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sábado, 22 de outubro de 2016

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 3/4)


Motor Revolt RV-160 Pro e Controlador Kelly KEB Aplicados à Atualização de uma Motocicleta Zero DS ano 2010


A princípio eu estranhei que a motocicleta Zero DS 2010 original empregasse o controlador de motor Alltrax AXE modelo 4855, em vez do Alltrax AXE modelo 7245. Note que a principal (e maior) diferença entre esses dois modelos de controladores está denotada nos números expressos em seus próprios códigos. Os dois primeiros dígitos (48 ou 72) significam para qual tensão máxima de pacote de bateria o controlador é especificado. Nestes casos, um é para pacote de bateria com tensão máxima de 48V e o outro é para um pacote de bateria com tensão máxima de 72V.

Isso não está no manual do proprietário da motocicleta, mas, a Tensão Nominal do Pacote de Baterias da Zero DS 2010 é 53,2 V. Todavia, quando ele é carregado ao máximo, a tensão do pacote pode chegar quase a 60 V. Dai a estranheza pela escolha do fabricante dessa motocicleta por um controlador de motor que é especificado para tensão de 24 V até 48V (Alltrax AXE 4855), quando havia um modelo específico para tensão 24 V até 72 V (Alltrax AXE 7245), ainda que controlador Alltrax de 48 V possa operar considerando 60 V como máximo absoluto (será que o "segredo" da Zero Motorcycles com essa escolha foi a busca por uma capacidade de fornecer corrente um pouco maior?).

Porta Escovas Queimado - Motor Agni 95-R
Não obstante a isso, foi o motor Agni 95-R (e não o seu controlador Alltrax AXE) a parte da motocicleta Zero DS 2010 original que apresentou problema, por duas ocasiões distintas, enquanto a motocicleta se encontrava em operação. A queima do motor Agni 95-R ocorreu de um tal modo que tornou, em ambas ocasiões, principalmente o conjunto do porta escovas em algo irrecuperável, além de afetar, também, por diminuir a vida útil do comutador desse motor, que requereu ser restaurado.

Retomando a partir do ponto em que nós paramos a narrativa na postagem anterior, há, ainda, mais outros detalhes que precisamos considerar e tratar sobre a entrada Micro_SW do controlado de motor Kelly KEB, principalmente detalhes relacionados ao fato de que o sistema original da motocicleta Zero DS 2010 não emprega uma manopla de acelerador dotado de uma micro-chave (nem de um sensor Hall) para que ela possa ser ligada até essa entrada.

Isso se deu, principalmente, porque no Controlador de Motor Alltrax AXE 4855 (original da Motocicleta Zero DS 2010) não existe um comando externo que seja provido para ele iniciar a Função Regeneração. Porém, no controlador de motor Kelly KEB há tal entrada, apresar de seu emprego não ser obrigatório.

Desse modo, no Alltrax AXE uma micro-chave de manopla de acelerador não tinha sequer onde / como ser ligada, de modo independente. Alias, fato é que o controlador de motor original dessa motocicleta (como todos os controladores da linha Alltrax Model AXE) tem uma quantidade bem menor recursos por meio de entradas de controle, comparativamente ao Kelly KEB.

Ilustração do Painel do Controlador de Motor BLDC Kelly KEB
e sua respectiva pinagem
Deveras, o Alltrax não possui sequer um conector específico para sinais de controle diversos, tal como o Kelly KEB o tem (o seu conector J2). Por isso, para efeito de controle do motor ele não usa (não requer) ser informado por sinal de sensor algum, exceto por um único sinal analógico que é a referência para a intensidade da aceleração (que faz variar a aceleração), que também vem da manopla do acelerador e é aplicado entre os pinos 2 e 3 do Alltrax, assim como, obviamente, ser suprido da devida tensão aplicada ao pino 1 (alimentação) Key Switch (KSI) Voltage.

É por isso, também, que o Controlador Dedicado da Motocicleta é um dispositivo muito importante (praticamente impossível de ser descartado do Sistema da Motocicleta). Ele é o subsistema central que, na versão original da Motocicleta Zero DS 2010 é responsável por todas as Funções de Controle, enquanto que o controlador do motor, na mesma versão original do sistema, é apenas um "ator coadjuvante".

Porém, isso já não será mais assim, quando terminarmos esse trabalho de atualização da motocicleta.

Assim, como no controlador Alltrax AXE 7245 (original da Motocicleta Zero S / DS 2010) não existe uma via para entrada de comando externo ao controlador para iniciar a Função Regen (Frenagem Regenerativa), uma micro-chave de acelerador (comumente denominada Foot Switch) também não se encontra presente na manopla do acelerador original da motocicleta Zero DS 2010.

De fato, os controladores Alltrax da série AXE não operam Frenagem Regenerativa, mas, sim, o que eles chamam de Plug Brake: um tipo de frenagem dinâmica que não é usado durante as operações normais de frenagem, mas, sim, pode ser realizada somente quando a direção do motor é invertida, o que é causado por se aplicar sinal ao pino 4 (entrada Reverse) do controlador Alltrax, coisa que na motocicleta Zero DS não é aplicável (tal pino de entrada não é ligado, pois, a motocicleta não anda em marcha a ré).

Assim, nas operações normais de frenagem ocorre apenas o bloqueio (corte do suprimento de energia) do motor. O sistema original da motocicleta Zero DS 2010 é bem simples: nele, a função Bloqueio do Motor, simplesmente deixando de entregar-lhe energia ele, é iniciada pelo Controlador Dedicado da Motocicleta, podendo ser, de fato, realizada de duas formas distintas:
  • Pela interferência do Controlador Dedicado da Motocicleta sobre a Referência de Aceleração (o sinal do Potenciômetro do Acelerador). Isso é possível, pois, o Controlador Dedicado da Motocicleta primeiro recebe o sinal do potenciômetro do acelerador para, só depois, repassa-lo para o controlador do Motor Alltrax AXE;
  • Pela interferência do Controlador Dedicado da Motocicleta sobre o sinal Key Switch (KSI) Voltage (pino 1 do controlador Alltrax AXE, que é, de fato, a via pela qual os circuitos internos do Alltrax AXE são alimentados).
Desse modo, um diagrama que é relativo a documentação do controlador Autrax AXE (ver figura a seguir) sugere que, no caso de existir uma chave associada à manopla do acelerador (Foot Switch), seus contatos sejam ligados em um arranjo de associação em série com os contatos da chave de segurança Kill Switch e, também, em série com os contatos da chave de partida (Key Switch), formando um conjunto de condições que equivale a função lógica “E” (o motor só entra em marcha se todas essas condições forem concomitantemente satisfeitas, caso contrário, faz o controlador bloquear o motor).

Repare que é sugerido que tal comando atue sobre duas vertentes distintas (tal como é mostrado, em destaque, no diagrama a seguir):
  • na energização da bobina do Contator Principal (Main Contactor), além de atuar, também;
  • na linha de alimentação do próprio controlador Alltrax (Key Switch (KSI) Voltage, pino 1), com corrente quiescente (ligado) < 75m A.

