подача импульсов напряжения в определённый момент. Чтобы его выявить с высокой точностью, в статоре устанавливаются три датчика Холла, реагирующие на магнитное поле. Скорость вращения такого колеса зависит от нажатия ручек газа и тормоза. Мощность агрегата составляет от 250 до 5 000 W и более.

Обычный велосипед легко переоборудуется в электрический при замене колеса. При езде, особенно при поднятии на высокую горку, мотор-колёса облегчают усилия нажимания на педали. Надо учитывать, что установленный двигатель не заменяет полностью силу человека, а помогает ему в разных случаях, например, при сильном встречном ветре и большом весе ездока.

Выбор устройств

Мотор-колёса имеют недорогую стоимость. Они экономичны и бесшумны в движении, значительно улучшают скоростные показатели байка. Изделия отличаются разными техническими характеристиками.

Мотор-колёса классифицируются по таким параметрам:

  • мощность двигателя, напряжение, эффективность;
  • диаметр обода, масса, материал изготовления;
  • тип привода и особенность установки;
  • максимальная скорость, допустимая нагрузка.

При затруднении в выборе можно проконсультироваться с нашими специалистами, которые могут с приобретением любых аксессуаров.

Преимущества мотор-колёс прямого привода:

  • способность обеспечить максимальную скорость;
  • высокий КПД;
  • медленный износ узлов благодаря простой конструкции.

Такой тип выбирают, когда необходима увеличенная скорость, поездка часто проходит по местности с разной крутизной склона.

Достоинства редукторных мотор-колёс, в отличие от предыдущих:

  • меньший вес привода;
  • экономия энергии;
  • меньшие размеры двигателя;
  • увеличенная тяга.

Такой тип рекомендован для электробайка, если не планируется развивать скорость более 25–30 км/час, а местность в основном ровная.

У нас вы можете заказать мотор-колёса различной мощности с требуемыми техническими характеристиками. Мы предлагаем покупку электроколёс в Москве в магазине питбайков. В этом случае вы можете забрать комплектующие самостоятельно или заказать доставку по указанному адресу в любой город России.

Мотор колесо

Мотор-колесо – это собственно и есть мотор, приводящий в движение электровелосипед.

Представляет собой электрический мотор для велосипеда, позволяющий быстро передвигаться за счет электроэнергии. Мотор-колесо позволяет кардинально изменить концепцию велосипеда, превратив его в персональное электрическое средство передвижения, дающее свободу и возможность получения острых ощущений. 

Мотор-колесо просто в установке и надежно благодаря продуманной конструкции. Оно практически бесшумно и экологически чисто.  

Конструкция мотор колеса.

Существует два вида мотор колес. Мотор-колесо с прямым приводом «DirectDrive» и редукторные колеса.

DirectDrive:

Колеса с прямым приводом являются электромоторами, не имеющими щеток, как в обычных коллекторных двигателях, что обеспечивает их долговечность и простоту в обслуживании. Такие колеса, как правило, имеют высокую мощность, прочность и хороший КПД.  При приложении достаточного напряжения велосипеды на таких моторах могут развивать скорость свыше 100км\ч. Конструкция «DirectDrive» мотор-колеса позволяет осуществлять рекуперативное торможение двигателем с возвращением некоторого количества энергии обратно в аккумулятор.

DirectDrive проигрывает редукторным моделям большим весом и размером. А также сопротивлением вращению на скорости более 15 км\ч.

Редукторные мотор колеса.

Этот вид колес отличается легким весом, отличным накатом, отсутствием явления самоиндукции на скоростях более 15 км\ч. Маленький размер этих моторов делает их практически незаметными в конструкции электровелосипеда.

К минусам относится: небольшая мощность, отсутствие возможности рекуперативного торможения. Так же они являются более «хрупкими» и менее износоустойчивыми из-за применения в их конструкции пластиковых шестерней. Устанавливаются в основном в велосипеды, скорость которых не превышает 40 км/ч.

Выбор типа колеса зависит от целей, для которых собирается электровелосипед. Если это прогулки по ровной дороге в городских условиях на небольших скоростях и вам при этом важен вес велосипеда, стоит использовать  легкие литьевые аккумуляторы и редукторные мотор-колеса.

Если же вам ближе езда по пересеченной местности,  и скорость от которой захватывает дух, динамичное ускорение и уверенность в прочности конструкции вашей электро-механического велосипеда  – ваш выбор DirectDrive.

Компоненты электровелосипеда: мотор / Хабр

Приветствую снова!

Поскольку предыдущее моё малое эссе было воспринято в целом позитивно, хочу поделиться некоторыми накопленными в процессе чтения форумов, знаниями, касательно электровелосипедов.

В сией статье хочу поделится тем, какие виды приводов используются в электровело, их плюсы, минусы, и особенности.

Надеюсь, это кому то покажется интересным. Обозревать буду только трехфазные двигатели постоянного тока — ибо остальные не исследовал, да и относительно редки эти остальные
в наше время.

Итак, начнём:

По большому счёту приводные элементы электровелосипедов можно рассортировать в 3 вида:

  1. Каретный электродвигатель, электродвигатель с центральным расположением.
  2. Редукторное мотор-колесо (geared hub motor).
  3. Моторколесо с прямым приводом (директ-драйв).

Начнём с номера первого: мид-драйв, центральный.

Оно, кстати, довольно популярно в брендовых всяких европейских электровелосипедах.

Находится вблизи каретки (педалей) велосипеда, через цепной привод, и механизм передачь,
если на велосипеде такой есть, вращает заднее колесо.

Плюсы: если велосипед с передачами — широкий диапазон оптимального применения за счёт этих самых передачь — можно и хорошую тягу на малых оборотах получить, и высокую скорость.

Минусы: цепь и звёзды становятся расходником, если по пути порвёте цепь, или погнёте петух, или ещё как-то сломаете цепную передачу — домой будете возвращатся пешком толкая свой транспорт.

Алсо невозможен полнопривод с использованием одного мотора.

Номер второй: Редукторник, geared

Электродвигатель расположен внутри ступицы колеса, там же расположена зубчатая понижающая планетарная передача, которая даёт электродвигателю вращаться с большими оборотами, чем обод колеса.

Шестерёнки обычно из пластмассы.

Есть механизм передающий момент в системе колесо-мотор только в одном направлении — при тяге от двигателя (фривил, обгонная муфта).

В случае, когда передача идёт в обратном направлении, происходит разьеденение системы, таким образом при накате, либо движении от педалей, электромотор не вращается, и тем самым не затрудняет вращение колеса.

Тут слева — директдрайв, справа — редукторник:

редукторный мотор:

Плюсы: Лучшее кпд в широком диапазоне скоростей относительно директдрайва, лучшая тяга на малых скоростях и старте, меньший расход энергии на километр пробега, меньшие размеры и вес, отсутсвие сопротивления движению при езде от педалей.

Минусы: отсутствие возможности использовать рекуперацию, слабое место в виде пластиковых шестеренок, при срезании зубьев каковой, либо порче обгонной муфты в пути, добираться придётся педалируя.

Номер третий: директдрайв

Самая, вроде, надёжная система за счёт минимизации лишних деталей — чистый электродвигатель, ротор сидит на оси и неподвижен относительно вилки, статор вращается вместе с колесом.

Плюсы: минимум лишних деталей, возможна рекуперация, легкое достижение высоких скоростей.

Минусы: относительно большой диаметр и вес, низкое кпд при малых скоростях.

Теперь про общие вопросы, связанные, в основном таки с моторколёсами, ибо миддрайв меня не интересует, так что я по нему не очень интересовался.

Итак, в целом — редукторное моторколесо более тяговитое и более экономичное.

Директдрайв — более скоростной, так что если хочется ездить на скоростях 40 — 50+, то скорее стоит присматриваться к директдрайвам.

Также у директдрайва посредством контроллера можно реализовать режим рекуперации — перевод электродвигателя в режим генератора с запасанием выработанной энергии обратно в аккумуляторную батарею.

Эффект от подзарядки аккумулятора рекуперацией достаточно мизерный — порядка увеличения на 2-3 процента пробега, плюс ещё там есть ньюансы в виде больших токов зарядки, и того, что заряжать литиумный акб при температурах ниже +5 цельсия — это убивать его (относится и к мобилам и прочим бытовым девайсам на литий-ионе и литий -полимере, кстати), но зато его можно использовать в качестве тормоза, и таким образом экономить тормозные колодки.

Кстати, в «большом электротранспорте», в виде, к примеру, электропоездов ЭР2Т, рекуперативное торможение точно так и используется — до скорости порядка 25 кмч поезд тормозит чисто введением тяговых электродвигателей в режим генераторов, отдавая выработанную электроэнергию обратно в контактную сеть.

Для экономичного вождения много полезнее минимально пользоватся торможением, и максимально — накатом — то есть видя красный сигнал светофора, к примеру, не переть прямо до него на газу, а метров за 300 закрыть газ, и накатом двигатся, чтобы к приезду к светофору иметь скорость не более 10-15 кмч.

Что ещё: скорость езды.

Один из наиболее частых вопросов новичков — как быстро мой велосипед будет ехать на электроприводе?

Это прямо зависит от четырёх вещей:

1. Обороты холостого хода мотор-колеса при номинальном напряжении:

Нормальный продаван их либо указывает, либо их можно из него выбить.

У моего моторколеса, к примеру, это 310 RPM при 48V. При замере китайским тахометром,
оказалось 305 оборот в минуту при питании от 4 последовательно соединённых свинцовых акб по 12 вольт (примерно 50 вольт фактически) на вывешенном колесе — приемлемо.

Не забывайте, что это обороты мотор-колеса без нагрузки, это важно!

2. Диаметр обода колеса. Понятно, что чем больше окружность колеса, тем больше будет фактическая скорость при равных оборотах.

Формула для расчёта: окружность колеса в миллиметрах / 1000 * (обороты мотор-колеса /60) = скорость в метрах в секунду. Для километров в час умножить на 3.6, для получения финальной прогнозируемой скорости — всё это ещё поделить на 1.2, ибо обороты под, даже вполне посильной нагрузкой, будут ниже, чем без нагрузки (приблизительно на 20 процент, да).

3. Соответствие мощности к сопротивлению движению.

Если у вас расчётная скорость получилась 50 кмч, для достижения и поддержания таковой скорости мотор должен будет развивать мощность порядка киловатта, или 1000 ватт.

Если ваш мотор будет развивать мощность в 500 ватт, то из за сопротивления вращению он не сможет достичь своих максимальных оборотов, понятно, и вы будете довольствоватся максимальной скоростью в 37 кмч вместо 50 — при этом мотор ещё будет довольно сильно греться из за перегрузки, если вы на такой скорости будете ездить на до конца выкрученной ручке газа.

4. Напряжение питания.

При покупке моторколеса, к нему указывается номинальное напряжение питания — к примеру, 48 вольт.

