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Heutige moderne e-Bike und Pedelec werden immer leistungsfähiger und auch das Fahrverhalten hat inzwischen einen guten Stand erreicht. Neue Hersteller erkämpfen sich durch Innovationen auch in Nischen Marktanteile die von den großen Playern nicht besetzt werden können oder auch nicht wollen.

Selbst in den e-Bike Nischen sind teilweise die Stückzahlen für einen Kleinanbieter ausreichend hoch.

Somit haben sich auch viele Anbieter von Komponenten für das Elektrorad etabliert die vom Tuning über den Umbau- oder Nachrüstsatz alles mögliche zum Thema „Elektrifizierung von Fahrädern“ anbieten.
Angefangen vom Akku-Pack über Front-, Mittelmotoren und Nabenmotoren bis zum Drehmomentsensor ist alles auch für den Privatmann zu haben.

Selber bauen scheint wieder „In“ zu sein.

Aber auch kommerzielle Nischenprodukte in sehr hochwertiger Bauart wie Beispielsweise das „Conway e-Rider“ haben inzwischen bereits viele Abnehmer gefunden.

Programmierbare Controller für universelle Anwendungen im Bereich Elektrofahrrad.

SC100 Controller in einem Gehäuse für IP56. Staubdicht und Spritzwasser geschützt. Prototyp noch aus dem 3D-Drucker, später aus Aludruckguss.

Der Markt für hochwertige und frei verfügbare programmierbare Motorcontroller im Bereich e-Bike ist allerdings eher überschaubar.

Meist sind einfache Motor Controller asiatischer Herkunft zu einem sehr günstigen Preis bei eBay oder auch gängigen Online Shops erhältlich. Hier zum Beispiel bei „eBike-Solutions“ Die Regler bewegen sich allerdings auch eher im Lo-End Bereich.

Als Antriebs- und Motor-Spezialisten mit 20 Jahren Erfahrung, haben wir natürlich schon viele BLDC-Motorkonzepte im Industriebereich sowie einige auch im Bereich des Elektrofahrrad entwickelt.

Für ein Bike-Projekt das wir 2016 erstellt haben, wurde neben einem neuen Motorkonzept außerdem auch ein leistungsfähiger Controller benötigt. Dieser wurde in Eigenregie entwickelt und basiert auf unserem Servocontroller-Vektor-Modul SCX32 das neben einer Sinus-Kommutierung zudem einen Betriebsmodus als reiner Kraftverstärker bietet.

Dieser Modus eignet sich besonders in Verbindung mit einer analogen Drehmomentmessung der Tretkraft. Diese bietet beispielsweise der Drehmomentsensor von NCTE. Dieser kann direkt an die Sensor Schnittstelle angeschlossen werden und bietet zudem auch die Auswertung der Tretgeschwindigkeit an.

 

Controller SC100 im Prototypen-Gehäuseunterteil

Das SC100 Controller Board bietet viele spezielle e-Bike typischen Funktionalitäten wie z.B. eine hoch effiziente stufenlose Rückspeisung der Bremsenergie in den Akku. Und dies nicht nur bis 15 km/h sondern im kompletten Motorbetriebsbereich.

Doch bevor wir näher auf die genaueren Details eingehen erst mal ein schematischer Überblick des e-Bike Controllers als Blockdiagramm.

Eine Besonderheit stellt der unabhängige „Interface Controller“ dar. Dieser fungiert als Steuergerät und ist für die e-Bike typischen Funktionen zuständig. Er kommuniziert über eine RS485-Schnittstelle intern mit dem Motorcontroller.

SC100 e-Bike Controller Schaltplan als Blockschaltbild

Bild: e-Bike Controller Schaltplan als Blockschaltbild

Die Stromaufnahme im Standby Betrieb liegt aufgrund der integrierten elektronischen VCC und Power Schalter unter 1 Micro Ampere. Nach einer einstellbaren Zeit der Inaktivität schaltet sich das System selbständig aus.

Selbst wenn sie einmal im Winter vergessen sollten den e-Bike Akku herauszunehmen werden sie bis auf die Akku Eigenentladung keine nennenswerte zusätzliche Entladung feststellen können.

Leistungsdaten – SC100 eBike-Controller

Spannungsbereich 18 – 60 Volt

  • LiFePO4 – 8 bis 16 Zellen
  • Li-ION – 4 bis 14 Zellen
  • NiMH – 22 bis 40 Zellen
  • Pb – 10 bis 25 Zellen

Leistungsbereich 250 – 2000 Watt

  • Dauerleistung ca. 1000 Watt
  • Kurzzeitleistung bis 2000 Watt
    Jeweils stufenlose Begrenzung einstellbar für Strom, Leistung, Temperatur u.v.m

Parametrierung Motor Controller SCX32

  • Umfassende Einstellung des Motors und der Sensorik über ca. 200 Parameter

Parametrierung Interface Controller

  • Umfassende Einstellung von Pedelec und e-Bike typischen Funktionen
  • Anpassung Schnittstellen für Display, Sensoren und Gebersystem

Umfangreiche Sicherheitsfunktionen für Systemspannungen von 24V, 36V und 48V oder stufenlos.

Überspannung- und Unterspannung Sicherheitsabschaltung frei konfigurierbar.

Die Sicherheitsabschaltung für Überspannung und Unterspannung ist vollkommen frei und stufenlos einstellbar. Hiebei kann gewählt werden ob der Antrieb abgeschaltet oder zurück geregelt wird.

Die im e-Bike und Pedelec typischen und oft üblichen Nennspannungen  von  24V, 36V oder 48V sind natürlich abgedeckt und lassen sich über die SCX32 Controller-Parameter in 10mV Schritten frei konfigurieren.