Contudo, esse diagrama mostrado acima não corresponde, exatamente, ao mesmo tipo de arranjo de ligações que foi adotado pelo projeto da motocicleta Zero DS 2010 original. Porque tal motocicleta elétrica é dotada de seu Controlador Dedicado, é esse dispositivo eletrônico que, em última instância, tem exclusividade para poder comandar o ligamento / desligamento do Contator Principal da motocicleta, bem como alimentar, ou não. o próprio controlador Alltrax.
Controlador Dedicado da Motocicleta (Main Motorcycle Control Module)
Visão interna, apenas de um dos lados
O Controlador Dedicado da Motocicleta é um pequeno dispositivo caixa-preta, um módulo eletrônico dotado de um único conector de 34 pinos, que existe em separado do controlador do motor, e que se encontra alojado dentro do painel elétrico anexo ao pacote de baterias (na parte traseira da caixa do pacote de baterias).  

Algo lamentável é que o fabricante da motocicleta Zero não fornece, em seu Manual do Usuário da Motocicleta, nenhum diagrama elétrico, seja do todo do sistema dela, ou seja de qualquer um dos seus sub-conjuntos. Obviamente que, elaborar o diagrama completo da placa eletrônica do Controlador Dedicado é algo que não tem necessidade, mas, para poder realizar a tarefa de atualização da motocicleta, com a adoção do novo conjunto motor / controlador, evidentemente que isso implicou a necessidade que se fizesse o levantamento (quase que 100% completo) do Diagrama Elétrico Geral do Sistema da Motocicleta, visando entender e poder adequar todos os detalhes de circuito e de cabeamento, a fim de instalar o novo controlador Kelly KEB, adequadamente.

Assim, eu posso afirmar que as condições que o Controlador Dedicado verifica, a fim dele decidir se inibe que a motocicleta seja conduzida (bloqueando o motor), além de não constar o emprego de uma Micro Chave (Throttle Switch ou Foot Switch) na manopla do acelerador, isso é algo que inclui, sim, além das condições dadas pela Key Switch (ou Power Switch) e pela Kill Switch, também outros elementos de intertravamento, tais como:
  • o estado ativo (aberto) da micro chave que informa a condição do pezinho de descanso da motocicleta (que opera, de fato, em série com a Kill Switch), ou;
  • o estado de falha relativa a informação do sensor de corrente de acionamento, ou;
  • o estado de falha da tensão de alimentação de 12 V (que, na verdade, é de 13,5 V fornecida pelo Conversor CC/CC Sevicon, o qual, tal como o Carregador Embarcado, recebe alimentação para si, mesmo que o Contator principal não esteja atracado), ou;
  • o estado de sobre-temperatura do motor;
Todas estas são situações que requerem inibir que a motocicleta seja conduzida (bloqueando a passagem do sinal Throttle desde o Potenciômetro do Acelerador para o Controlador do Motor, ou simplesmente, cortando a alimentação do controlador do motor – KSI Voltage). Em ambos os casos resulta em não entregar energia ao motor, mas sem impedir o atracamento do Contator principal do sistema;

Outras condições de falha, se verificadas, fazem com que o Controlador Dedicado sequer energize, ou sequer mantenha energizado, o Contator Principal do Sistema, tais como:
  • a constatação da presença do cabo de força conectando o Carregador Embarcado à tomada da rede CA, ou;
  • a que é informada pelo BMS (Battery Management System) dando conta de que o estado do pacote de bateria não está OK (o BMS emite, também, um sinal sonoro toda vez que se aciona a Key Switch da motocicleta, que pode ser de OK, ou de NÃO OK):
  1. se o pacote de bateria estiver vazio de carga, ou;
  2. se ele estiver muito quente, ou;
  3. se ele estiver com seus módulos do pacote de bateria com carga desbalanceadas.
As observações feitas a seguir são baseadas no diagrama sugerido no manual de operação para ligação padrão do cabeamento de potência e de controle do Controlador Kelly KEB que é mostrado na figura que seguirá mais a adiante, porém, confrontado com a necessidade premente de se manter o Controlador Dedicado da Motocicleta operante naquilo que ele é essencial:
  1. O Contator Principal (Main Contactor) permite ligar / desligar o polo B+
    da Bateria ao terminal de energia B+ do Controlador do Motor
    Os contatos N.A. (normalmente abertos) do Contator Principal (Main Contactor) devem permitir ligar / desligar o polo B+ da Bateria para o terminal de entrada de energia B+ do Controlador. É recomendável, ainda, o emprego de um Fusível de Proteção Geral para a ligação do polo B+ da bateria até terminal do contato do contator principal (no sistema original da motocicleta já existe tal fusível geral que é de 425 A, e que deve ser mantido);                                                                             
  2. Por outro lado, a ligação do polo B- da Bateria para o terminal B- do controlador (GND da potência para o acionamento do motor) só deve ser interrompido pela Chave Geral (que já é pré existente na versão original do sistema da motocicleta). Exceto pela existência da Chave Geral em seu percurso, o polo B- deve ser sempre conectado via um cabo direto, curto e grosso, desde o polo da bateria. Para segurança geral do equipamento, ao proceder a ligação, a do polo B- deve ser feita primeiro, enquanto a do polo B+ (via os contatos N.A. do contator principal e resistor de pré-carga) deve ser ligada depois;
  1. Entre os contatos do Contator Principal deve haver a ligação do Resistor de Pré-Carga, que é sugerido pela Kelly para ser 1 kΩ x 10 W. O emprego de um resistor de pré-carga é recomendado, também, pela documentação do controlador Alltrax AXE, entretanto (e eu não sei explicar o porquê) ao que tudo indica ele não foi empregado pelo projeto da Zero no sistema original da motocicleta (a menos que ele esteja embutido no Controlador Dedicado da Motocicleta, o que não me parece provável, pois, não é fácil ocultar um resistor de 10 Watts).
    Tal resistor é requerido para que, no momento da energizar o Controlador do Motor, o Banco de Capacitores que há internamente a esse controlador (e que é conetado ao barramento CC que irá prover, internamente ao controlador, a energia de acionamento do motor) já esteja previamente carregado (o que é realizado via o resistor de pré-carga), antes mesmo de se proceder a ativação da Chave de partida do sistema.

    Uma vez que o banco de capacitores já está previamente carregado, no momento de ligar a energia (ativando a Chave de partida), os contatos do contator principal que se fecham se sobreporão ao resistor de pré-carga, e ele passa a não ter mais efeito.

     Segundo a Kelly, a falta de resistor de pré-carga pode danificar gravemente o controlador do motor, no momento de ligar a energia, contudo, a função dele é, também, a de evitar surtos violentos de corrente sobre a bateria, além de evitar, também, alguma eventual falha do próprio contator principal por motivo de “colagem” dos seus contatos, por conta do eventual surto de corrente ao energizar o controlador.

    Note que o manual do usuário da motocicleta Zero DS 2010, quando trata do assunto Main Power Indicator (o sinalizador luminoso que há na parte superior direita do Painel de Instrumentos da Motocicleta, logo acima da coluna de barras que indica a energia presente no pacote de baterias) menciona que esse indicador permanece apagado (quando, de fato, ele permanece aceso), sempre que o sistema da motocicleta está energizado e não há nenhuma falha detectada. Havendo falha, este indicador pisca. Dentre os doze tipos de falhas alistados, (que são indicados pelo Main Power Indicator piscando) um se refere à falha de pre-carga do controlador do motor.
   