Но напрямую такие двигатели никто не питает — они управляются контроллером, который получает от аккумуляторной батареи однофазное постоянное напряжение, и преобразует его в трехфазное «вращающееся», для питания мотор-колеса.

Так вот, не обязательно питать моторколесо контроллером и батареей на указанное напряжение.
Вы можете питать 48-вольтовый мотор батареей и контроллером на 36 вольт.

Или на 24, или на 60 вольт — при этом скорость вращения мотор-колеса на полном газу будет соотвественно 0.75, 0.5, или 1.25 от номинальной.

То есть, вы вполне можете регулировать максимальную скорость в некоторых пределах чисто изменением напряжения аккумуляторной батареи и контроллера.

Есть контроллеры на двойное напряжение — например, на 36/48 вольт, или на 48/60 вольт.

Также важный параметр контроллеров применительно к электродвигателю — это его ампераж, через который может быть установлена максимальная мощность достигаемая мотором, который он питает — например, 36v 17A = ~ 612 watt, 60V 25A =~ 1500w

Дело в том, что указанная на моторколесе «мощность в ваттах» — это скорее рекомендуемая долговременная, при которой он не перегреется, и при которой гарантируется его долгая и счастливая жизнь.

А так-то на 250 ватт мотор можно и 500, и 800 ватт, и даже киловатт подать — понятно, это в долговременной преспективе может не понравится пластиковым шестерёнкам, или фривилу, но считается что двух — трехкратное форсирование большинство моторколёс переносит относительно хорошо.

Впрочем — контроллеры достойны отдельной статейки, по этому в эти дебри сейчас углублятся не будем.

Что ещё важно — усилители дропаутов (torque arm).

В силу того, что рама обычных велосипедов не предназначена на сопротивление оси колёс на скручивание, особенно, в случае алюминиевой вилки / рамы, крайне рекомендуется принимать меры против проворачивания оси мотор-колеса.

Дело в том, что согласно чему-то там любое действие рождает противодействие.

Мотор-колесо крутит обод, опираясь на ось, то есть ось колеса у неё как точка опоры, которую она при этом пытается провернуть в другую сторону.

Если пазы вилки этот момент не выдерживают, они ломаются, как следствие — колесо уезжает отдельно, велосипед на скорости перьями вилки втыкается в асфальт. К чему это приводит — надеюсь, обьяснять не надо, поломки костей и даже морг в результате — вполне вероятны.

Удачи в электрификации, друзья!

ПС что-то глаза у меня тут недобрые — впервые сам это, на большой картинке, заметил…
но вообще то я белый и пушистый, если рано с утра на работу не надо ехать…:D

Моноколесо. Устройство и виды. Как работает и как выбрать — Электросам.Ру

Моноколесо называют индивидуальный электрический транспорт для одного человека массой до 120 кг. Его еще называют электроколесом, моноциклом, унициклом и даже электровелосипедом. Это современный оригинальный вид средства передвижения в виде одного колеса с подножками для ног человека. Это средство передвижения является молодежным «внедорожником», так как на таком моноцикле можно передвигаться не только по хорошему асфальту, но и по траве, грунтовой дороге и даже песку и снегу.

С точки зрения экологии моноколесо не вредит природной среде, так как для его работы не нужен газ, бензин или какое-либо другое топливо. Чтобы привести в действие моноколесо, достаточно накопленной электрической энергии аккумуляторной батареи, которая способна заряжаться от бытовой розетки. Такой уницикл подходит для людей, борющихся за экологию Земли, и не желающих приобретать автомобили из-за их вредных выбросов в атмосферу.

Устройство

Корпус моноколеса производится из прочной качественной пластмассы. Наверху имеется рукоятка для переноса. Под корпусом находится панель управления с кнопками, и гнездо для зарядки батареи.

Внизу электроколеса находятся складывающиеся подножки. Над ними по бокам корпуса встроены мягкие вставки для комфортного соприкосновения с ногами человека.

Внутреннее пространство моноколеса состоит из:
  • Колесо, состоящее из шины, оси, обода и спиц. Давление в шине рекомендуется поддерживать около 2,5 атмосфер, в зависимости от модели.
  • Аккумуляторная батарея выполнена в виде герметичного блока аккумуляторов, соединенных с компьютерной платой, которая управляет зарядом и разрядом батареи. Обычно применяются литий-ионные импортные аккумуляторы. На одном заряде моноцикл может проехать до 65 километров, в зависимости от модели, при скорости до 25 км в час. Батарея заряжается по ускоренному циклу, для этого необходимо 1-1,5 часа. Поэтому в пути можно остановиться, и во время отдыха подзарядить аккумуляторы. Срок службы батареи может составлять до 2000 зарядных циклов. Низкие температуры и морозная погода не страшны для качественной батареи. Зарядка аккумуляторов может происходить при наличии в устройстве моноцикла системы рекуперации тормозов. Это означает, что при спуске с горы накатом электродвигатель переключается в режим генератора, тем самым заряжает батарею.

  • Электрический двигатель. При эксплуатации крутящий момент на колесо передается от электродвигателя с магнитным подшипником. Во внутренней части колеса находится множество электромагнитных катушек, а на наружной стороне ступицы зафиксированы постоянные магниты. При подаче питания под действием эффекта электромагнитной индукции такое устройство колеса приводит его во вращательное движение.
  • Гироскопы. Внутри корпуса уницикла размещены балансировочные датчики, которые следят за положением колеса в пространстве. Аналогичная технология применяется в Сигвеях. В унициклах датчиков балансировки больше, так как имеются еще и дополнительные боковые датчики, предохраняющие его от бокового падения.
  • Компьютерная плата управления гироскопами.
Комплект поставки

Стандартная комплектация обычно включает в себя непосредственно колесо, шланг для накачки шины, зарядное устройство, тренировочный ремень для удержания равновесия. Комплектация разных производителей может отличаться, так как сегодня появляются все новые компании в этой сфере.

Кроме стандартного набора в комплект могут также входить:
  • Запасной аккумулятор.
  • Фонари для ночной подсветки.
  • Парковочные подствавки.
  • Рюкзак для переноса электроколеса в случае полного расхода заряда, или невозможности дальнейшего движения из-за бездорожья.
  • Защитные наклейки на корпус, предохраняющие его от повреждений.
Как работает моноколесо

Управление моноциклом очень простое. Вся работа вашего организма будет выполняться на автоматизме, аналогично езде на велосипеде. При наклоне тела вперед электроколесо набирает скорость, а при отклонении назад происходит торможение. Это происходит с помощью гироскопических датчиков, улавливающих перемещение центра массы тела человека, и подающих электрический сигнал на мотор. В результате колесо удерживается в вертикальной плоскости.

Вначале датчики гироскопа вычисляют позицию колеса в пространстве. Далее компьютер принимает сигналы от датчиков и выдает команду на подачу питания на электромагнитные катушки ротора. Появляется электромагнитное поле, действующее на магниты, зафиксированные на наружном контуре ступицы колеса.

Магниты имеют южный и северный полюсы. Одинаковые полюсы отталкиваются, а разные – притягиваются между собой.

Моноколесо начинает перемещаться вперед, если магниты расположены в позиции юг-юг и север-север. При наклоне тела назад центр тяжести смещается, датчики быстро это улавливают и выдают соответствующий сигнал на компьютер, который изменяет направление тока в электромагнитах на противоположное. Поэтому полюсы электромагнитов меняются, образуя новые пары: юг-север, север-юг, в результате чего электроколесо едет назад.

Разновидности

Основные составляющие элементы всех моноколес не отличаются, однако существует много разных моделей, отличающихся различными параметрами.

По количеству колес:
  • С одним колесом. Это классическая конструкция, имеющая в составе одно колесо.

  • Со сдвоенным колесом. Название этого средства передвижения говорит о наличии всего одного колеса, однако существуют конструкции, имеющие два колеса, совмещенные между собой. Они используются начинающими рейдерами, для облегчения удержания равновесия, так как сдвоенные колеса имеют большую площадь соприкосновения с дорожным покрытием, и являются более устойчивыми на дороге. К их недостаткам можно отнести значительно больший вес устройства в целом, затрудненное передвижение на уклонах и по неровностям.
По типу передачи момента вращения от электродвигателя на колесо:
  • С прямым приводом.
  • С приводом через редуктор.

Чтобы выбрать тип электрического колеса, необходимо ознакомиться с их достоинствами и недостатками.

Особенности прямого привода
  • Малый уровень вибрации и шума, характерного для редуктора.
  • Высокий КПД из-за снижения потерь энергии в зацеплении шестерен редуктора. Поэтому образуется повышенная мощность момента вращения при экономном потреблении электроэнергии.
  • Высокая эффективность динамических характеристик. Такие моноциклы быстро разгоняются.
  • Простое устройство, так как нет зубчатых передач. Это снижает вероятность возникновения неисправностей и повышает надежность устройства.
Особенности редукторного привода
  • Возможность повышения крутящего момента.
  • Небольшие габариты и масса мотора.
  • Возможность передвижения на более длительное расстояние накатом, из-за момента инерции вращающихся элементов редуктора.

Основным параметром редукторных электрических колес является достижение высокой мощности при малых габаритных размерах. Чтобы правильно выбрать требуемый тип привода, необходимо учесть условия предполагаемой эксплуатации. Если передвижение будет происходить только по хорошему асфальтному покрытию, без резких уклонов и подъемов, существенно повышающих нагрузку на мотор и расход заряда батареи, то оптимальным выбором будет редукторное исполнение привода.

Если вы не хотите проблем с ремонтом, обслуживанием и заменой шестерен редуктора, то целесообразно приобрести прямоприводное моноколесо.

По скорости движения:
  • Медленные – от 12 до 14 км в час.
  • Среднескоростные – от 18 до 20 км в час.
  • Быстрые – от 24 до 26 км в час.

Для новичка или ребенка лучше выбрать медленное моноколесо, а для опытного водителя, умеющего выполнять разные трюки, подойдет быстрая модель. Каждый человек при покупке должен для себя определить, с какой скоростью он будет ездить.

