Konstrukcja i sterowanie trójkołowego roweru elektrycznego bez przekładni mechanicznej

• Autorzy: Brock S. , Fabiański B. , Wicher B. , Zawirski K.

Warianty tytułu

EN

Construction and control of an electrical tricycle without mechanical coupling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono konstrukcję prototypu oryginalnego trójkołowego pojazdu napędzanego pedałami ze wspomaganiem elektrycznym, bez sprzężenia mechanicznego korby pedałów z kołami. Każde z kół pojazdu jest napędzane przez bezszczotkowy silnik elektryczny (BLDC). Pedały napędzają generator, który ładuje baterię akumulatorów. Zaprojektowany został układ dystrybucji energii, zapewniający bezpieczne zachowanie się napędów pojazdu w warunkach awaryjnych. Zaprojektowane i zbudowane zostały centralny układ sterowania oraz dedykowane przekształtniki energoelektroniczne, a całość komunikacji odbywa się z wykorzystaniem protokołu CAN-open. Jako jednostkę sterującą zastosowano układ STM32F407, który pełni rolę sterownika we wszystkich podsystemach pojazdu. Prędkość pojazdu jest proporcjonalna, z nastawianym współczynnikiem, do prędkości pedałowania, natomiast moc dostarczana do silników poszczególnych kół jest odpowiednio większa od mocy generowanej przez rowerzystę. Dużą uwagę zwrócono na ergonomiczne właściwości układu napędowego, dopasowując charakterystykę momentu oporowego generatora do naturalnej charakterystyki pedałowania. W ten sposób układ napędowy zachowuje się analogicznie do klasycznego roweru mechanicznego.

EN

The paper presents the construction of a prototype of an original three-wheeled electrically powered vehicle. The vehicle is driven by pedals without mechanical coupling of the crank handle with the wheels. Each of the vehicles wheels is driven by a brushless electric motor (BLDC). The pedals drive a generat or that charges the battery. The power distribution system has been designed to ensure the safe behaviour of the vehicle's drives under emergency conditions. The central control system and dedicated power electronic converters have been designed and built, and all communicationis performed using the CAN-open protocol. STM32F407 is used as the control unit for all subsystems. Thespeed of the vehicle is proportional to the pedalling speed, with a variable factor, and the power supplied to the motors of the individual wheels is correspondingly higher than the cycling power. Considerable attention was paid to the ergonomic characteristics of the drive unit, adjusting the torque characteristics of the generator to the natural characteristics of the pedal system. In this way, the drive system behaves similarly to a classic mechanical bike.

Słowa kluczowe

PL

rower elektryczny; napęd BLDC; magistrala CAN; pedałowanie

EN

electric bicycle; BLDC drive; CAN bus; pedal

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 2 (118)
• Strony: 185--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Brock S.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki, Robotyki i Inżynierii Informatycznej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Fabiański B.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki, Robotyki i Inżynierii Informatycznej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Wicher B.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki, Robotyki i Inżynierii Informatycznej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Zawirski K.

• Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Pile, Instytut Politechniczny ul. Podchorążych 10, 64-920 Piła

Bibliografia

• [1]. Fabianski B., Wicher B.: Control algorithms in distributed system of three wheeled electric vehicle, Mechatronics - Mechatronika (ME), 16th International Conference on, CD-ROM ISBN: 978-80-214-4817-9, e-ISBN: 978-80-214-4816-2, DOI: 10.1109/MECHATRONIKA.2014.7018233, 2014.
• [2]. Zawirski K., Nowopolski K., Wicher B., Janiszewski D., Fabianski B., Siembab K.: Gearless Pedaling Electric Driven Tricycle, Lect. Notes Electrical Eng., Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems, vol. 324, ch. 34, Springer, ISBN 978-3-319-11247-3, 2014.
• [3]. Fabianski B., Wicher B.: Dynamic model and analysis of distributed control system algorithms of three wheel vehicle, Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), 19th International Conference on, p.70-75, DOI: 10.1109/MMAR.2014.6957327, Miedzyzdroje, 2014.
• [4]. Bielak C., Nowopolski K., Wicher B.: Static and Dynamic Ergonomic Corrects of Torque Controlled in Bicycle Ergometer, Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), 18th Conference on, p.161-165, ISBN 978-1-4673-5508-7, DOI: 10.1109/MMAR.2013.6669899, Miedzyzdroje, 2013
• [5]. Fabianski B., Wicher B.: Model and analysis of pedals ergonomic load torque angular distribution in the pedaling-by-wire system, Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR),21st International Conference on, p.1164-1169, Miedzyzdroje, DOI: 10.1109/MMAR.2016.7575303, 2016.
• [6]. Spagnol P., Corno M., Savaresi S. M.: Pedaling Torque Reconstruction for Half Pedaling Sensor, European Control Conference (ECC), p.275-280, Zürich, 2013.
• [7]. Sankaranarayanan V., Sowmya R.: Torque sensorless control of a human-electric hybrid bicycle, 2015 International Conference on Industrial Instrumentation and Control (ICIC), College of Engineering Pune, India. May 28-30, 2015
• [8]. Corno M., Berretta D., Savaresi S.M. Human Machine Interfacing Issues in SeNZA, a Series Hybrid Electric Bicycle, 2015 American Control Conference, Palmer House Hilton, July 1-3, 2015. Chicago, IL, USA.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).