Contudo, na versão original do sistema da motocicleta, se não há o tal resistor de pre-carga, então o procedimento de pre-carga não é realizado. Para garantir uma adequada adaptação do novo controlador Kelly KEB, a inserção do resistor de pre-carga (conforme especificado, 1 kΩ x 10 W), junto aos contatos do contator principal (veja foto da postagem anterior) é, certamente, requerida.
  1. Com a Chave Geral do sistema da motocicleta ativada, a tensão B+ da bateria já se encontra presente tanto para alimentar o Conversor CC/CC de 12 V (SEVICON), via o fusível F2, de 20 A (que está presente na tampa do Painel Elétrico Principal, anexo à caixa do pacote de baterias), quanto para alimentar o Carregador Embarcado (QUIQ), via o fusível F3, de 25 A, (também presente na tampa do mesmo painel). Entretanto, o Carregador Embarcado só pode efetivamente entrar em operação, mediante a habilitação dele, que é provida pelo BMS (Battery Management System).
  • Durante um ciclo de recarga do Pacote de Bateria com as células devidamente balanceadas, normalmente é o Carregador Embarcado (e não a BMS) que detecta quando o Pacote de Bateria já está cheio, e termina o ciclo de carga, naturalmente;
  • Entretanto, a fim de aumentar a proteção, evitando o sobreaquecimento do Pacote de Bateria, o BMS também realiza detecções, tanto da temperatura, quanto do estado de carga do pacote de bateria, de modo que ele pode, também, determinar (de modo redundante) o término de um carregamento. Assim, se o Carregador Embarcado não termina um ciclo de recarga tão logo quando ocorre do pacote de Bateria estar cheio, a BMS irá terminar o carregamento por si, desativando o Carregador Embarcado, para evitar danos ao Pacote de Bateria;
  • Também é o BMS que desabilita o Carregador Embarcado, impedindo que o Pacote de Bateria seja normalmente recarregado, caso ocorra dele se descarregar em excesso, com alguma das tensões dos módulos do pacote de bateria indo abaixo de 2,5 V, uma situação infeliz que pode ocorrer, no caso da motocicleta ser deixada desligada, sem recarga do Pacote de Bateria, por um período de tempo muito longo. Isso ocorreu com todas as motocicletas elétricas Zero S / DS 2010 vendidas em leilões da Receita Federal no Brasil.
      Também, com a Chave Geral estando ativada, a tensão B+ da bateria já se encontra presente, diretamente, a um dos terminais do contato do Contator Principal e, por via do fusível F1 (Fused B+), de 10 A, a um dos terminais da Bobina de Comando desse mesmo contator. Entretanto, o Contator Principal somente terá a sua bobina energizada (e, portanto, irá atracar) mediante a permissão que é concedida pelo Controlador Dedicado da Motocicleta, que é feita, internamente a esse controlador, via uma chave MOS-FET (2SK2504).

     A tensão B+ da bateria, após o fusível F1 (Fused B+) segue, via o pino 6 do Conector J11 do Painel Elétrico Principal (conector de 12 pinos machos alojado na tampa desse painel elétrico) para a Power Switch (ou Key Switch, ou Chave de Partida). Assim, a energização da bobina do contator principal só pode ocorrer após a ativação da Chave de Partida (Key Switch), desde que o Controlador Dedicado da Motocicleta não detecte alguma eventual falha que o impeça de permitir que o contator principal atraque. A Bobina de Comando do Contator Principal é energizada a fim de, efetivamente, conectar o polo B+ da Bateria ao terminal de entrada de energia B+ do controlador do motor.

      A partir daqui aqui que entra uma questão nova que é sobre o emprego do Transdutor de Corrente. Na versão original do sistema da motocicleta Zero DS 2010, o Transdutor de Corrente monitorava a corrente que saia do Controlador do Motor (Alltrasx) e seguia para o motor CC escovado (Agni 95-R). Já, com o emprego do novo conjunto Motor / Controlador, isso equivaleria a medir, não apenas uma, mas, sim, a somatória das correntes de fases do novo motor (Revolt), que é CC sem escova (BLDC) trifásico. Isso não é conveniente para o sistema com o novo conjunto motor / controlador e, assim, a modificação requerida aqui é que o mesmo Transdutor de Corrente seja empregado para monitorar a corrente CC que entrará para o terminal B+ do novo controlador de motor, que é a corrente consumida pelo controlador Kelly KEB a partir da bateria para o acionar o motor BLDC.
     
Vista Interna da Tampa do Painel Elétrico Principal
Ao proceder esta modificação, os mesmos cabos de bitola larga (cabos de energia vermelhos, porém recobertos de capa isolante branca) originais da motocicleta, que existem no interior do painel elétrico principal, podem ser reaproveitados, contudo, mudando-se a forma como eles estão arranjados ali: apenas um deles, o de comprimento maior, é que será mantido em uso. É exatamente esse cabo que conduzirá a energia da alimentação para o acionamento do motor, partindo diretamente do terminal de saída (à esquerda) do Contator principal, ele passará, de acordo com o sentido que a corrente é conduzida, pelo interior do núcleo do elemento Transdutor de Corrente, e seguindo, então, para terminar conectado, firmemente parafusado, ao terminal B+ do Controlador do Motor.
Efeito Hall em malha aberta

O Transdutor de Corrente empregado, o HASS 200-S, é basedo em tecnologia de Efeito Hall em malha aberta: o fluxo magnético criado pelo Corrente Primária é concentrada num circuito magnético e medido no intervalo de ar usando um dispositivo de Hall. O sinal de saída do dispositivo de Hall é, então, condicionado para fornecer uma representação exata da corrente primária na saída.


     Com a Chave de Partida (Key Switch) ativada, isso ainda não significa que a entrada PWR: Controller power supply (Pino 1 do conector J2 do Controlador Kelly KEB, a entrada por meio da qual é provida alimentação para todo o circuito de controle interno a esse controlador) esteja energizada. Tal alimentação só é efetivamente provida mediante a liberação da passagem da alimentação B+ que sai do contato do contator principal, e que chega ao pino 10 do Controlador Dedicado da Motocicleta, por meio da ativação de uma chave MOS-FET (IRFR3110, que existe internamente ao Controlador Dedicado). Deste modo, o Controlador Dedicado da Motocicleta tem a autoridade para permitir, ou para recusar, fornecer alimentação para o Pino 1 do conector J2 do controlador Kelly, ainda que o contator principal já esteja atracado.

  • Temistor (Pino 4 do conector J2 do controlador Kelly KEB): É uma entrada analógica de padrão 0 ~ 5 V. Termistores são semicondutores sensíveis à temperatura que se prestam para operar como sensor para fins de proteção térmica, a fim de evitar sobreaquecimento (no caso, o sobreaquecimento do motor), limitando a corrente elétrica (no caso, desligando-a, tornando o motor inoperante, até que a temperatura baixe, retornando para um patamar seguro) quando uma determinada temperatura limite é alcançada nos enrolamentos do motor (local onde o termistor se encontra instalado, interno ao motor).
A proteção térmica provida pelo termistor é importante para garantir preservar a integridade do motor diante de eventual sobreaquecimento dele, porém, o uso dessa proteção não é obrigatório para o funcionamento do controlador, mas altamente recomendável. Caso o sistema não empregue um Termistor para monitorar o limiar de temperatura operacional segura para o motor, essa entrada pode ser reconfigurada para comportar, também, a função High-Brake Sensor (ou seja, uma entrada de sensor de freio de 12V).

O tipo de termistor empregado no novo motor é uma informação que deve ser fornecida ao novo controlador controlador Kelly KEB durante o procedimento de ajustes de parâmetros, que é realizado com tal controlador conectado (via um cabo de comunicação serial padrão RS-232, mas que pode ser adaptada para USB) a um computador onde esteja rodando o programa Kelly KEB Controllers Configuration Program (que atualmente está na versão 0406 e cuja interface é apresentada na figura a seguir).