Технические параметры
  • Мощность влияет на динамику разгона, проходимость и скорость. Чем больше мощность, тем выше эти параметры, и соответственно стоимость. Номинальная мощность моноциклов может достигать 2 киловатт.
  • Скорость бывает максимальной и номинальной. Наиболее важной для выбора является номинальная скорость. При ее превышении будет подаваться звуковой сигнал, и автоматически будут подниматься педали.
  • Колеса. Диаметр колеса обычно измеряется в дюймах. Чем больше колесо, тем лучше проходимость и управляемость, однако при этом возрастает масса и размеры устройства. Наиболее популярными размерами колес являются от 12 до 16 дюймов.
  • Батарея аккумуляторов. Емкость аккумуляторов измеряют в ватт-часах. От их емкости зависит преодолеваемое расстояние при полной зарядке. При емкости батареи 135 ватт-часов пробег составит около 15 км, при массе водителя 60 кг. Не рекомендуется заряжать аккумуляторы дольше положенного времени, это уменьшает их срок службы.
Советы по выбору
  • Лучше приобретать моноколесо в специализированных центрах.
  • Все корпуса моноциклов изготавливают из пластика. Если идет реклама о карбоновом корпусе – это лишь окраска под карбон.
  • Визуально осмотрите всю конструкцию на отсутствие непредусмотренных зазоров.
  • Проверьте работоспособность электроколеса.
  • При выборе цвета предпочтение следует отдавать темным расцветкам, так как это наиболее практичный вариант, он маскирует загрязнения и царапины, которые можно легко закрасить маркером. На светлом корпусе будут видны незначительные дефекты.
  • Следует уточнить срок гарантии и ее условия.
Рекомендации по использованию
  • Детям до 14 лет катание на моноколесе не рекомендуется.
  • Перед выездом следует надеть налокотники, наколенники и шлем. Обувь должна быть удобной. Батарея должна быть полностью заряжена.
  • Нежелательно ездить при скоплении людей, перевозить пассажиров, передвигаться на автодорогах, во время движения запрещается разговаривать по телефону.
  • Температура внешней среды влияет на заряд батареи. При уменьшении температуры ниже рекомендованной (20°С) емкость аккумуляторов уменьшается на 10%.
  • Нельзя мыть моноколесо струей воды высокого давления.
  • Езда по скользкой и влажной дороге требует соблюдения осторожности.
Похожие темы:

Как работает мотор-колесо ✔Новости от MYBRO

Современные электрические велосипеды передвигаются за счет двух типов двигателей: коллекторного мотора или бесколлекторного синхронного двигателя. Более производительным и экономически выгодным является мотор колесо для электросамоката или электровелосипеда.

Электроколесо – электрический двигатель, встроенный в обод колеса. Конструкция не предусматривает специальных механизмов передачи крутящего момента от двигателя мотор колеса к корпусу.

Здесь нет никаких контактирующих и соприкасающихся узлов, помимо моторных подшипников. В составе комплекта все основные детали представляют одно целое:

  • Трансмиссия;

  • Двигатель;

  • Колесный корпус.

В интернет магазинах продаются готовые мотор-колеса Дуюнова с разной мощностью. Необходимо обратить внимание: чем мощнее устройство, тем больше напряжения потребуется для работы мотора. Соответственно, в мощные модели устанавливается более емкостный аккумулятор. Производители предлагают купить хорошие электроколеса безредукторного или редукторного типа. Оба устройства имеют одинаковый принцип действия, но могут отличаться ценой и мощностью.

Принцип работы мотор колеса

Редукторное мотор колесо производит крутящий момент за счет появления вращающегося магнитного поля в фиксированном статоре, взаимодействующем с постоянными магнитами. Статор изготавливается из электротехнической стали и визуально напоминает многолучевую звездочку с обмоткой.


Во время передачи электрического импульса по обмоткам лучики статора превращаются в магниты, и притягивают постоянные магнитики ротора. На статоре бывает любое количество обмоток, которые повышают плавность движения и обеспечивают высокую мощность. В момент вращения мотор колеса обмотки поочередно соединяются в три в четкой последовательности.

На роторе на маленьком расстоянии, напротив обмотки, установлены редкоземельные магнитики. Для постоянного вращения мотора поочередно передаются сигналы напряжения, за счет чего активизируются их магнитные свойства.

Для выяснения момента активизации магнитов в статоре есть три датчика Холла, определяющих положение ротора относительно статора. В результате распознания магнитного поля постоянными магнитами датчики создают электрический сигнал, поступающий в контроллер.

Контроллер распознает положение ротора за счет работы датчиков Холла и в конкретный момент передает электрические импульсы на обмотку, преобразуя в электромагнитные сигналы. Электрические магниты притягивают постоянные магниты ротора, запуская их движение. За каждый подобный цикл выполняется одно вращение ротора.

Как проверить мотор колесо?

Управление скоростью движения электроколеса (и скоростью транспортного средства) происходит ручкой газа. Контроль скорости возможен за счет изменения количества электрических импульсов, которые передаются на обмотки в одну единицу времени.

Дополнительным устройством управления работой устройства являются датчики мотор колеса. Индикаторы встроены в тормозные ручки, которые отключают передачу напряжения к мотору при торможении. 

В сборке электроколесо представляет собой ротор, соединенный с ободом спицами. Все, что нужно сделать после покупки – надеть камеру и шину на обод и установить мотор колесо на велосипед.

Управление движением четырехколесных электромобилей с независимым приводом с учетом насыщения шин

Представлен подход к управлению устойчивостью четырехколесных электромобилей с независимым приводом (FWIA). Предлагаемый метод управления состоит из контроллера верхнего уровня и контроллера нижнего уровня. Контроллер более высокого уровня на основе адаптивного управления предназначен для обеспечения усилий виртуального управления транспортным средством для отслеживания желаемых движений транспортного средства из-за возможных неточностей моделирования и параметрических неопределенностей. Контроллер нижнего уровня, учитывающий насыщение шин по силе, предназначен для распределения требуемых усилий управления четырьмя двигателями в колесах для обеспечения требуемых усилий в шинах. Дан аналитический метод распределения усилий по управлению на высоком уровне без использования алгоритмов распределения управления на основе численной оптимизации. Моделирование, основанное на высокоточной модели CarSim и модели полного транспортного средства, демонстрирует эффективность подхода к управлению.

1. Введение

Электромобили обычно обеспечивают большую экономию топлива, более низкие выбросы и повышенную энергетическую безопасность, чем обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания [1].В четырехколесных электромобилях с независимым приводом (FWIA) используются четыре колесных (или ступичных) двигателя для приведения в действие четырех колес, и, таким образом, крутящим моментом каждого колеса можно управлять независимо. Гибкость приведения в действие электромобилей FWIA вместе с быстрой и точной реакцией на крутящий момент электродвигателей улучшает стратегии управления транспортным средством, такие как система контроля тяги и прямое управление моментом рыскания [2–4].

Исполнительные механизмы в электромобиле FWIA больше, чем в обычном автомобиле.Такое резервирование исполнительных механизмов делает проблему управления электромобилем FWIA более сложной, но полезной. В данной статье рассматриваются проблемы управления движением электромобилей FWIA. Контролируются как продольная скорость транспортного средства, так и рыскание. Было проведено множество исследований методов управления транспортным средством для повышения устойчивости и маневренности транспортного средства. Тем не менее, большинство из них разработаны для традиционных архитектур транспортных средств [5–7], а не для электромобилей FWIA. Sakai et al.[8] предложили систему прямого управления моментом рыскания для электромобиля FWIA, в конструкции контроллера использовалась модель полуавтомобиля, которая является линейной аппроксимацией динамики транспортного средства, и контролировалось только поперечное движение транспортного средства. В [9] был предложен способ управления торможением электромобиля, и исследуемое транспортное средство приводилось в движение независимыми передними и задними двигателями. Проблема устойчивости транспортного средства в статье также не рассматривалась. В [10] был предложен метод контроля устойчивости четырехколесного гибридного электромобиля.Исследуемое транспортное средство в этой статье приводилось в движение передним и задним двигателями, а задний двигатель с электрогидравлическим тормозом использовался для создания необходимого разделения крутящего момента для управления движением по рысканью. Поскольку электромобиль FWIA оснащен четырьмя двигателями в колесах для независимого приведения в действие четырех колес, проблема управления в [10], таким образом, отличается от проблемы, рассмотренной в этом исследовании.

В этой статье исследуется задача управления трекингом [11–14] электромобиля FWIA. Предлагаемая система управления состоит из контроллера верхнего уровня и контроллера нижнего уровня.Из-за возможных неточностей моделирования и параметрических неопределенностей транспортного средства адаптивный контроллер спроектирован как элемент управления более высокого уровня, чтобы дать требуемые виртуальные общие наземные силы и распределение сил между левой и правой сторонами транспортного средства. Продольная скорость транспортного средства регулируется общими силами грунта, в то время как рыскание компенсируется внешним рыскающим моментом, создаваемым разностью сил в шинах между двумя сторонами транспортного средства. Контроллер нижнего уровня распределяет виртуальные наземные силы с контроллера верхнего уровня на четыре колеса.Алгоритмы распределения управления обычно используются для распределения управляющих сигналов верхнего уровня на исполнительные механизмы нижнего уровня [15, 16]. Поскольку алгоритмы распределения управления обычно требуют больших вычислительных затрат, что может препятствовать их реализации в реальном времени, в этом исследовании приводится аналитическое решение распределения наземных сил без использования алгоритмов распределения управления на основе численной оптимизации. Когда коэффициенты скольжения в шинах становятся большими и переходят в область нестабильных сил в шинах, силы в шинах будут насыщены, и может оказаться невозможным полностью передать желаемое усилие в шинах на дорогу.Более того, блокировка / проскальзывание колес больше не обеспечивает сцепление с дорогой, и, таким образом, поворачивающие силы, передаваемые на землю, будут ограничены. Таким образом, автомобиль будет неуправляемым, если коэффициент скольжения шин станет слишком большим. Ограничения сил в шинах также явно учитываются в оптимальном решении.

Остальная часть статьи организована следующим образом. Системное моделирование представлено в Разделе 2. Предлагаемые контроллеры более высокого уровня разработаны в Разделе 3. Расчет распределения усилия в шинах с учетом ограничений силы в шинах описан в Разделе 4.Результаты моделирования на основе полнофункциональной модели CarSim с высокой точностью представлены в Разделе 5, за которым следуют заключительные замечания.

2. Системное моделирование

Контроль рыскания транспортного средства улучшает управляемость транспортного средства и поддерживает его устойчивость при маневрах на поворотах [17]. Когда скорость рыскания транспортного средства можно контролировать для отслеживания точки отсчета, поперечная скорость транспортного средства и угол скольжения будут небольшими [18]. Принципиальная схема модели транспортного средства показана на рисунке 1. Если продольная скорость транспортного средства и скорость рыскания регулируются одновременно, модель транспортного средства может быть выражена как где и — продольная скорость транспортного средства и поперечная скорость, соответственно, — скорость рыскания, — масса транспортного средства, — инерция рыскания, — член аэродинамического сопротивления.- общие движущие / тормозные силы в продольном направлении транспортного средства, — это внешний момент рыскания, создаваемый разницей продольных сил в шинах между левым и правым боковыми колесами, и может быть записан как


Угол скольжения колеса зависит от состояния автомобиля и может быть рассчитан как Боковые силы в шинах являются функциями углов скольжения шин, которые могут быть вычислены с учетом состояний транспортного средства, что указывает на то, что поперечные силы в шинах также являются функциями состояний транспортного средства. Обозначая, модель автомобиля можно переписать как где и — управляющие сигналы, и.

