Konstrukcja i sterowanie trójkołowego roweru elektrycznego bez przekładni mechanicznej

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.

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.