O termistor sugerido pela Kelly (e também o que a Revolt empregou no motor RV-160 Pro que nos forneceu) é o sensor de temperatura semicondutor KTY84/130. Caso seja empregado o termistor KTY84/130, ele tem variação de resistência com coeficiente positivo de temperatura (PTC), sendo esperado, tipicamente (segundo informações oferecidas em tabelas contidas nos datasheets de fabricantes), uma variação da resistência dentro da faixa de operação entre 359 Ω (para temperatura de -40 °C) e 2624 Ω (para 300 °C).

Ao conectar o termistor do motor para o controlador Kelly KEB, a inclusão de um resistor externo extra, em série, em geral é requerida, e deve ter seu valor definido de acordo com o modelo do termistor. Por isso, é altamente recomendável conhecer qual o modelo exato do termistor que foi empregado no fabrico do motor.

Deveras, a entrada para se ligar o termistor é apenas uma dentre um conjunto de três entradas analógicas de padrão 0 ~ 5 V que existem no conector J2 do controlador Kelly KEB. As outras duas entradas analógicas são relativas, respectivamente, às funções do acelerador e do freio (Analog Brake and Throttle Inputs, ambas serão vistas mais adiante).

Uma questão importante envolvendo o Termistor empregado para Proteção Térmica do Motor é que, diferente do controlador Kelly KEB72121E, que tem uma entrada para Termistor, que o torna hábil a realizar o controle da função proteção térmica do motor, por sua vez, o controlador do motor original da motocicleta Zero S / DS 2010, o Alltrax AXE 7245 não tem uma entrada para Termistor e, portanto, ele não realiza o controle da função proteção térmica do motor Agni 95-R (motor original da motocicleta).

Dada a importância de se estabelecer um controle sobre a proteção térmica do motor, o motor Agni 95-R que é empregado na motocicleta Zero S / DS 2010 também é dotado de um termistor, de modo que nessa motocicleta, originalmente, o controle da função da proteção térmica é exercido pelo Controlador Dedicado da Motocicleta. O Controlador Dedicado da Motocicleta é um pequeno dispositivo caixa-preta, um módulo eletrônico dotado de um único conector de 34 pinos, que existe em separado do controlador do motor, e que se encontra alojado dentro do painel elétrico anexo ao pacote de baterias (na parte traseira da caixa do pacote de baterias).

Assim, com a troca do controlador original Alltrax AXE 7245 pelo novo controlador Kelly KEB72121E, o controle da função de proteção térmica do motor deixa de ser realizado pelo Controlador Dedicado da Motocicleta, e passar a ser realizado pelo próprio controlador Kelly KEB. a partir do sinal de informação da temperatura proveniente do sensor de temperatura semicondutor KTY84/130 (que já vem instalado integrado ao motor Revolt RV-160 Pro), de moto que o motor continuará termicamente protegido.


Contudo, diferente do motor Revolt RV-160 Pro (que emprega o KTY84/130) o motor Agni 95-R original da motocicleta Zero S / DS 2010 possui um termistor de modelo bem diferente, que é do tipo NTC (cuja resistência varia com coeficiente negativo de temperatura), com o valor de sua resistência variando de 35 kΩ a 15 Ω na faixa de temperatura ambiente de operação, e que atinge o valor de cerca de 2 kΩ à temperatura máxima aceitável para ser suportado pelo material do coletor das escovas e porta escovas do motor Agni.

Caso a entrada do Controlador Dedicado da Motocicleta onde antes se conectava o Termistor (do motor Agni) fique, simplesmente, aberta, isso equivale a esse controlador estar lendo nela uma informação de resistência infinita, o que representa uma informação relativa à uma temperatura do motor extremamente baixa (o que não seria problema algum).

Porém, não convém que tal entrada fique desconectada, para que ela não se torne suscetível em receber ruido por interferência eletromagnética induzida por fontes externas, de modo que convém que a essa entrada seja ligada um resistor fixo, para “enganar” o Controlador Dedicado da Motocicleta com uma falsa informação de temperatura do motor, para que ele “pense” que está operando, sempre, com uma temperatura segura no motor, o que corresponde a uma resistência R, onde 2 kΩ R ≤ 35 kΩ (no caso, nós optamos por empregar um resistor fixo de 15 kΩ).

Todavia, não havendo na entrada Termistor do Controlador Dedicado da Motocicleta uma informação real a respeito da temperatura do motor, surge um inconveniente que é fato desse controlador não poder mais comandar o acionamento da turbina do ar de arrefecimento do motor, ligando-a e desligando-a, conforme se faz necessário, enquanto a temperatura varia (com um resistor fixo de 15 kΩ no lugar do termistor a ventilação ficará permanentemente desligada).

Outra consequência é que o sinalizador luminoso “Warning (Indicador de "Aviso", que fica próximo e logo abaixo do Painel de Instrumentos de leitura) não mais irá informar o piloto da motocicleta sobre os estágios progressivos da ocorrência de sobretemperatura no motor, uma função que existia versão original dos sistema da motocicleta). Para que tais inconveniente não ocorram seria preciso que o Motor Revolt RV 160-Pro viesse dotado de dois termistores internos, um para informar o Controlador Kelly KEB e outro do mesmo tipo daquele há no motor Agni 95-R, que serviria para continuar informando o Controlador Dedicado da Motocicleta sobre a temperatura da motor.

Entretanto, vale lembrar que com o emprego do novo conjunto motor / controlador, o motor irá operar com a proteção térmica provida pelo controlador Kelly KEB, com uma faixa de temperatura para proteção configurável via parametrização desse controlador (parâmetros Controller Stop Output Temperature e Controller Resume Output Temperature), enquanto que a ocorrência sobretemperatura será apresentada no pelo código piscante do LED vermelho do painel desse controlador (não mais no sinalizador Warning).


Talvez fosse algo bom, se o código piscante do LED vermelho do painel controlador Kelly pudesse ser enviado para o sinalizador luminoso “Warning” no painel da motocicleta. De fato, o LED que existe no painel do Controlador do Motor é de difícil visualização por parte do motociclista enquanto a motocicleta está em operação. Entretanto isso não é possível de ser realizado sem abrir a caixa (“a prova de água”) do controlador Kelly para se ligar, internamente, fiação extra para isso, ao passo que, no conector J2 do controlador não existe nenhum pino livre, disponível, para se enviar esse sinal.

Os parâmetros Controller Stop Output Temperature e Controller Resume Output Temperature foram configurados, respectivamente, para os valores 160°C e 130°C. Além do mais, nós optamos por descartar o sub-sistema de ventilação do motor original da motocicleta (o Z-Force Air Induction System) devido a excelente capacidade que Motor Revolt (um motor outrunner) para operar em temperaturas bem elevadas, e adaptamos uma simples ventoinha atachada à ponta traseira do eixo desse motor, cujas pás coletam e forçam uma quantidade razoável de ar a entrar pelas janelas da tampa traseira desse motor (e, consequentemente, saindo pelas janelas da tampa dianteira), produzindo ventilação de arrefecimento na direção axial do motor.

Veja Também:


Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 1/4)



segunda-feira, 10 de outubro de 2016

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 2/4)


Motor Revolt RV-160 Pro e Controlador Kelly KEB Aplicados à Atualização de uma Motocicleta Zero DS ano 2010


Preparação Preliminar do Motor Revolt RV-160 Pro e do Controlador Kelly KEB:


Quando o Controlador Kelly KEB72121E chegar em mãos, antes de tudo, convirá fazer logo um teste rápido, para verificar se ele está OK, aproveitando para familiarizar, antecipadamente, com o seu Software de Configuração de parâmetros (que pode ser baixado, grátis, direto do suporte no site da empresa Kelly Controllers, em conformidade com o modelo do controlador).