Коэффициент продольного скольжения шины определяется как относительная разница между центральной скоростью шины и окружной скоростью шины, а коэффициент скольжения шины может быть записан как где — продольная скорость вращения шины th колеса, — эффективный радиус качения шины, — скорости в центрах колес и задаются как Состояние автомобиля можно измерить с помощью глобальной системы позиционирования (GPS) и блока измерения инерции (IMU) [19, 20].Скорость вращения колес можно измерить с помощью датчиков скорости вращения колес. Таким образом, в этом исследовании мы предполагаем, что все необходимые сигналы известны.

3. Конструкция контроллера верхнего уровня

Предлагаемая система управления состоит из контроллера верхнего уровня и контроллера нижнего уровня. Продольная скорость транспортного средства регулируется общими силами грунта, а скорость рыскания компенсируется внешним моментом рыскания. Для первого канала (4) следующий контроллер с быть ссылкой транспортного средства продольной скорости и быть положительной константой, может сделать ошибку отслеживания продольной скорости, сходится к 0.Однако масса транспортного средства может быть получена неточно из-за ошибки моделирования и неопределенностей параметров, поэтому адаптивный контроллер разработан для выдачи управляющего сигнала. Таким образом, контроллер для первого канала модифицируется как где и — расчетные значения и соответственно. Если используется следующий закон управления: с положительными константами и, погрешность слежения за продольной скоростью может быть ограничена как где — верхняя граница и — верхняя и нижняя границы соответственно.Доказательство можно найти в Приложении A. Обратите внимание, что при выборе достаточно большого и погрешность отслеживания продольной скорости может быть сколь угодно малой.

Закон адаптации для и в (9) может привести к выходу управляющих сигналов за границу. Таким образом, вводятся следующие модификации закона управления: где и — положительные постоянные, с и является верхней и нижней границами. Модифицированный закон управления (11) для первого канала по-прежнему может сделать ошибку слежения сколь угодно малой.Доказательство можно найти в Приложении B.

Подобно конструкции контроллера для первого канала, закон управления для второго канала может быть разработан как где — ошибка отслеживания скорости рыскания, « и — положительные константы, Здесь и — соответственно верхняя и нижняя границы. и — верхняя и нижняя границы соответственно.

4. Конструкция контроллера нижнего уровня

Когда получены сигналы контроллера более высокого уровня, контроллер нижнего уровня управляет четырьмя двигателями в колесах, так что требования управления от контроллера более высокого уровня могут быть удовлетворены.Дано аналитическое решение для распределения усилий по управлению на более высоком уровне без использования алгоритмов распределения управления на основе численной оптимизации.

Функция стоимости для распределения четырех сил шины может быть определена как где « — желаемое усилие управления, заданное контроллером более высокого уровня, — матрица эффективности управления, которая может быть записана в соответствии с (2) На основании (15) имеем Как и, можно утверждать, что означает, что целевая функция имеет глобальный минимум с минимизацией, задаваемой формулой

Известно, что сила в шинах может достигать насыщения, если в некоторых крайних случаях, например, при резком торможении на низкой дороге, применяется достаточно сильный сигнал управления двигателем.Как только продольная сила в шине достигает максимального значения, дальнейшее увеличение скольжения заставляет шину работать в нестабильном диапазоне, и сила в шине быстро уменьшается. Таким образом, ограничения сил в шинах должны быть явно учтены при расчете распределения усилий в шинах. Обратите внимание, что больший весовой коэффициент в (15) для колеса означает, что от этого колеса требуется меньшая часть общего крутящего момента. Таким образом, можно управлять определенным колесом, чтобы обеспечить большую или меньшую часть общего крутящего момента, выбирая меньший или больший весовой коэффициент для этого колеса.Нарушения ограничений сил в шинах можно предотвратить, определив весовые коэффициенты в (15) как где — положительная константа, — константа, которая используется для определения формы весового коэффициента, и — нормализованный коэффициент скольжения шины, соответствующий максимальным продольным силам th шины. Кривые весового коэффициента при различных значениях показаны на рисунке 2. Когда коэффициент скольжения определенного колеса достигает значения, соответствующего максимальной продольной силе шины, весовой коэффициент для этого колеса становится большим согласно (20), что означает что требуемое усилие на шину этого колеса станет небольшим; таким образом коэффициент скольжения шины всегда может быть ограничен в пределах стабильной области.На основе желаемого усилия в шине, рассчитанного из (19), могут быть сгенерированы сигналы управления двигателем, чтобы можно было обеспечить требуемые усилия в шине [21].


5. Результаты моделирования

Были проведены два случая моделирования, основанные на высокоточной полнофункциональной модели автомобиля, построенной в CarSim. Параметры транспортного средства в моделировании были взяты из реального электромобиля FWIA с колесными двигателями, разработанного в Университете штата Огайо [21]. Желаемые скорость и скорость рыскания транспортного средства могут быть получены из угла поворота рулевого колеса водителя, положения педали акселератора / тормоза.Эталонную модель транспортного средства можно найти в литературе, например [22, 23].

5.1. Моделирование поворота J-Turn

В этом моделировании автомобиль двигался на низких скоростях. Был введен поворот против часовой стрелки с углом поворота передних колес, показанным на рисунке 3. Мы стремимся управлять транспортным средством таким образом, чтобы фактическое состояние транспортного средства могло соответствовать ссылкам. Номинальная масса транспортного средства при моделировании была установлена ​​на уровне 800 кг. Поскольку спроектированный контроллер не зависит от фактических параметров транспортного средства, мы установили массу транспортного средства в контроллере равной 600 кг, что отличается от фактической массы транспортного средства.


Сгенерированный внешний момент рыскания с разницей сил в шинах между двумя сторонами транспортного средства показан на рисунке 4. Скорость рыскания транспортного средства и скорость транспортного средства показаны на рисунках 5 и 6 соответственно. Из этих двух рисунков видно, что как скорость рыскания, так и скорость транспортного средства можно хорошо контролировать. Обратите внимание, что в этом моделировании к транспортному средству был применен большой угол поворота, и этот угол поворота мог привести к скорости рыскания транспортного средства до 30 град / с, что указывает на то, что предлагаемый метод управления может хорошо управлять транспортным средством в экстремальных условиях. .




5.2. Смена полосы движения

В приведенном выше моделировании мы исследовали производительность предлагаемого контроллера в случаях, когда транспортное средство движется по шоссе. В этом моделировании управляли автомобилем, чтобы сменить полосу движения на низкой дороге. Коэффициент трения шины о дорогу был установлен равным 0,2, и через 2 секунды было введено большое рулевое управление, которое привело бы к потере устойчивости автомобиля. Желаемая скорость увеличилась с 24,5 м / с до примерно 27.8 м / с за 6 секунд. Масса автомобиля в контроллере была установлена ​​на 1000 кг, что больше фактической массы автомобиля.

Угол поворота передних колес показан на рисунке 7. Создаваемый момент рыскания, который регулировал скорость рыскания транспортного средства, был нанесен на график на рисунке 8. Результаты управления скоростью рыскания показаны на рисунке 9. Чтобы лучше показать эффективность предложенного метода управления сравнивалась скорость рыскания неуправляемого транспортного средства, которое двигалось по той же низкой дороге. Из рисунка 9 видно, что скорость рыскания управляемого транспортного средства всегда может следовать за эталоном, в то время как скорость рыскания неуправляемого транспортного средства отклоняется от эталона, когда угол поворота передних колес становится большим.Результаты контроля скорости рыскания показывают, что устойчивость управляемого транспортного средства была обеспечена. Продольные скорости транспортного средства показаны на рисунке 10. Можно снова увидеть, что скорость транспортного средства также можно хорошо контролировать.





6. Заключение

Представлена ​​система контроля устойчивости автомобиля для электромобиля FWIA. Предлагаемый контроллер верхнего уровня на основе адаптивного управления не требует точных параметров транспортного средства или моделей силовых нагрузок в шинах, но все же может выдавать желаемые управляющие сигналы.Аналитическое решение, учитывающее ограничения силы в шинах, предназначено для распределения требуемых управляющих усилий от контроллера верхнего уровня на четыре колеса. Моделирование при различных сценариях вождения выполняется с использованием высокоточной модели CarSim и полнофункциональной модели автомобиля. Результаты моделирования показывают эффективность предложенного подхода к управлению.

Приложения
A.

Определив и, динамику скорости автомобиля можно записать как что означает, что динамику ошибок первого канала можно записать как Определим кандидата в функцию Ляпунова для этого канала как чья производная по времени может быть выражена как Предполагая, что верхняя граница для такой же, как для, закон обновления (11) может сделать производную по времени, чтобы быть записанной как где — верхняя граница и — верхняя и нижняя границы соответственно.Ошибка может быть ограничена согласно (10). Доказательство завершено.

Б.

Переопределим кандидата в функцию Ляпунова (A.3) как На основании (12) производная по времени указанного выше кандидата в функцию Ляпунова равна Если выполняется следующее И если или, у нас есть это означает, что всегда выполняется следующее:

Аналогично так (Б.2) можно переписать как Основываясь на (20), можно увидеть, что, если имеет тенденцию выходить за пределы своей границы, член обратной связи будет приближаться к значению, близкому к значению; таким образом также ограничен. Таким образом, модифицированный закон управления (11) и (12) также может быть сколь угодно малым, если и взят достаточно большим.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта статья была поддержана Национальным научным фондом Китая (51105074, 51205058 и 51375086), Фондом государственной ключевой лаборатории механической передачи (SKLMT-KFKT-201206) и Польско-норвежской исследовательской программой, осуществляемой Национальный центр исследований и развития при Норвежском финансовом механизме 2009–2014 гг. в рамках Контракта по проекту No.Pol-Nor / 200957/47/2013.

4-колесный робот, созданный с помощью Arduino, управляемый с помощью Dabble

Еще один проект, еще одна нестандартная идея для подарков! Представляем вам 4-колесного робота, управляемого Dabble — простого и увлекательного в сборке и простого в управлении робота, которым можно управлять через Bluetooth с помощью мобильного приложения Dabble, разработанного нами самостоятельно. Все, что вам нужно для создания робота, — это плата Arduino Uno, шасси, колеса, валы двигателей и другие аксессуары и инструменты. Чтобы управлять им, вам необходимо установить Dabble из Google Play и связать его с Bluetooth; и ваш робот готов к работе!

Какой лучший способ завершить год с тем же духом DIYing, с которым он начался, верно? И так, чего же ты ждешь!

Итак, приступим!

Шаг 1: Вещи, которые вам понадобятся

Шаг 2: Изготовление тела

Во-первых, мы приступим к изготовлению тела 4-колесного робота.

Возьмите шасси и переверните его.

На это шасси установите 4 опоры двигателя с помощью болтов M3 и гаек.

Закрепите двигатели постоянного тока и закрепите их на креплениях двигателя с помощью гаек и болтов M2.

Присоедините колеса к каждому валу двигателя постоянного тока.

