Pöördemomendiandurid E-rattades : eesmärk, tööpõhimõte, plussid, miinused ja rakendused

Nagu Regen, saame klientidelt ja partneritelt sageli küsimusi pöördemomendiandurite kohta - mis need on, kuidas nad töötavad ja miks nad on nii olulised e-jalgrataste ja kaubaratturite puhul. Pöördemomendiandurid on üks neist varjatud komponentidest, mida te esmapilgul ei pruugi märgata, kuid need kujundavad põhimõtteliselt sõidukogemust, mootori tõhusust ja isegi elektriliste jalgrataste ohutust.

Selles artiklis uurime üksikasjalikult pöördemomendiandureid: mida nad teevad, kuidas nad töötavad, nende eeliseid ja puudusi ning kus neid kasutatakse. Samuti seostame nende rolli laiemate kaubaratta projekteerimise kaalutlustega, nagu mootori pöördemomendi valik ja kommunikatsiooniprotokollid elektrisüsteemis.

Mis on pöördemomendiandur?

Pöördemomendiandur on seade, mis mõõdab võllile või teljele rakendatud pöördemomendi (pöörlemisjõu) suurust. E- või kaubaratta puhul asub see tavaliselt mootoris. alumine kinnitus, tagumine väljalangevus või väntvõlli spindel. Kui sõitja avaldab pedaalidele survet, tuvastab pöördemomendiandur pöörlemisjõu ja saadab signaali mootori kontrollerile. Seejärel reguleerib kontroller mootori abi proportsionaalselt.

See erineb oluliselt jalgsisagedusandurid, mis lihtsalt tuvastavad, kas te pedaalite või mitte, ilma et nad mõõdaksid, kui kõvasti te pedaalite. Kui jalutuskäigu andurid pakuvad pigem binaarset, "sisse/välja" abi, siis pöördemomendiandurid võimaldavad kasutada sujuvam, loomulikum pedaalimise kogemus.

Määratlus:

Pöördemoment = jõud × kaugus (mõõdetuna njuutonmeetrites, Nm).

Kui rakendada 0,17 m pikkusele väntvõllile 100 N jõudu, on saadav pöördemoment 17 Nm.

2. Kuidas töötavad pöördemomendiandurid?

Enamik e-jalgratastel ja kaubarattadel kasutatavaid pöördemomendiandureid on tüvenemõõturipõhine. Jagame tööpõhimõtte lahti:

2.1 Tugevusmõõturi meetod

1. Väntvõll või telg keerdub pisut, kui rattur pedaalib.
2. Tugevusmõõturid-pisikesed elektritakistuselemendid- on spindli külge liimitud.
3. Kui spindel deformeerub, muudavad tensoandurid vastupanu.
4. Neid muutusi võimendatakse Wheatstone'i sillaahela kaudu ja teisendatakse elektrisignaaliks.
5. Mootori kontroller tõlgendab seda signaali kui sõitja sisendkoormust ja reguleerib vastavalt sellele võimsust.

2.2 Magnetoelastiline meetod

Mõned tipptasemel pöördemomendiandurid kasutavad magnetoelastilisi põhimõtteid:

• Spindli teras muudab väänamisel oma magnetilist läbilaskvust.
• Magnetväljaandurid tuvastavad need muutused ilma füüsilise kontaktita.
• Kasu: vähem kulumist, kuna liikuvatel osadel ei ole juhtmeid ega libisevaid rõngaid.

Elektroonilise jalgratta pöördemomendianduri skeem

Pöördemomendiandur vs. kiirusandur : kumb on parem?

Lihtsustatult öeldes on tegemist kogenud juhi ja praktikantide vahel.

Võite kasutada analoogiat kogenud autojuhi juhtimisest ja autojuhi praktikandi juhtimisest:

Pöördemomendiandur on nagu "kogenud juht"

• Kogenud juht kontrollib sõiduki võimsust sujuvalt vastavalt teeoludele ja gaasitugevusele:
• Mäe ülesmäge sõites suurendatakse automaatselt gaasipedaali (rohkem mootori abi).
• Kui sõidate allamäge või vajutate kergelt gaasipedaali, vähendatakse võimsust (säästab energiat ja ohutust).
• Kogu sõidukogemus on sujuv ja loomulik ning turvatunne on tugev.

Kiirusandur on nagu "juhi õpipoiss"

• Õpijuhil on ainult üldine arusaam gaasipedaali lülitist:
• Kui gaasipedaal on vajutatud, antakse täiega gaasi, olenemata teeoludest.
• Reaktsioon on aeglane ja gaasiklapp on kas täielikult avatud või suletud.
• Sõites on lihtne järsult kiirendada ja aeglustada, eriti kui see on koormatud. See on ohtlik.

