Riadiaca jednotka a senzory
Riadiaca jednotka (controller)
Pri jednosmerných elektromotoroch vyvstáva problém, ako z jednosmerného napätia vytvoriť točivé magnetické pole. V minulosti túto úlohu plnil komutátor s uhlíkovými kefami, v súčasnosti pri BLDC motoroch ho nahradila polovodičová riadiaca jednotka. Točivé pole sa vytvára striedavým privádzaním napätia na jednotlivé fázy motora pomocou mostíka zloženého z výkonových FET tranzistorov. Maximálne hodnoty prúdu dosahujú v tejto časti riadiacej jednotky od 7A pri 180W minimotoroch až po 30A pri 1KW motoroch, vodiče fáz sú preto väčšieho prierezu. Kvalita a dostatočné dimenzovanie FET tranzistorov výrazne ovplyvňuje spoľahlivosť celého elektropohonu. Na nasledujúcom obrázku vidíme typickú blokovú schému riadiacej jednotky:
Riadiaca jednotka musí v každej polohe rotora vedieť, na ktoré vinutie motora (fázu) je potrebné priviesť napätie a tým vytvoriť točivý pohyb. Informáciu o aktuálnej polohe rotora získa meraním magnetického poľa cievok pomocou troch miniatúrnych Hall senzorovnalepenými v statore, alebo nepriamym spôsobom - meraním indukovaného napätia od pohybu rotora v magnetickom poli (tzv. back EMF). Za nevýhodu prvého riešenia s Hall senzormi považujeme dosť veľkú poruchovosť a potrebu ďalších 5 vodičov v prívodnom kábli motora, nevýhodou druhého riešenia s meraním back EMF je skutočnosť, že motor sa nedokáže pohnúť z kľudového stavu, musíte ho najprv roztočiť. V praxi to znamená, že motor zaberie až po roztočení kolesa pedálmi, čo môže byť problém pri pohýnaní v križovatke alebo do kopca.
Sekvencie impulzov z riadiacej jednotky vo vodičoch fáz motora a ich priebehy sú znázornené v nasledovnej tabuľke a grafe :
Veľkosť prúdu vo vinutiach motora (a tým pádom jeho krútiaci moment, výkon a otáčky kolesa) reguluje riadiaca jednotka na základe polohy akceleračnej páčky alebo podľa frekvencie signálu z PAS senzora pedálovania. Najmodernejšie systémy majú snímač krútiaceho momentu pedálovania. Reguláciu výkonu sa realizuje šírkovou moduláciou obdĺžnikových impulzov. Najnovšie riadiace jednotky dokonca generujú sínusový priebeh namiesto obdĺžnikového, čím zaniknú vyššie harmonické frekvencie. To má za následok výrazné zníženie hlučnosti elektromotora (odstraňuje typické "bzučanie" a rezonanciu motora pri zábere), hladší chod pri nízkych otáčkach a predĺženie jeho životnosti a ostatných mechanických častí.
Dnešné inteligentné riadiace jednotky navyše plnia mnoho ďalších funkcií ako je možnosť voľby smeru otáčania motora, tempomatu (udržiava nastavenú rýchlosť) alebo rekuperačného brzdenia (dobíjania batérií pri brzdení motorom). Májú tiež ochrannú úlohu: tepelnú, napäťovú a prúdovú ochranu.
Moderné controllery sú programovateľné, používajú DSP procesory, majú vysokú vzorkovaciu frekvenciu a vysokú účinnosť nad 98%.