Переверните сборку, чтобы создать ваше тело.

Шаг 3. Добавление мозга

Микроконтроллер, который мы собираемся использовать, — это Arduino Uno.

Мы собираемся выполнить все подключения на нем, но мы также будем использовать макетную плату для выполнения подключений.

Шаг 4. Выполнение подключений и использование драйвера двигателя

Выполните подключение, как показано на рисунке ниже.

Мы собираемся использовать драйверы двигателей, потому что Arduino Uno не обеспечивает достаточной мощности для работы 4 двигателей. Таким образом, мы добавим драйвер двигателя, мы сможем дать роботу необходимую энергию.

Два левых двигателя подключены параллельно. Аналогично, два правых двигателя тоже подключены параллельно. Подключения выполняются следующим образом:

  • Разъемы включения — цифровые контакты 10 и 11
  • m1_dir1, m1_dir2, m2_dir1, m2_dir2 — цифровые контакты 4, 5, 6, и 7
  • GND — GND Arduino и Battery Убедитесь, что мы соединяем все провода GND вместе.

Шаг 5: Подключение смартфона

Нам нужно добавить модуль, который установит соединение между вашим роботом и приложением Dabble на смартфоне.

Берем модуль Bluetooth HC05. Подключите его, как показано на рисунке подключения.

Шаг 6: Добавление батареи

Нам нужно будет добавить дополнительный источник питания к нашему роботу. Кроме того, для подключения Arduino Uno к батарее мы будем использовать клеммную колодку постоянного тока или разъем постоянного тока.

Шаг 7: Код Arduino

Загрузите следующий код:

Шаг 8: Работа

Мы можем легко подключить нашего робота к нашему смартфону с помощью Dabble.

Перед работой с любым из модулей вам необходимо подключить Bluetooth, над которым вы работаете.

В приложении доступно множество модулей для других функций.

Сегодня мы будем работать с модулем геймпада.

И мы будем использовать левый набор кнопок:

Шаг 9: Заключение

Итак, 4-колесный робот, управляемый DIYDabble, готов к действию!

Psst! Просто чтобы вы знали, Dabble может делать гораздо больше, чем просто управлять роботами по беспроводной сети.Вы можете узнать больше об этом здесь!

Системы двигателей в колесах повысят производительность электромобилей

Новые системы двигателей в колесах модифицируют ступицу каждого колеса электромобиля (EV), добавляя полную трансмиссию, которая передает крутящий момент на соответствующую шину (Рис. 1) . Также в эти системы колесных двигателей входят компоненты торможения и электроника моторного привода. Дорожные испытания продемонстрируют производительность и долговечность системы колесных двигателей, что в конечном итоге повлияет на характеристики электромобиля.

1. Установка подвесных двигателей создает дополнительное пространство на шасси для пассажиров или груза.

В настоящее время кажется, что колесные двигатели могут иметь преимущества в нескольких областях. Обычные автомобили реализуют такие функции, как контроль тяги и устойчивости, замедляя колесо, которое вращается быстрее, чем должно. Но такой подход довольно медленный и ограничивается применением тормозящей силы. Чтобы разблокировать скользящую шину, было бы предпочтительнее применить некоторый крутящий момент.Вы можете сделать это с помощью колесных двигателей. Вы можете обеспечить точно контролируемый тормозной или двигательный момент в миллисекундном масштабе времени и тем самым значительно улучшить сцепление с дорогой и контроль устойчивости, сократить тормозной путь и повысить управляемость и безопасность.

Двигатели

также позволяют управлять вектором крутящего момента — приложением разных крутящих моментов к разным колесам, что может значительно улучшить управляемость. В автомобиле с двигателем в колесе эта аппаратная возможность предоставляется практически бесплатно, для чего требуется только правильное программное обеспечение.В результате может получиться машина, чем повороты, как по рельсам; тот, который может чувствовать себя маневренным в городском потоке и устойчивым на высоких скоростях.

In-Wheel Evolution

На самом деле, основная технология создания колесных двигателей восходит к концу 19 века, когда Фердинанд Порше (нынешняя компания) в Вене и Джозеф Ледвинка и Фред Ньюман в Чикаго прикрепили электродвигатель к каждому колесу безлошадного экипажа. для простой, эффективной и контролируемой подачи энергии (рис.2) . Их примитивная конструкция не соответствовала современным технологиям использования колесных двигателей.

2. Показана реконструированная версия Lohner-Porsche Semper Vivus начала 20-го века с двумя передними электрическими двигателями в колесах.

Современные разработчики колесных технологий, такие как Protean Electric, заявляют, что они преодолели или близки к преодолению проблемы использования этих двигателей: стоимость, дополнительная масса и дорожные удары.Программное обеспечение для управления двигателем также является ключевой задачей при проектировании. Он должен принимать решения о том, какой крутящий момент требовать от каждого двигателя в каждый момент, в зависимости от состояния транспортного средства и команд водителя.

В нормальных условиях просто запустить два двигателя вместо одного. Но если неисправность происходит в одном двигателе, контроллеру необходимо предотвратить развитие опасной асимметрии, которая может привести к неконтролируемому оттягиванию автомобиля в сторону.

В ответ на эту проблему безопасности компания

Protean Electric включила две полностью независимых системы, которые могут обнаруживать неисправность и выравнивать крутящий момент между двумя или более двигателями.Транспортные средства должны соответствовать ISO 26262, стандарту безопасности, который требует доказательства того, что опасный технический сбой будет чрезвычайно маловероятным. Это чрезвычайно сложный стандарт, но Protean уверен, что его двигатели помогут автопроизводителям соответствовать этим требованиям.

Двигатели

Protean устанавливаются за колесами автомобиля, поэтому их можно использовать как часть системы привода, не требующей коробки передач, дифференциала или приводных валов. Это создает энергоэффективную трансмиссию, которая потенциально снижает затраты, снижает вес и освобождает место на борту транспортного средства, которое ранее было предназначено для компонентов трансмиссии.Согласно Protean Electric, его колесные двигатели могут увеличить экономию топлива более чем на 30%, в зависимости от размера батареи и цикла движения в гибридном или подключаемом гибридном автомобиле. Он также может обеспечивать управление крутящим моментом за счет приложения индивидуального крутящего момента на оптимальном уровне к каждому колесу для повышения безопасности и управляемости автомобиля.

Перед колесными двигателями

еще предстоит преодолеть две проблемы:

  • Уменьшение неподрессоренной массы, так как вес двигателя будет приходиться на каждое колесо с приводом.
  • Защита от дорожных ударов и тепла от торможения из-за близости колесного двигателя к колесам.

Борьба с неподрессоренной массой

Колесные двигатели увеличивают неподрессоренную массу, что является врагом управляемости. Каждый раз, когда автомобиль наезжает на неровность, выбоину или лежачий полицейский, весь этот вес должен двигаться в одном направлении, а затем двигаться в противоположном направлении, как только пружина, к которой он прикреплен, достигает предела своего хода.

Подрессоренная масса — это все, что находится между подвеской автомобиля и дорогой. В обычном транспортном средстве это включает в себя тормоза, подшипники, колеса, шарниры равных угловых скоростей (устройства на концах ведущих осей, которые позволяют им передавать мощность под углом) и шины. Сведение неподрессоренной массы к минимуму — это хорошо. Его уменьшение улучшает качество езды для водителя и пассажиров, а также позволяет подвеске поддерживать контакт шин с дорогой.

Чтобы разобраться с неподрессоренной массой, Protean обратилась в английскую компанию Lotus Engineering, признанного эксперта в области плавности хода и управляемости, и попросила своих инженеров объективно исследовать влияние неподрессоренной массы на управляемость автомобиля.Lotus добавил массу до 30 кг каждому из четырех колес Ford Focus и оснастил автомобиль прибором для измерения вибрации и движения.

Его работа была поддержана компьютерным моделированием для более глубокого понимания эффектов добавления статической и вращающейся массы к колесам. Кроме того, обученные водители провели стандартизированные оценки, чтобы предоставить дополнительную информацию о том, как добавленная масса повлияла на езду и управляемость.

Lotus обнаружил, что влияние увеличенной неподрессоренной массы, хотя и заметно для обученного водителя, на самом деле не было таким значительным.Благодаря добавленной массе автомобилю казалось, что его подвеска и рулевое управление еще не прошли обычную настройку, которая является стандартной частью разработки автомобиля.

Инженеры Lotus смогли устранить большую часть эффекта дополнительной неподрессоренной массы, применив немного большее демпфирование подвески. Более того, они обнаружили, что когда эта неподрессоренная масса исходила от реальных двигателей, прикрепленных к колесам, способность приводить в действие каждую сторону автомобиля независимо друг от друга значительно улучшала управляемость.

ProteanDrive

Новейшая моторная система Protean

под названием ProteanDrive представляет собой полноценную трансмиссию в колесе. Нет ни шестеренок, ни трансмиссии. Вместо этого ротор электродвигателя подключается непосредственно к ступице, передавая крутящий момент от двигателя на колесо. Это помогает максимизировать эффективность и компактность (рис. 3) .

3. Protean Electric Pd18 подходит для 18-дюйм. (46 см) обод колеса. Двигатель может генерировать до 75 кВт или чуть более 100 л.с. на каждое приводимое колесо.

Pd18, флагманский продукт Protean, разработан для установки в обод колеса диаметром 18 дюймов (около 46 см). Pd18, который весит 36 килограммов (79 фунтов), может выдавать 1250 ньютон-метров (Нм) или 922 фут-фунта крутящего момента и 75 кВт мощности на колесе. Это означает, что два из них могут предложить до 2500 Нм крутящего момента и 150 кВт мощности.

Это может показаться чрезмерно большим крутящим моментом, учитывая, что типичный автомобильный двигатель внутреннего сгорания может производить всего несколько сотен ньютон-метров.Но в обычном автомобиле крутящий момент двигателя умножается на любое передаточное число между двигателем и колесами. На первой передаче это может быть число вроде 10; на более высоких передачах множитель будет ниже. Следовательно, пара Pd18 может соответствовать типичному уровню крутящего момента колеса, обеспечиваемому обычным автомобилем.

В основе ProteanDrive лежит синхронный двигатель с постоянными магнитами и набор тесно интегрированной электроники. Электроника посылает точно контролируемый ток в обмотки двигателя, создавая магнитные поля, которые взаимодействуют с редкоземельными постоянными магнитами, прикрепленными к ротору.Таким образом, каждый двигатель в колесе может обеспечить необходимый крутящий момент всего за миллисекунду.

Электронные схемы в двигателе в целом охлаждаются совместно с двигателем, обмотки которого могут выдерживать ток до 90 А, поэтому они рассеивают отходящее тепло. Это тепло вместе с теплом от электроники уносится водой, протекающей через канал охлаждающей жидкости в корпусе двигателя. Охлаждающая жидкость находится в хорошем тепловом контакте как с электронными компонентами, так и с обмотками двигателя. Эти обмотки залиты защитной эпоксидной смолой, которая помогает отводить тепло.Тесная интеграция двигателя и приводной электроники позволяет очень маленькому двигателю генерировать большую мощность.