Configurar parâmetros de um controlador para motor BLDC, com aplicação em Veículo Elétrico Ultraleve, tal como uma motocicleta, me pareceu algo bem mais simples do que parametrizar o acionamento de um Motor de Indução Trifásico para um típica aplicação industrial, onde pode ser necessário se lidar com um número muito maior de parâmetros.

Para testar e / ou para se configurar os parâmetros desse controlador, fora da motocicleta (desconectado do pacote de bateria), uma fonte de alimentação CC capaz de fornecer uma tensão de saída de qualquer valor entre 8 e 30 V é requerida. Os polos dessa fonte são ligados apenas entre os pinos 1 (PWR – Controller Power Supply) e 2 (RTB – Power Supply Ground (GND)) do conector J2 do controlador Kelly KEB. Neste caso, o controlador não poderá girar o motor, pois, para isso ele precisa que a alimentação de energia para acionamento esteja conectada aos terminais de potência B+ e B- do controlador Kelly KEB. 

Entretanto, a condição ideal para se realizar, concomitantemente, tanto as modificações de circuito do Sistema da Motocicleta, quanto os ensaios de acionamento com o novo conjunto Motor / Controlador (que são necessários serem feitos antes que tais dispositivos sejam instalá-los para integrar a motocicleta Zero DS 2010) é que a caixa toda do Pacote de Baterias seja desmontada do quadro da motocicleta e movida para uma bancada adequada.


Convém que nessa bancada esteja prevista, inclusive, a existência de uma Morsa Torno de Bancada (número 2 ou superior) para prender adequadamente o motor esteja prevista. Assim, tão logo quanto possível nós iremos conectar os cabos de alimentação de energia aos terminais B+ e B- do controlador Kelly KEB, o que tornará possível girar o motor, ainda que em vazio (sem carga mecânica acoplada ao seu eixo, sem desenvolver torque considerável), o que resultará em acionamentos com correntes de magnitudes bem moderadas.


A fim de poder acionar o motor durante os ensaios, convém que o Suporte do Motor original da motocicleta já esteja convenientemente adaptado para ser montado ao novo motor, com o motor preso à morsa pela borda desse suporte, lembrando, ainda, de tomar cuidado, o tempo todo, com o aspecto de segurança, pois, esse é um motor outrunner, nada pequeno, cujo corpo externo girará, com torque e a velocidades consideráveis. Então, esse é um passo do serviço: preparar o suporte do motor para o novo motor.

Prender motores rotativos em suportes, salvo raríssimas exceções, isso sempre remete a um circulo cujo centro corresponde ao mesmo centro do eixo da máquina e cuja linha de circunferência passa pelo centro de cada um dos furos roscados que recebe os parafusos. Neste caso, infelizmente, o diâmetro dessa circunferência não é exatamente igual para o motor Agni 95-R (que é de 62 mm) e para o motor Revolt RV-160 Pro (que é de 56 mm).

Outra coisa é que esses furos roscados costumam ser distribuídos em simetria ao longo dessa circunferência. Também ai, infelizmente, é padrão é diferente para os casos de cada um desses motores: O Agni é preso por apenas 4 parafusos, nas posições relativas 0°, 90°, 180° e 270° da sua circunferência, enquanto o Revolt emprega 6 parafusos para sua fixação, nas posições relativas 0°, 60°, 120°, 180°, 240° e 300° da sua circunferência.

Entretanto, nem tudo está perdido, pois, os furos do suporte do motor são apenas de passagem  dos parafusos (furos não roscados), o que não exige grande precisão, de modo que basta proceder o alargamento, de (62 - 56) / 2 = 3 mm em direção ao centro (para ajustar  o diâmetro da circunferência de 62 mm para 56 mm), em apenas dois dos furos originais do suporte (nos furos das posições 0° e 180°, dando-lhes uma forma de oblongo), enquanto se provê quatro novos furos nas demais posições restantes (60°, 120°, 240° e 300°), na linha da circunferência de 56 mm.


Quanto aos parafusos originais que prendiam o Agni 95-R, eles são M8x1.25, onde, M8 significa uma rosca de diâmetro de 8 mm, enquanto 1,25 é o passo, ou seja, a distância (também em mm) de um fio de rosca o outro fio de rosca adjacente. Existem diferentes passos de fio de rosca para um mesmo diâmetro de rosca. No caso de M8, o passo de 1,25 corresponde a de “rosca mais grossa” existente (aprenda mais, aqui). Coincidentemente, o motor da Revolt utiliza a mesma rosca e, assim, você pode empregar os mesmos parafusos, completando o conjunto necessário por adquiri mais duas peças extras dele.

Outra coisa que demanda preocupação, desde o início, é quanto a ponta de eixo do novo motor, pois, é diretamente nessa ponta de eixo que se acopla o pinhão do sistema de transmissão da motocicleta. Como não é necessário realizar modificação alguma na relação da transmissão, o pinhão empregado é o mesmo pinhão original, que antes estava acoplado ao eixo do motor Agni 95-R. O 95-R possui um eixo de 19 mm de diâmetro, com uma ponta exposta de 40 mm de comprimento, que possui canaleta para acomodar uma chaveta ISO de 6 mm. No sentido longitudinal a partir da ponta do eixo, existe um furo roscado, também M8x1.25, usado para fixar o pinhão.

Já, o comprimento da ponta exposta do eixo do motor RV-160 Pro também é 40 mm (o desenho mecânico completo pode ser visto na postagem anterior), entretanto, diferente do 95-R, o diâmetro de tal eixo é 20 mm. Tanto essa diferença no diâmetro da ponta do eixo (de 20 mm para 19 mm), quanto qualquer detalhe sobre a canaleta para alojar a chaveta, pode ser acertado na ocasião do pedido do novo motor, diretamente com o pessoal da Revolt Motors (só não pode esquecer disso).

Com efeito, nem mesmo a modificação do suporte do motor precisa ser feita se você souber negociar com a Revolt Motors. Foi o que aconteceu no caso da motocicleta em questão, pois, o seu proprietário conseguiu um Adaptador Especial para compatibilizar o sistema de fixação do motor RV-160 Pro (6 parafusos M8x1.25 a 56 mm do centro) para o suporte do motor original (4 parafusos M8x1.25 a 62 mm do centro). Entretanto, vale lembrar que o emprego de tal adaptador ocupa espaço, tornando mais apertado e menos confortável de se realizar o procedimento de encaixar e fixar o motor com seu suporte no quadro da moto.

A princípio, não convém se fixar o novo controlador do motor Kelly KEB em sua bandeja de suporte (peça de alumínio que fica anexada ao Carregador Embarcado (QUIC)), pois isso dificultaria as eventuais operações de conexão e desconexão, principalmente dos cabos que conduzem a energia vinda da bateria para o controlador, nos terminais potência B+ e B-, e dos cabos que conduzem a energia de acionamento para as fases do motor nos terminais de potência A, B e C. 

Contudo, convém que o Carregador Embarcado (QUIC) também esteja presente na bancada de trabalho, para que você tenha o sistema mais completo, e possa monitorar o estado e recarregar o pacote de bateria, se e quando necessário, enquanto que, o Controlador Kelly KEB pode ficar solto sobre o Carregador Embarcado, apenas apoiado sobre a bandeja.