Kokkuvõte: pöördemomendiandur = nõudmisel intelligentne väljund, kiirusandur = fikseeritud väljund (seiskumine, kui keegi ei vajuta, täisvõimsus, kui vajutatakse).

Pöördemomendiandurid (pedaalijõududel põhinevad)

• Meede kui kõvasti te pedaalite tuvastades pöörlemisjõudu, mis rakendatakse väntvõllile, alumise käepideme või tagumise väljalangevuse suhtes.
• Abi on proportsionaalne: mida kõvemini pedaalid, seda rohkem jõudu annab mootor.

Kiiruse- või takistusandurid (pedaalikiirusel põhinev)

• Meede kas ja kui kiiresti te pedaalite magnetite ja väntmehhanismi anduri abil.
• Abi on binaarne/on-off: kui alustate pedaalimist ja saavutate määratud rattasageduse, lülitub mootor sisse eelnevalt määratud võimsusega (mis ei ole proportsionaalne jõuga).

Peamised erinevused tabelis lühidalt

Milline on parem kaubaratturite jaoks?

Sest kaubarattad, pöördemomendiandurid on peaaegu alati parem valik:

1. Sujuv energiatarne: Laste või kaupade vedamisel on vaja stabiilsust stardi- ja peatuskohtadel. Pöördemomendiandurid pakuvad prognoositavat, proportsionaalset abi.
2. Aku tõhusus: Tarne- ja logistikapargid saavad kasu pikemast vahemaast ühe laadimise kohta.
3. Kontroll mägedel: Pöördemomendiandurid muudavad mäestardistardi lihtsamaks, sest mootor reageerib koheselt teie jõusisendile.
4. Ohutus: Kiirusandurite äkilised võimsuse tõusud võivad põhjustada raskesti koormatud jalgrattasõiduki kõikumist või isegi ümberminekut.

(Võite lugeda meie artiklit Kui palju pöördemomenti on teie kaubarattale vaja? et näha, kuidas pöördemomendiandurid on seotud mootori valikuga).

3. Pöördemomendiandurite eelised e-jalgratastel ja kaubarattadel

3.1 Looduslik ratsutamise kogemus

Kuna mootoriabi on proportsionaalne sellega, kui kõvasti te pedaalite, on teil tunne, nagu oleks teil "bioonilised jalad". Jalgratas reageerib intuitiivselt teie sisendile, mis on eriti oluline, kui raskeveokid, mis kannavad rasket koormat. Sõitjad tunnevad end paremini kontrolli all madalatel kiirustel, manööverdades ümber takistuste või lastega või kaupadega ülesmäge sõitmisel.

3.2 Aku tõhus kasutamine

Pöördemomendiandurid võimaldavad kontrolleril mootori väljundit peenhäälestada:

• Kui pedaalid tugevamalt, annab mootor rohkem jõudu.
• Kui te kergendate, vähendab mootor abi. Selline dünaamiline reageerimine aitab aku energiat säästa, võrreldes jalutuskäigul põhinevate süsteemidega, kus mootor võib mõnikord tarbetut energiat anda.

3.3 Parem ohutus

Lastiratta puhul võivad äkilised vooluhulga tõusud olla ohtlikud, eriti kui see on täislastis. Pöördemomendiandurid takistavad järsku kiirendamist, kohandades mootori võimsust juhi pingutustele. See muudab stardid ja peatused sujuvamaks ja aitab säilitada stabiilsust.

3.4 Ühilduvus kaasaegsete kontrolleritega

Pöördemomendiandurid integreeruvad hästi CAN-buss või muud sideprotokollid, mida kasutatakse e-jalgratta elektrisüsteemides. Nende poolt edastatavaid andmeid saab optimaalse jõudluse saavutamiseks jagada teiste komponentidega, näiteks näidikutega ja akujuhtimissüsteemidega.

4. Puudused ja kaalutlused

Kuigi pöördemomendiandurid toovad kaasa palju eeliseid, on neil ka mõned puudused, mida tasub tähele panna:

1. Kõrgemad kulud: Võrreldes lihtsate sammuanduritega on pöördemomendiandurid nende keerukuse tõttu kallimad.
2. Kalibreerimisnõuded: Nad peavad olema täpselt kalibreeritud, et tagada täpsed näidud.
3. Tundlikkus: Kuna nad mõõdavad mikrodeflekte, võivad välised vibratsioonid ja temperatuurimuutused mõjutada jõudlust, kui neid ei kompenseerita.
4. Võimalik kulumine (tüvemõõturi tüübid): Aja jooksul võivad mehaanilised pinged kahjustada tüveanduritel põhinevaid andureid, kuigi kvaliteetse komponendi puhul on see haruldane.