Программное обеспечение

, работающее на микропроцессоре, поддерживаемом программируемой вентильной матрицей, принимает 16 000 решений в секунду о том, какое напряжение следует приложить к обмоткам. Они основаны на измерениях датчиков, которые предоставляют информацию об электрическом и тепловом состоянии двигателя, а также о его положении и скорости. Программное обеспечение гарантирует, что ток, протекающий через двигатель, идеально подходит для плавной и бесшумной работы.

Поскольку двигатель не требует трансмиссии, дифференциала или шарниров постоянной скорости (CV) для соединения с колесами, он теряет гораздо меньше энергии на трение. Таким образом, он может использовать меньшую батарею для обеспечения того же диапазона, что приводит к значительной экономии. Это также обещает снизить эксплуатационные расходы, так как любой автовладелец, которому пришлось заменить порванный пыльник CV, будет признателен.

Чтобы достичь всего этого, Protean пришлось преодолеть несколько технических проблем. Один из них — миниатюризация и интеграция инвертора.Большинство инверторов для автомобилей имеют размер большой коробки из-под обуви. Версия Protean занимает меньше половины этого места, поэтому она может аккуратно поместиться за электродвигателем. При такой упаковке требуется всего два кабеля постоянного тока для каждого двигателя. Если бы инвертор был установлен в другом месте, потребовалось бы подавать переменный ток по шести кабелям.

Двигатель

Protean имеет ротор снаружи. Благодаря этому зазор между статором и ротором (в котором развиваются магнитные силы) имеет максимальный доступный радиус, тем самым создавая как можно больший крутящий момент в пределах обода колеса.Такой подход позволяет двигателю развивать достаточный крутящий момент без необходимости использования зубчатой ​​передачи, что привело бы к снижению эффективности и возникновению шума.

Влияние на окружающую среду

Колесная система должна выдерживать различные условия окружающей среды, с которыми колесо может столкнуться в течение всего срока службы транспортного средства, например, удары, вибрацию, воду и камни. Когда водитель требует мощности от транспортного средства, электроника быстро нагревается, а затем остывает; этот повторяющийся термоциклирование может привести к преждевременной деградации компонентов.

Protean использовал специальные стенды для проверки электроники и выявления слабых мест. Команда инженеров теперь имеет то, что, по их мнению, является очень надежной конструкцией, которая прослужит весь срок службы автомобиля. Компания определяет срок службы как 300 000 км, 15 лет и 8 000 часов работы — таковы общие ожидания этой очень требовательной отрасли.

Независимо от того, насколько уникальна технология, ее стоимость может быть непомерно высокой. Протан сравнил стоимость типичной электрической трансмиссии, включающей коробку передач, двигатель, дифференциал и карданный вал, со стоимостью двух колесных двигателей.Хотя два двигателя несколько дороже, чем один центральный двигатель и трансмиссия, колесная система более эффективна, поскольку имеет меньшую массу и не страдает потерями на трение в трансмиссии. Поэтому во многих случаях автопроизводитель может поставить автомобиль, который едет быстрее или дальше (или и то, и другое), но при этом стоит не больше, чем модели конкурентов.

Еще одна проблема колесных двигателей — это их предполагаемая недостаточная долговечность. Размещение двигателей в колесах, а не под капотом, означает, что они будут повреждены, когда автомобиль едет по неровной дороге.Они также будут забрасываться водой, песком, гравием и прочим мусором, который мы регулярно проезжаем. Эти условия могут создавать проблемы, но тестирование Protean показало, что можно разработать продукт, который выдержит все испытания.

4. Стратегическое партнерство Protean Electric с LM Industries предусматривает поставку колесных двигателей для автономного пассажирского шаттла этой компании, получившего название «Olli».

Protean и американский разработчик транспортных средств с открытым исходным кодом LM Industries объединились, чтобы предоставить технологию в колесе для Olli — первого в мире совместно созданного, самоуправляемого, электрического и когнитивного шаттла (рис.4) .

Автономный электрический шаттл Fisker Orbit будет использовать технологию колесных двигателей для улучшения внутреннего пространства (рис. 5) . Технология в колесах принадлежит Protean Electric.

5. Колесные двигатели используются в автономном маршрутном автобусе Fisker Orbit.

Конкурс

Словенская компания Elaphe также производит колесную технику для применения в электромобилях (рис. 6) .Компания Elaphe протестировала свой полностью электрический привод на все колеса на замерзшей реке в Китае при температуре ниже -30 ° C (-22 ° F), чтобы доказать, что контроль тяги на льду лучше, чем в автомобилях ICE

.

Немецкая компания Ziehl-Abegg создала двигатель с приводом от ступицы колеса, который можно было использовать в серийных гибридных, аккумуляторных и коммерческих транспортных средствах на топливных элементах.

И Nissan разработал колесные двигатели для BladeGlider — рабочего прототипа его футуристического концептуального автомобиля.

Мощность на колеса — автомобили сегодняшнего дня

2021 Lordstown Motors Электрический пикап Endurance

Фото Роберта Шенбергера

Наследие совсем другого прошлого пронизывает каждый дюйм завода Lordstown Motors (LM) в Огайо.Сварочные роботы Fanuc, готовые к сборке электрических пикапов, имеют искровые шрамы от моделей Chevy Cruze, собранных там менее двух лет назад. Знаки на парковке указывают на специальные места, зарезервированные для электромобилей (электромобилей), то есть электромобилей Chevy Volt. На рубашках сотрудников может быть изображен логотип Лордстауна в виде молнии, но на вывесках на рабочих местах есть логотипы GM и Chevrolet.

Тем не менее, 54-летний автомобильный завод, который GM продал LM в прошлом году, также обещает подтолкнуть электромобили в новом направлении, которое может радикально изменить стоимость и сложность автомобилей в будущем.

«Этот автомобиль отличается простотой, с которой никто не сможет сравниться», — говорит генеральный директор LM Стив Бернс. «Четыре движущихся части трансмиссии, четыре колеса. Это оно. На этом автомобиле нет механизма; нет карданного шарнира; нет никакой разницы; нет ни карданного вала, ни ведущей оси ».

При запуске в следующем году пикап Endurance EV из Лордстауна будет использовать электрические ступичные двигатели на каждом колесе вместо традиционной схемы большого электромотора с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.

Эта идея существует уже несколько десятилетий, и Бернс говорит, что технология наконец-то готова.

Колпаки медного цвета на электрическом пикапе Lordstown Motors Endurance издалека выглядят как обмотки электродвигателя. Руководители говорят, что цвет привлекает внимание к двигателям в колесах, которые приводят в движение грузовик.
Упрощенная конструкция

Как отмечает Бернс, привлекательность ступичных двигателей заключается в том, что они сбрасывают, в первую очередь во всей системе передачи энергии. Четыре независимых двигателя нужно только подключить к остальной части автомобиля через электрические линии и линии передачи данных.Вращающиеся приводные валы, которые часто подвергаются воздействию элементов, не нужны, что снижает вес транспортного средства и снижает затраты на запчасти. Нижняя часть автомобиля — без валов, выхлопных труб, осей и дифференциала — становится почти плоской, что дает конструкторам больше дорожного просвета и свободу при проектировании корпусов для аккумуляторных блоков.

Lordstown нацелен на рынок коммерческих пикапов — автомобили, используемые коммунальными предприятиями для обслуживания вызовов, сантехниками, электриками или компаниями, занимающимися ландшафтным дизайном. Бернс говорит, что эти компании могут извлечь выгоду из электромобилей, потому что электричество, как правило, является более дешевым способом питания транспортных средств, чем бензин или дизельное топливо, добавляя, что мотор-редукторы сделают его грузовик уникально подходящим для пользователей автопарка.

Без двигателя впереди и без трансмиссии, передающей мощность по центру пикапа на задние колеса, Endurance получает десятки кубических футов пространства для аккумуляторов, хранения и зон безопасного деформирования, поглощающих энергию столкновения при аварии.

«Мы постараемся использовать все это пространство», — говорит Бернс. «Мы можем предложить дополнительное место для хранения вещей, лучшее расположение сидений. У нас будет место для аккумуляторов большего размера, не только для диапазона транспортных средств, но и в качестве коробки отбора мощности для народных инструментов.Вам не понадобится генератор Honda в кузове грузовика ».

Обещание избавиться от десятков тяжелых и дорогих деталей и получить больше места привлекало автопроизводителей уже более века. В 1900 году Фердинанд Порше продемонстрировал электромобиль Lohner-Porsche в Париже, электромобиль с приводом от ступичного двигателя, разгоняющийся до 23 миль в час. На протяжении последнего десятилетия большинство автопроизводителей демонстрировали концептуальные автомобили с приводом от ступичных двигателей или обсуждали возможность использования привода на колеса для добавления полного привода к переднеприводным или заднеприводным автомобилям.

Проблемы внедрения

Тем не менее, несмотря на энтузиазм и более чем вековые исследования, мотор-редукторы так и не стали серийными легковыми и грузовыми автомобилями. Некоторые инвалидные коляски используют такие моторы, как электрические велосипеды и несколько тележек для гольфа.

Три эксперта по электродвигателям, когда их спросили о проблемах ступичных двигателей, все сначала назвали одну и ту же проблему — неподрессоренную массу. Каждый мотор-ступица Endurance весит около 88 фунтов, и эта масса находится ниже рессор транспортного средства. Так называемую неподрессоренную массу труднее изолировать от остальной части автомобиля, что затрудняет снижение шума, резкости и вибрации (NVH).Проще говоря, добавление нескольких сотен фунтов веса к транспортным средствам может сделать грузовики действительно ухабистыми.

Джеймс Кертли, профессор электротехники и информатики в Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института (MIT), говорит, что другие большие проблемы включают:

Воздействие — В традиционных автомобилях и большинстве электромобилей конструкторы изолируют двигатель или двигатель от двигателя. злоупотребление внешним миром, предотвращение попадания воды и грязи и снижение вибрации с помощью амортизирующих опор двигателя.Ступичные двигатели будут испытывать каждую выбоину и лужу, и единственное, что их защищает, — это воздух в шинах.

Системная интеграция — электромобили с приводом от ступичного двигателя по-прежнему будут нуждаться в традиционных фрикционных тормозах, а согласование работы с системами рекуперативного торможения в ступичных двигателях будет затруднено, особенно с учетом ограниченного пространства внутри колеса.

Ян Браун, профессор электротехники в Иллинойском технологическом институте в Чикаго, который также назвал неподрессоренную массу в качестве своей главной заботы, добавляет, что во многих мощных электродвигателях теперь используются системы жидкостного охлаждения, поэтому для ступичных двигателей по-прежнему потребуются жидкостные трубопроводы и насосы.