Apenas ao final, depois de feitas todas as modificações de circuito do sistema da motocicleta, e todos os ensaios realizados, é recomendável verificar o local de instalação do Controlador Kelly KEB. Ao final, o controlador de motor Kelly KEB deverá ser montado, preso à mesma bandeja de alumínio original onde, antes, ficava montado o antigo controlador de motor, o Alltrax AXE (tal bandeja de suporte, na motocicleta, fica instalada abaixo do Carregador Embarcado (QUIC)).

A recomendação da Kelly para garantir que a potência nominal total possa ser aproveitada, tal controlador deverá ser fixado a uma superfície metálica plana e limpa, preso com quatro parafusos e, se possível, aplicando uma fina camada de graxa de silicone em toda a sua base para melhorar o desempenho térmico de contato da sua base com a superfície da bandeja de alumínio onde ele será fixado. 

Contudo, o quanto antes, novos furos para passagem (furos não roscados) para os parafusos de fixação desse controlador já devem ser feitos, nas bordas laterais do controlador Kelly KEB, e eles devem coincidir com a posição dos furos originais que já existem na bandeja de suporte, que não precisa sofrer nenhuma alteração. Assim, esse é mais um passo do serviço: preparar a mecânica do controlador Kelly KEB para ele ser, posteriormente, instalado.

As posições corretas para esses quatro novos furos podem ser marcadas, simplesmente, por se colocar os dois controladores (o Kelly KEB e o Alltrax AXE) confrontados base a base, pois, como mostra a próxima figura, a caixa de alumínio do controlador Kelly é mais extensa em comprimento, porém, os seus terminais de potência (A, B, C, B+ e B-) são mais curtos do que os terminais de potência do Altrax, de modo que, comparativamente, os comprimentos totais de ambos (Kelly KEB e Alltrax AXE) se equiparam, enquanto que, as dimensões das largura deles são quase que perfeitamente iguais.


O Sistema Eletroeletrônico da Motocicleta Zero DS 2010:


Note que, para a motocicleta Zero DS 2010 funcionar adequadamente com o novo conjunto Motor / Controlador, uma série de adaptações, que consistem em modificações dos circuitos elétricos originais, serão necessárias. A grande maioria delas pode ser feita na bancada, antes mesmo de se realizar qualquer ensaio de acionamento do motor, pois quase todas as modificações de circuito necessárias são feitas no âmbito do Painel Elétrico Principal que se encontra agregado à caixa do Pacote de Baterias.

Nenhuma modificação precisa ser feita em alguma parte interna ao invólucro de qualquer dispositivo eletroeletrônico (original da motocicleta, ou não).  Não obstante, contudo, eu precisei abrir a caixa plástica preta que contém o Controlador Dedicado da Motocicleta, a fim de, por meio de engenharia reversa, compreender melhor o sistema da motocicleta, objetivando a elaboração de um diagrama de ligações completo dele, para poder definir as modificações de circuito necessárias de serem feitas ao sistema de modo mais correto e seguro.

O Painel Elétrico Principal contém, além de cabos, terminais e conectores, os seguintes componentes principais (numerados de acordo com os números circundados nas figuras posteriores):

(1) O Controlador Dedicado da Motocicleta: um dispositivo eletrônico que é subsistema de design proprietário que centraliza (quase) todas as funções de controle do sistema da motocicleta. Em fóruns especialistas ele tem sido chamado de MMB (Main Motorcycle Board) ou de Main Motorcycle Control Module (denominação empregada pela própria Zero).

Além do Controlador Dedicado da Motocicleta, o Painel Elétrico Principal contém diversos outros dispositivos com funções de fonte de alimentação, manobra, proteção e sensoriamento, tais como:

(2) A Chave Geral (Main Power Cut-Off): chave de atuação manual, que é capaz de conectar ou de desconectar ambos os polos do pacote de baterias para todo o restante do sistema (o polo positivo é manobrado após ele passar pelo Fusível Geral, de 425 A, que também se encontra no interior desse mesmo painel);

(3) O Contator Principal: comandado e monitorado pelo Controlador Dedicado da Motocicleta, ele permite ou impede a passagem de alimentação de energia que o Controlador do Motor usa para acionar o motor;

(4) O Resistor de Pré-Carga: é um componente novo a ser agregado sistema da motocicleta (embutido em um tubo termo retrátil preto), por contra de uma das modificações de circuito que se fazem necessárias. Seu emprego é requerido devido ao novo controlador de motor Kelly KEB. Sugerido pela Kelly para ser 1 kΩ x 10 W, sua função é criar um caminho alternativo que interliga os contatos do Contator Principal para finalidade de pré-carga (veremos detalhes disso mais adiante);

(5) Os diversos Fusíveis de Proteção:

Visão do Painel Elétrico Principal que é a Parte Central do Sistema da Motocicleta Zero DS 2010
  • FUS 1: De 10 A, protege o acionamento da bobina do Contator Principal;
  • FUS 2: De 20 A, protege a entrada de alimentação para o Conversor CC/CC (SEVICON);
  • FUS 3: De 20 A, protege a entrada de alimentação para o Carregador Embarcado (QUIC);
  • FUS 12 V: De 25 A, protege a saída de alimentação a partir da saída do Conversor CC/CC (SEVICON);
  • Fusível de Proteção Geral: de 425 A, fica antes da Chave Geral;
(6) O Transdutor de Corrente: elemento empregado para fins de proteção, que permite monitorar a corrente do acionamento (a leitura da corrente é continuamente fornecida para o Controlador Dedicado da Motocicleta). Note que, de modo redundante, o Controlador Kelly KEB72121E faz o seu próprio monitoramento da corrente de acionamento da corrente do acionamento (monitorada internamente a ele). Não obstante o fato da troca do Controlador do Motor a partir do Alltrax AXe para o Kelly KEB, esse mesmo componente continuará a ser empregado a fim de manter a função protetiva do Controlador Dedicado da motocicleta, Contudo, haverá uma mudança com respeito a qual cabo de energia passará por dentro dele (como veremos bem mais adiante);

(7) O Conversor CC/CC (o SEVCON): responsável por prover a alimentação de 12V (que é convertida a partir da tensão mais alta fornecida pelo pacote de bateria) que é requerida para suprir de energia uma parte do sistema da motocicleta;

(8) O Conector J11 do Painel Elétrico: conector de 12 pinos machos, que fica alojado na tampa do Painel Elétrico Principal, onde conecta-se o cabo que conduz sinais elétricos entre o painel elétrico e o restante externo do sistema da motocicleta;

(9) O Conector da Alimentação de 12 V: conector de 2 pinos que conduz a energia da alimentação de 12 V proveniente do Conversor CC/CC (SEVCON) para suprir uma parte do sistema da motocicleta que fica externa ao Painel Elétrico Principal.

Já, o BMS (Battery Management System), que é responsável por monitorar as condições do estado e do balanceamento de carga entre os módulos do pacote de bateria, é um outro dispositivo eletrônico existente no sistema, mas que, no entanto, fica alocado do outro lado (lado oposto ao do Painel Elétrico Principal) na caixa do pacote de baterias (e que, a princípio, não precisa ser acessado neste trabalho).

O Controlador Kelly KEB72121E:


Os sinais de controle do Controlador Kelly KEB se encontram presentes em um Conector de 14 pinos que é referenciado pela denominação J2: um conector redondo roscável contendo pinos machos, alojado no painel dele (ver próxima figura). 