Meie-suguste kaubaratta OEM/ODM tootjate puhul tuleb neid tegureid tootearenduse käigus arvesse võtta. Näiteks valime hoolikalt välja alumise käepideme sõlmed, milles on ühendatud vastupidavus ja täpne pöördemomendi tuvastamine.

5. Pöördemomendiandurite rakendused

Pöördemomendiandureid kasutatakse paljudes tööstusharudes, kuid nende roll e-jalgrattad ja kaubarattad on eriti transformatiivne.

5.1 Pedaalide abisüsteemid

• Pöördemomendiandurid on selgroog pedal-assist (pedelec) funktsionaalsus.
• Nad hoolitsevad selle eest, et jõuabi oleks loomulik ja proportsionaalne.

5.2 Raskeveokid

• Long Johni, Longtail'i ja trike'i stiilis kaubaratta puhul on täpne tagasiside pöördemomendi kohta oluline stabiilsuse ja sõitja enesekindluse tagamiseks.
• Sõitjad kannavad sageli lapsi, toidukaupu või kaubanduslikke kaupu; seetõttu parandab prognoositav mootori tugi ohutust.

5.3 Autopark ja kohaletoimetamise jalgrattad

• Logistikaettevõtted tuginevad pöördemomendianduritele, et vähendada sõitja väsimust ja tagada järjepidev töö erinevates maastiku- ja koormustingimustes.

5.4 Muud e-mobiilsuse rakendused

• Elektrilised rollerid ja mopeedid kasutavad gaasipedaali ja regeneratiivse pidurdamise juhtimiseks sarnaseid andureid.

(Võite leida ka meie artikli Ackermani roolimehhanismid kaubarattades asjakohane, kuna pöördemomendiandurid ja rooligeomeetria töötavad koos, et tagada stabiilne sõit koormuse all).

6. Võrdlus: Võrdlus: pöördemomendiandurid vs. takistusandurid

Otsus: Kaubaratta puhul on pöördemomendiandurid peaaegu alati parem valik, sest need tagavad sujuvama käivitamise ja tõhusama akukasutuse koormate vedamisel.

7. Integratsioon kaubaratta disainis

Regen-s integreerime pöördemomendiandurid ajal, mil alumise käepideme projekteerimise faasvõttes arvesse selliseid tegureid nagu:

• Raami geomeetria: Jäikus alumise kanduri piirkonnas mõjutab anduri täpsust.
• Mootori pöördemomendi tasemed: Me sobitame andureid kesk- või nabamootoritele, mille võimsus ulatub 60-100 Nm, enamiku kaubaratturite jaoks.
• Elektriarhitektuur: Pöördemomendianduri andmeid töödeldakse koos kiiruse, taktsageduse ja mootori temperatuuri andmetega CAN-bussi kaudu.

Samuti teeme tihedat koostööd meie insener- ja tööstusdisaini meeskonnaga, et tagada, et pöördemomentianduri koost jääb tihendatud niiskuse ja tolmu vastu (IP65 või kõrgem). See on väga oluline jalgrataste puhul, mida kasutatakse linnalogistikas, kus kokkupuude vihma ja prahiga on vältimatu.

8. Kokkuvõte

Pöördemomendiandurid ei pruugi olla esmapilgul nähtavad, kuid need on moodsate e-jalgrataste ja kaubaratturite kõige olulisemad komponendid. Nad:

• Tagab loomulikuma ja tundlikuma sõidukogemuse.
• Parandage aku tõhusust.
• Suurendada ohutust, eriti raskete koormate kandmisel.

Kuna me töötame OEM/ODM-klientidele välja kohandatud kaubaratta lahendusi, on pöördemomendiandurid alati osa arutelust. Õige tüübi valimine (tüveandur või magnetoelastik), nõuetekohase kalibreerimise tagamine ja selle integreerimine ülejäänud elektrisüsteemiga on kõik olulised sammud kvaliteetse toote tarnimiseks.

Kui kaalute uue kaubaratta projekti ja soovite arutada pöördemomendiandureid, mootori valikut ja üldist sõidutunnetust, meie insener- ja ID-meeskond saab teid toetada. Pakume tasuta konsultatsioone video, telefoni või e-posti teel, et aidata teil teha õigeid otsuseid teie sihtturu jaoks.

Lõpuks

Kas soovite rohkem teada saada, kuidas integreerida pöördemomendiandureid oma järgmisesse kaubarattaprojekti? Võtke meiega ühendust et arutada teie nõudeid. Meie Regen meeskond on spetsialiseerunud järgmistele valdkondadele OEM/ODM kaubaratta lahendused, alates raami arendamisest kuni elektrisüsteemi integreerimiseni.