«Ступичные двигатели, тем не менее, дают некоторые потенциальные преимущества с точки зрения управления крутящим моментом и вектором крутящего момента», — говорит Браун (подробнее об этом позже).

И все эксперты назвали затраты — четыре меньших двигателя стоят больше, чем один большой. Тем не менее, все они согласились с тем, что отказ от десятков других компонентов и систем, вероятно, снизит стоимость транспортных средств другими способами.

Решение проблем

Бернс говорит, что его инженеры потратили много времени на обслуживание, а прототипы моделей Endurance хорошо зарекомендовали себя на испытательных трассах.Одно из преимуществ коммерческих пикапов — легкая конкуренция. Традиционные коммерческие грузовики уже ездят довольно грубо, особенно когда они пустые. Без груза, уравновешивающего вес двигателя и задние колеса, пикапы могут довольно сильно раскачиваться. В электромобилях массивный аккумуляторный блок лучше уравновешивает вес, и Бернс добавляет, что тяжелые колеса еще больше улучшают распределение веса.

Что касается долговечности, Бернс признает, что перемещение силовой установки за пределы защищенного моторного отсека рискованно, но LM решает эту проблему с помощью жестких каркасов безопасности вокруг ступиц колес и тщательно их проверяет.

«Вы должны сделать физический двигатель достаточно выносливым, и мы это доказали на дороге и в лаборатории», — говорит Бернс. Он добавляет, что LM также необходимо было сделать автомобиль как можно более легким, потому что вес убивает диапазон в электромобилях, поэтому для защиты двигателей требуются дорогие и легкие материалы. Ступичные двигатели

, размещенные внутри колес транспортного средства, устраняют десятки движущихся частей, которые увеличивают вес и сложность транспортного средства.
Potential

Стартовая версия Endurance упрощает работу, говорит Бернс.Преимущества, которые грузовик принесет на рынок, — это стоимость (Endurance будет стоить примерно столько же, как Ford F-150, но будет иметь более низкие эксплуатационные расходы, потому что вольт дешевле, чем бензин) и возможности хранения.

В долгосрочной перспективе, однако, использование четырех независимых двигателей может открыть некоторые увлекательные способности в управлении и управлении, наиболее многообещающей из которых является идея векторизации крутящего момента, о которой Браун упоминал ранее.

Колеса автомобиля должны вращаться с противоположной скоростью при повседневной езде.Когда вы поворачиваете налево, колеса с правой стороны автомобиля едут дальше, чем с левой. Если колеса вращаются с одинаковой скоростью, внешние колеса будут тянуться по дуге, прыгая и прыгая, как тележка для покупок или повозка. Традиционные автомобили справляются с этим с помощью дифференциала — механической системы, которая эффективно вращает внешние колеса быстрее, чем внутренние. Ступичные двигатели позволят использовать гораздо более сложные способы управления вращением, что позволит быстрее и увереннее проходить повороты.

Теоретически автомобиль с приводом от ступичного двигателя может полностью отказаться от системы рулевого управления, полностью изменяя направление движения в зависимости от скорости вращения колес. Представьте себе транспортные средства, такие как танки и мини-погрузчики, которые могут вращаться на месте, поворачивая левую гусеницу в направлении, противоположном правому. Моторы L1500 компании

Elaphe Propulsion Systems приводят в действие мотор-редуктор Lordstown Motors Endurance.

Фотографии любезно предоставлены Elaphe

Бернс говорит, что с такими идеями придется подождать до появления версий второго или третьего поколения электромобилей с приводом от ступичных двигателей.На данный момент в центре внимания находится первая модель на дороге. У LM уже есть предварительные заказы на годовое производство на заводе в Огайо от клиентов автопарка. Самая большая краткосрочная проблема — укомплектовать завод персоналом и поставить оборудование на место во время пандемии.

«Мы убеждены, что для этого настало время. Идея возникла давно, но технология готова. Человеко-часы инженерного искусства за последние сто лет, потраченные на грузовики, должны быть самыми технически сложными вещами, которые когда-либо создавались людьми », — заключает Бернс.«Когда я говорю, что наша версия 1.0 будет лучше в некоторых отношениях, я не говорю это легкомысленно».

Illinois Tech

Lordstown Motors

Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института

Об авторе: Роберт Шенбергер — редактор Today’s eMobility и Today’s Motor Vehicles. С ним можно связаться по адресу [email protected] или 216.393.0271.

Сборка двигателя

Lordstown Motors предоставила лицензию на двигатель со ступицей L1500 словенской технической компании Elaphe Propulsion Technologies.LM будет производить эти двигатели на своем заводе в Огайо вместе с грузовиками, которые будут их использовать.

«Это колеса довольно хорошего диаметра, тонкие, но большого диаметра», — объясняет Бернс. «Итак, мы должны использовать 20-дюймовые шины. Это больше, чем у большинства грузовиков, много места под колесной аркой, но при этом грузовик выглядит лучше». https://in-wheel.com

Поддержка роботов векторизации — SDR Wiki

https://www.superdroidrobots.com/shop/custom.aspx/vectoring-robots/44/

Как возможно векторное движение

Векторное движение достигается за счет суммы сил, создаваемых каждым колесом.На рисунке 1 ниже вы заметите, что для того, чтобы робот двигался вправо, двигатель A должен двигаться в отрицательном направлении, а двигатели B и C должны двигаться в положительном направлении.

На этой диаграмме также показано, почему двигатели B и C должны быть уменьшены при движении вбок. Двигатели B и C должны иметь одинаковую мощность, чтобы нейтрализовать движение вперед и назад, в то время как двигатель A должен генерировать такое же количество поперечной силы, как сумма B и C.


На рисунках 2 и 3 показаны два различных типа омни-колес.И колеса Omni, и колеса Mecanum обеспечивают сцепление при нормальном движении колеса, как и любое другое колесо. однако, что делает эти колеса особенными, так это маленькие ролики по краям колеса. Эти колеса предназначены для обеспечения минимального бокового трения, позволяющего колесам двигаться в любом направлении.


Омни-колеса имеют меньшие ролики по краям, которые движутся полностью перпендикулярно самому колесу. Для этого типа колеса они должны быть установлены перпендикулярно центру робота, как показано на рисунке 1.

Колеса Mecanum уникальны тем, что маленькие ролики расположены под углом 45 градусов. Это позволяет устанавливать их как обычные колеса, но обеспечивает тот же стиль движения, что и колеса Omni.

Всенаправленные роботы с полным приводом

У нас есть несколько вариантов всенаправленных четырехколесных роботов. Они используют механические колеса или омни-колеса, установленные под углом 45 градусов. Изменяя скорость и направление колес, вы можете добиться движения в любом направлении! Благодаря стилю колес можно перемещать колеса стандартным «танковым» движением для нормального движения, когда это необходимо.Эти роботы также хорошо работают для поддержки высоких грузов, поскольку колеса позволяют им вращаться с очень низким коэффициентом трения. См. Данные о нагрузке на странице робота, чтобы получить представление о полезной нагрузке.

4WD Vectoring Robot Platforms

Всенаправленные роботы 3WD

Наши всенаправленные роботы 3WD управляют нашими двухрядными всенаправленными колесами, позволяя им перемещаться в любом направлении. Платформа для роботов с векторным управлением 3WD

Органы управления и технические характеристики

Двигатели и крепления для двигателей

У нас есть комплекты колесных роботов mecanum, в которых используются двигатели IG32, IG42 и IG52.Ниже приведены двигатели, которые мы рекомендуем использовать с этими платформами, хотя вы можете использовать другие двигатели, если вам нужна более высокая скорость или более высокая полезная нагрузка. Все двигатели доступны с широким диапазоном оборотов, а некоторые доступны со встроенным датчиком. Для получения подробного списка доступных двигателей перейдите по ссылке ниже. Шасси на базе всенаправленных колес доступно в вариантах IG32 и IG42.

Предлагаемые двигатели

Моторные соединения

Щелкните здесь, чтобы просмотреть список доступных двигателей.

Колеса и карданные валы

Наши колеса Mecanum доступны отдельно или в паре с совместимыми ступицами колес. Все перечисленные ниже колеса подходят для любых алюминиевых ступиц Nexus. 4-дюймовые колеса mecanum также подходят для ступиц, устанавливаемых заподлицо SDR.

Алюминиевые концентраторы Nexus

Колеса Omni представляют собой валы, которые продаются вместе как одно целое. Вал поставляется с подшипником и стопорным кольцом, которые устанавливаются на двигатели и опоры двигателей. Колеса имеют диаметр 4 дюйма.Тяговые колеса изготовлены из прочного уретана, чтобы лучше удерживать пол. Колеса доступны в двух типах; однорядный и двухрядный. Двухрядные колеса обеспечивают более плавную работу, но оба работают отлично.

Колеса Mecanum

Ниже приведена диаграмма, показывающая, как следует устанавливать колеса mecanum и в каком направлении вращать колеса для векторных движений.

Контроллеры двигателя и скорости

Мы предлагаем различные контроллеры двигателей, чтобы упростить управление роботом.Контроллеры двигателей не зависят от типа шасси (Mecanum или Omni). Для обеспечения векторного движения требуется один моторный канал на каждый мотор.

Dimension Engineering SyRen 10 — это универсальный контроллер двигателя, который подходит для роботов весом до 30 фунтов. SyRen 10 может управляться через последовательный сигнал TTL 5 В или через RC. Одним из больших преимуществ SyRen 10 является то, что он совместим с контроллером движения DE Kangaroo (TE-180-000). Kangaroo позволяет SyRen получать обратную связь от кодировщика и работать с истинным контролем скорости.Для более тяжелых роботов доступен SyRen 25, который может выдерживать до 180 фунтов.

Для обеспечения недорогой опции мы также можем предоставить собственный одноканальный ШИМ-контроллер двигателя. Нашим контроллером двигателя PWM можно управлять только с помощью сигнала PWM TTL 5V и бита направления. Контроллер двигателя PWM предназначен для небольших и легких роботов, таких как эти комплекты векторных роботов. Они просты в использовании и могут управляться с любой платформы на базе микроконтроллера.

Рекомендуемые контроллеры двигателей

Контроллер и интерфейс контроллера

Мы предлагаем три основных варианта управления векторными роботами: радиоуправляемый, Wi-Fi и беспроводной последовательный порт (xBee).

ПДУ (радиоуправление)

Для дистанционного управления роботом, хотя контроллеры двигателей, перечисленные выше, поддерживают RC, вам все равно понадобится микроконтроллер на роботе, чтобы управлять микшированием двигателей, необходимым для достижения векторного движения.

Для точного управления роботом пульту дистанционного управления потребуется как минимум двухосевой джойстик / элемент управления и переключатель сигналов для изменения режимов движения, если это необходимо. Ниже приведен рекомендуемый список наших пультов дистанционного управления.