O conector de 2 x 7 = 14 pinos que é sugerido no documento do diagrama de ligação (KBL KEB Assembly) para ser montado na placa base não acompanha o produto e, de fato, eu nunca descobri, exatamente, do que se trata. 

Por sua vez, o conector J2 é um tipo de conector relativamente especial (usualmente empregado em aplicações de aviação) que pode ser complicado de adquirir aqui no Brasil, de modo que convém que se adquira junto com um controlador novo, também o produto que é denominado KBL/KEB J2 CABLE (figura ao lado).

Sobre as Entradas de Controle do Controlador Kelly KEB72121E (quais as modificações de circuito que devem ser feitas no sistema e porquê):


As Entradas de Controle do Controlador de Motor Kelly KEB que serão descritas e discutidas a seguir encontram-se acessíveis por meio do Conector de 14 pinos denominado J2 que se apresenta disposto mo painel frontal desse controlador.

  • Reverse_SW (Reversing switch input, Pino 9 do conector J2 do controlador Kelly KEB): É uma entrada digital que, se estiver ativa, causar a reversão do sentido de giro do motor. Para ser ativada ela precisa ser conectada para o GND (Nível lógico 0, ou seja, um dos fios ligados a um dos pinos denominados RTN do conector J2). A função reverse não se aplica ao caso da motocicleta Zero DS 2010 (pois em motocicletas não se aplica andar de marcha a ré), portanto, esta entrada deve ser mantida em seu estado inativo, ou seja, simplesmente deixada aberta (pois, desconectada já significa que ela se encontra em nível lógico 1, ou seja, desativada);

  • Micro_SW (Throttle Switch Input, Pino 8 do conector J2 do controlador Kelly KEB): É uma entrada digital, e é a razão pela qual, a propósito, o cabo elétrico de um Acelerador tipo Potenciômetro apresenta um conector com 5 condutores. Desse modo, além do potenciômetro (que usa 3 dos 5 condutores), também uma micro-chave é construída embutida ao conjunto do acelerador (e ela usa os dois condutores restantes). 
Na maioria dos Kits de aceleradores (como o mostrado na figura a seguir), esta micro-chave (que pode ser, também, um sensor de efeito Hall) é classificada, em geral, para 2 A a 24 V e ela é um recurso que pode ter importante emprego quando o sistema é dotado de função de regeneração (exigível para a operação no modo Throttle Release Regen do Controlador de Motor Kelly KEB), mas pode ser, também, usada para qualquer outro tipo de bloqueio de segurança do motor que se possa querer implementar. 

Está micro-chave apresenta os seus contatos na condição aberta quando estamos com a manopla do  acelerador solta e na sua posição de repouso (posição relativa a zero aceleração), enquanto ela fecha os seus contatos assim que se inicia a torção do acelerador, para acelerar. Ao fechar os contatos, o sinal de entrada Micro_SW do controlador Kelly KEB é conectado para GND (fechando circuito ou para o pino 2 ou para pino 3 do conector J2). Uma vez que a entrada Micro_SW está em seu estado ativo, ela realiza a a função para qual ela se destina: liberar o controlador para ele poder pôr o motor em marcha, e passar a variar a velocidade dele, de acordo com o sinal da informação da aceleração (Throttle, que veremos mais adiante).

Contudo, quando o acelerador é solto (ou liberado), ele retorna (deve retornar) rapidamente (por efeito de mola) para a sua posição de repouso, e os contatos da micro-chave voltam a abrir. É então que acontece no controlador uma nova ação que, de acordo com a configuração que se fazer nos parâmetros do controlador Kelly KEB, pode se dar de duas formas distintas:
  • Apenas contar a energia que é enviada ao motor;
  • Cortar a energia que é enviada ao motor e dar início a função de regeneração (Função Regen, ou seja, a frenagem regenerativa da motocicleta). 

A operação da função de regeneração no modo Throttle Release Regen pode não ser o que há de mais adequado para ser aplicado a uma motocicleta, pois, com isso ela perde a capacidade de, ao se descer por declives, fazê-lo com o motor livre, ou seja perde-se a possibilidade de conduzir em “banguelas”, onde, poder rodar livre costuma ser algo desejável nas motocicletas. Lembre que a função regeneração, quando atua, tem um considerável efeito de frenagem sobre o eixo do motor. 

Entretanto, a presença dessa micro-chave no acelerador pode ser algo conveniente para que se possa executar, de forma mais segura, qualquer um dos outros dois possíveis modos da função regeneração que são previstos para a operação do controlador Kelly KEB. Iniciar tais modos da função regeneração pode ser tornado dependente da condição prévia de que o acelerador já esteja liberado e que ele tenha retornado para a sua posição de repouso, ou seja, posição de "aceleração zero", ainda que tal função atue no sistema de modo redundante.

A habilitação e a configuração dessa entrada Micro_SW é feita a partir de parâmetros do controlador. Se empregada, ela deve ser habilitada como opção Foot Switch (enquanto se deve manter desabilitado a opção Forward Switch, que se aplica, somente, ao caso de veículos que se movem para frente e para trás, ou seja, em que há reversão de sentido de giro do motor).

Há, ainda, mais outros detalhes que precisamos considerar e tratar sobre a entrada Micro_SW, principalmente detalhes relacionados ao fato de que o sistema original da motocicleta Zero DS 2010 não emprega uma manopla de acelerador dotado de uma micro-chave (nem de um sensor Hall), para que ela seja utilizada.

Isso se deu, principalmente, porque no Controlador de Motor Alltrax AXE 4855 (original da Motocicleta Zero DS 2010) não existe um comando externo que seja provido para ele iniciar a Função Regeneração. Porém, no Controlador de Motor Kelly KEB há tal entrada, apresar de seu emprego não ser obrigatório.

Desse modo, no Alltrax AXE uma Micro-Chave de Manopla de Acelerador não tinha sequer onde / como ser diretamente ligada. Alias, fato é que o controlador de motor original dessa motocicleta (como todos os controladores da linha Alltrax Model AXE) tem uma quantidade bem menor recursos por meio de entradas de controle, comparativamente ao Kelly KEB.

Deveras, o Alltrax não possui sequer um conector específico para sinais de controle diversos, tal como o Kelly KEB o tem (o seu conector J2). Por isso, para efeito de controle do motor ele não usa (não requer) ser informado por sinal de sensor algum, exceto para um único sinal, o sinal analógico que é a referência para a intensidade da aceleração (que faz variar a aceleração), que também vem da manopla do acelerador (trataremos desse sinal também a partir da próxima postagem).

É por isso, também, que o Controlador Dedicado da Motocicleta é um dispositivo muito importante (praticamente impossível de ser descartado do Sistema da Motocicleta). Ele é o subsistema central que, na versão original da Motocicleta Zero DS 2010 é responsável por todas as Funções de Controle, enquanto que o controlador do motor é, apenas, um "ator coadjuvante".

Porém, isso já não será mais assim, quando terminarmos esse trabalho de atualização da motocicleta.

Até a próxima postagem. Fiquem com Deus.

sábado, 8 de outubro de 2016

Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 1/4)


Enfim, a Motocicleta Elétrica Zero DS ano 2010 que foi modificada em um trabalho em conjunto com o proprietário dela, foi emplacada com sucesso. Legalizada, agora ela está pronta para transitar com liberdade, indo até aonde a sua autonomia (cerca de 95 km em estradas, segundo o manual do usuário do produto, com uma carga completa do pacote de bateria original em perfeito estado) permite.