Управление WiFi

Здесь, в SuperDroid Robots, мы предлагаем два интерфейса управления WiFi.Мы продаем пакет интерфейса управления на основе Arduino (TE-900-003), который предоставляет Arduino Mega, экран Ethernet, экран SDR Breakout, регуляторы напряжения и плату реле 4 TTL (TE-010-405). Пакет управления включает исходный код управляющего программного обеспечения и прошивку Arduino, необходимую для работы робота.

У нас также есть более дешевый пакет пользовательского интерфейса управления WiFi (TE-900-002) нашей собственной разработки, который предварительно настроен для вашего робота. В комплект поставки входят маршрутизатор, одна из наших пользовательских плат управления, регуляторы напряжения, iPocket Ethernet to Serial Converter, 4x TTL Relay Board (TE-010-405), геймпад и пользовательское программное обеспечение для управления.

Дополнительную информацию см. На нашей странице поддержки интерфейса управления WiFi.

Беспроводное последовательное управление

Беспроводное последовательное управление осуществляется через радиомодуль xBee. Беспроводной последовательный порт в настоящее время доступен только при выборе системы управления на базе Arduino. Радио xBee подключается к Arduino через Arduino Wireless SD Shield (MCU-064-000). Система беспроводного последовательного управления доступна по запросу. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Дополнительную информацию см. На нашей странице поддержки последовательного беспроводного соединения.

Оборудование

Последний предмет, который вам понадобится для завершения вашего комплекта, — это комплект оборудования. Он включает в себя гайки, болты, шайбы, кабельные стяжки и держатели кабелей.

Датчики

Чтобы робот стал автономным, вам необходимо добавить датчики. Датчики всегда можно добавить или удалить позже, но всегда помните о том, как датчики взаимодействуют с вашим микроконтроллером. Некоторые датчики работают под I2C, некоторые SPI и некоторые аналоговые. См. Нашу страницу поддержки датчиков для получения дополнительной информации.

  • Акселерометры, гироскопы, GPS и компасы
  • Контактные датчики
  • Датчики тока
  • Датчики силы
  • Датчики газа
  • Оптические датчики
  • Гидролокаторы
  • Датчики температуры и влажности

Driving Mecanum Wheels Всенаправленные роботы

 
        вариант явный
        'Демонстрация привода Mecanum
        'Скрипт написан для использования в SDC2130, но будет работать на любой другой модели, изменив комментарии.'Сценарий должен быть загружен и выполнен в контроллере, который будет выступать в качестве Мастера в сети RoboCAN.
        'Второй двухканальный контроллер будет работать в качестве ведомого. Идентификатор главного узла = 1, идентификатор ведомого узла = 2
        'Скрипт предоставляется в демонстрационных целях, как есть, без гарантии.
        dim VD as integer 'Желаемая скорость робота
        dim ThetaD as integer 'Желаемый угол
        dim VTheta as integer 'Желаемая скорость вращения
        dim ThetaD45 как целое число 'Desire Angle + 45o
        'Предыдущие значения для обнаружения изменений
        dim PrevVD as integer 'Желаемая скорость робота
        dim PrevThetaD as integer 'Желаемый угол
        dim PrevVTheta as integer 'Желаемая скорость вращения
        dim V1 as integer 'Передний левый мотор
        dim V2 as integer 'Передний правый мотор
        dim V3 as integer 'Задний левый мотор
        dim V4 as integer 'Задний правый мотор
        dim LR as integer 'Команда влево / вправо
        dim FR as integer 'Команда Вперед / Назад
        dim CCW as integer 'Команда вращения
        dim RadioVD как целое VD с джойстика
        dim RadioTh как целое число 'Theta от джойстика
        dim CANAlive as integer 'Живые узлы Robocan
        Вершина:
        'Используйте приведенный ниже код для приема команд через RS232 или USB
        'Отправлять команды со значением! VAR nn
        'VAR 1 содержит скорость движения, диапазон +/- 1000
        'VAR 2 содержит направление движения, диапазон 0-360 градусов
        'VAR 3 содержит скорость вращения, диапазон +/- 1000
        'VD = getvalue (_VAR, 1)
        'ThetaD = getvalue (_VAR, 2)
        'VTheta = getvalue (_VAR, 3)
        'Захватить значение джойстика
        Приведенный ниже код предназначен для использования на SDC21300 с включенным Specktrum Radio.'Измените на _PI для захвата со стандартного радиоуправления
        LR = getvalue (_K, 2) 'X джойстика X-Y
        FR = getvalue (_K; 3)
        CCW = getvalue (_K, 4)
        'Прочитать список активных узлов RoboCAN
        CANAlive = getvalue (_CL, 1)
        'Проверьте, включено ли радио и присутствует ли ведомое устройство
        если (LR = 0 или FR = 0 или CCW = 0 или CANAlive <> 273)
        V1 = 0
        V2 = 0
        V3 = 0
        V4 = 0
        goto ApplyCommand 'Остановите все двигатели, если нет радио или ведомого
        конец, если
        'Центрированный джойстик = 500.Вычесть смещение для преобразования от 0 до +/- 1000
        'Измените код ниже, чтобы адаптироваться к другому радио, кроме spektrum
        если LR <500
        LR = (LR - 500) * 2 'Умножьте на 2, чтобы приблизить к +/- 1000
        если LR> 0, то LR = 0
        elseif LR> 530
        LR = (LR - 530) * 2
        если LR <0, то LR = 0
        еще
        LR = 0
        конец, если
        LR = -LR
        если FR <500
        FR = (FR - 500) * 2
        если FR> 0, то FR = 0
        elseif FR> 530
        FR = (FR - 530) * 2
        если FR <0, то FR = 0
        еще
        FR = 0
        конец, если
        если CCW <500
        CCW = (CCW - 500) * 2
        если CCW> 0, то CCW = 0
        elseif CCW> 530
        CCW = (CCW - 530) * 2
        если CCW <0, то CCW = 0
        еще
        CCW = 0
        конец, если
        'Вычислить расстояние джойстика от центрального положения в любом направлении
        RadioVD = (sqrt (LR * LR + FR * FR)) / 1000 'sqrt возвращает результат * 1000
        'Вычислить угол X-Y
        если FR <> 0
        RadioTh = (atan (LR * 1000 / FR)) / 10 'atan принимает входные данные * 1000 и возвращает угол в градусах * 10
        если LR> = 0 и FR <0
        RadioTh + = 180
        иначе, если LR <0 и FR <0
        RadioTh - = 180
        конец, если
        иначе, если LR> 0
        RadioTh = 90
        иначе, если LR <0
        RadioTh = -90
        еще
        RadioTh = 0
        конец, если
        VD = RadioVD
        ThetaD = RadioTh
        VTheta = -CCW
        Раскомментируйте ниже, чтобы проверить полученные значения в консоли.
        'print (LR, "\ t", FR, "\ t", RadioVD, "\ t", RadioTh, "\ r")
        'Чтобы избежать ненужных вычислений, оценивайте формулы только в том случае, если произошло изменение
        если (VD <> PrevVD или ThetaD <> PrevThetaD или VTheta <> PrevVTheta)
        ThetaD45 = ThetaD + 45 'один раз вычислить угол + 45 для использования в 4 уравнениях
        
        V1 = (VD * sin (ThetaD45)) / 1000 + VTheta 'sin принимает градусы и возвращает результат * 1000
        V2 = (VD * cos (ThetaD45)) / 1000 - VTheta
        V3 = (VD * cos (ThetaD45)) / 1000 + VTheta
        V4 = (VD * sin (ThetaD45)) / 1000 - VTheta
        
        Раскомментируйте ниже, чтобы просмотреть вычисленные скорости в консоли.
        'print (V1, "\ t", V2, "\ t", V3, "\ t", V4, "\ r")
        конец, если
        'Сохранить для обнаружения изменений при следующем выполнении цикла
        PrevVD = VD
        PrevThetaD = ThetaD
        PrevVTheta = VTheta
        ApplyCommand:
        'Применить к местным двигателям
        SetCommand (_G, 1, V1)
        SetCommand (_G, 2, V2)
        'Отправить команду подчиненному узлу 2 в сети RoboCAN
        SetCANCommand (2, _G, 1, V3)
        SetCANCommand (2, _G, 2, V4)
        wait (10) 'Повторять цикл каждые 10 мс / 100 Гц
        перейти наверх
  

Платформа с дистанционным управлением | Подвижная сценическая площадка для театров, ярмарок и т. Д.

Платформа с дистанционным управлением — это удобная и легко управляемая движущаяся платформа для развлечений, выставок и ярмарок. Платформа может быть интегрирована в вашу систему множеством способов и, следовательно, применима ко многим различным сценариям.

Вы можете управлять платформой с помощью беспроводного контроллера. Все движения могут контролироваться как самим исполнителем, так и другим человеком за кулисами.

На платформу можно установить любой объект в пределах допустимой нагрузки, если он правильно установлен на платформе.

Платформа с дистанционным управлением для любого сценического объекта

Изначально платформа с дистанционным управлением разрабатывалась для сценических постановок. С помощью этого продукта вы можете взять любой сценический объект и переместить его на платформу, чтобы создать для него движущиеся эффекты по сцене.

Тем не менее, дизайн и удобство использования делают его очень актуальным для включения его и в другие области.

В прошлом он использовался для перемещения сценических элементов и реквизита, а также исполнителей.Как реквизит, так и исполнитель могут быть размещены на платформе, например. на кушетке или стуле на платформе.

Поставляется с двумя разными типами колес: внедорожными и низкопрофильными. Эти колеса имеют преимущества в разных областях. Внедорожные колеса выше (20 см), но более чувствительны к неровностям. Низкопрофильные колеса меньше (10 см) и поэтому лучше скрывают колеса и платформу.

Подвижная платформа с множеством возможностей

Платформа с дистанционным управлением поставляется в стандартной версии на базе ранее упомянутых низкопрофильных колес или внедорожных колес.Моторные консоли подходят к индивидуальному размеру колес.

Размер платформы бывает стандартным 70х70 см. Тем не менее, консоль двигателя можно легко переместить на платформу, изготовленную по индивидуальному заказу, с помощью 4 винтов и небольшого творчества. Таким образом, с помощью этой системы можно привести в движение любой элемент. Посмотрите небольшое видео о том, как это делается, здесь.

Он полностью управляется дистанционно и делает возможным перемещение реквизита и крупных предметов на сцене. Это делается либо операторами за кулисами, либо исполнителями, использующими контроллер на сцене.

Содержимое платформы с дистанционным управлением, стандартный комплект колес

1 платформа с двигателями и аккумулятором, вкл. приемник

1 зарядное устройство для платформы (стандартная версия)

1 x Пульт дистанционного управления hitec flash 8

1 x Li-Fe аккумулятор для дистанционного управления 6.4V 1400mAh

Зарядное устройство для пульта дистанционного управления 1 шт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.