O feito é grande pois, não se trata de um veículo comum. Além de ser um Veículo Elétrico, ela é importada, não conta com assistência técnica autorizada no Brasil, e teve as suas características originais modificadas com emprego de um novo conjunto motor / controlador. 

O emplacamento dela significa, entre outras coisas, que o projeto está aprovado com o Certificado de Segurança Veicular - CSV. Aqui, vamos descrever, o mais detalhadamente possível, tudo o que foi realizado, do ponto de vista técnico e tecnológico, no reequipamento dessa motocicleta.

Se preferir, veja o vídeo documentário no Youtube.














Motor Revolt RV-160 Pro e Controlador Kelly KEB Aplicados à Atualização de uma Motocicleta Zero DS ano 2010


O Motor Revolt RV-160 Pro:


Ao fazer a atualização de uma Motocicleta Zero DS 2010, diante da necessidade da substituição do seu motor CC escovado original, o Agni 95-R, que sofreu seguidas queimas de escovas e do comutador (mais comumente chamado "coletor"), avaliar as melhores opções de escolha acabaram por conduzir ao motor CC sem escovas de fabricado em Israel da marca Revolt, modelo RV-160 Pro, que pode ser bobinado pelo fabricante, personalizado, especificamente sob medida para uma dada relação rpm/volt requirida (parâmetro referido com KV, com K em letra maiúscula, para não confundir com quilovolt), e para uma dada tensão nominal, para operar com a sua potência máxima continua de 12 kW (com 20 kW de pico) e peso aproximado de 10 kg.

Duas versões de opção de diferentes especificações para o Motor Revolt RV-160 Pro foram, a princípio, pensadas: uma considerando tal motor como sendo especificado para uma Tensão Nominal de 60 V e outra considerando o mesmo motor, porém, para uma Tensão Nominal de 72 V.

Considerando que o pacote de bateria da motocicleta Zero DS 2010 é especificado 14S, ou seja, ele é montado em um arranjo que resulta dele apresentar entre os seus terminais uma tensão equivalente à de 14 células Li-íons em série. Dado que cada célula Li-íon empregada nesse pacote é especificada para uma tensão nominal de 3,8V, resulta numa tensão nominal do pacote de bateria de 14 x 3,8 = 53,2 V

Assim, mesmo que o pacote de bateria esteja carregado ao extremo (o que equivale a considerar que cada célula atinja a tensão de 4,2 V), a tensão de saída do pacote de bateria (que nesse caso sobe para 14 x 4,2 = 58,8 V) fica, adequadamente, abaixo da tensão nominal do motor, ainda que ele seja especificado para a tensão nominal de 60 V.


Já, a opção pela tensão de nominal do motor de 72 V, isso daria uma margem maior para uma futura atualização do pacote de bateria, para ele oferecer uma tensão maior. Porém, enquanto isso não for feito (ou seja, enquanto for mantido o pacote de bateria em 14S), a tensão nominal do pacote de apenas 53,2V ficaria muito baixa, comparativamente a tensão nominal do motor (72 V) e, como resultado, a máxima potência do motor ficaria subaproveitada, podendo tornar a operação da motocicleta insatisfatória devido a baixa potência efetivamente desenvolvida. Assim, optou-se pela encomenda de um motor de tensão nominal de 60 V.

A ideia de se obter uma rotação do motor de 3990 rpm com um acionamento alimentado em 14S (53,2 V) é a fim de aumentar (apenas ligeiramente) a característica de Velocidade Máxima nominal original da Motocicleta Zero DS 2010, que é de 67 mph (105 km/h), mantendo a mesma relação da transmissão original dessa motocicleta, que é realizada por meio de uma corrente (#420), com uma engrenagem transmissora (ligada ao eixo do motor) de 16 dentes, e uma engrenagem receptora (ligada ao eixo da roda traseira) de 53 dentes (ou seja, a relação 16T / 53T).

A roda traseira (roda de tração) da motocicleta Zero DS 2010 original é equipada com um pneu 110/90-16, o que provê, ignorando perdas de energia por deslisamento, um descolamento da motocicleta de aproximadamente 1,90 m por volta dessa roda. Considerando a relação da transmissão, temos:


O que resulta numa velocidade horária máxima de:


Note que, se os motores (o novo e o original) comparativamente tiverem aproximadamente a mesma potência, pretender um aumento de velocidade sempre tenderá a corresponder a uma diminuição do torque disponível (e vice-versa).  Isso é algo que poderá resultar em um desempenho ruim da motocicleta em aclives.

Motor Revolt RV-160 Pro instalado na Motocicleta Zero DS 2010
Contudo, apesar desse motor se encaixar mecanicamente quase que perfeitamente à motocicleta Zero DS 2010, tal motor tem uma diferença importante em relação ao motor original, uma característica que não pode ser, a princípio, ignorada, que é o fato dele ser um Motor Outrunner, no qual o eixo da máquina se encontra ligado ao rotor, que é externo, ou seja, a maior parte externa do corpo da máquina gira.

Nesse caso, um cilindro oco, de aço inoxidável, que faz fronteira com o ambiente externo, é adotado para conter na periferia de sua circunferência interna o conjunto de ímãs permanentes (neodímio) que são necessários à constituição da estrutura do rotor do motor CC sem escovas. 

Um desafio para aplicar um motor CC sem escovas Outrunner em uma motocicleta consiste em poder mantê-lo limpo e protegido do ambiente. Ao contrário de um motor CC sem escovas Inrunner, o motor Outrunner normalmente não é selado muito bem e têm grandes recortes em ambas as suas faces laterais, ou seja, na tampa e na contra tampa do motor.

Em um avião de Rádio Controle, esses recortes permitem a hélice cumprir o papel arrefecer o motor, soprando ar sobre os enrolamentos (bobinas) do estator do motor durante o voo. No entanto, o ambiente para a operação de uma motocicleta elétrica é muito mais duro, com sujeira de estrada, poças d'água, lama e cascalhos de ruas que podendo ser atirados por sobre a área do motor, os quais podem danificar os enrolamentos expostos ou se alojar no entreferro, travando o giro.

Motocicleta Zero S / DS com motor (original) Agni 95-R
Entretanto, como pode ser observado na imagem ao lado, o motor original da motocicleta, o Agni 95-R (que, apesar de ser um motor escovado, também possui imãs permanentes para produzir o fluxo de campo, em vez de produzi-lo por excitar enrolamentos), também possui aberturas que visam a entrada de ar de arrefecimento, não apenas nas tampas laterais, como também na periferia de seu cilindro oco, pois, o fluxo de ar de arrefecimento através do motor é um fator limitante importante, enquanto a corrente contínua (e o torque desenvolvido) a baixas tensões (baixas velocidades) só pode ser aumentada se a ventilação for boa. 

2013 ZERO Z-FORCE™ 75-7 MOTOR
Além do mais, vale notar que a própria Zero Motorcycles (fabricante norte-americana das motocicletas Zero) abandonou o emprego do motor Agni 95-R em suas motocicletas modelo Zero DS e passou a utilizar o seu próprio novo Z-Force® motor, a partir do ano modelo 2013, ainda que ela tenha precisado fazer um recall das motocicletas, em Março de 2014, devido a "um possível defeito de fabricação" desses motores e, posteriormente, em 2015, anunciou um motor Z-Force totalmente atualizado.

Uma outra questão preocupante é que o corpo de um motor outrunner em rotação pode se tornar um potencial problema de segurança para o motociclista ou para o carona da motocicleta. Isso poderia se tornar, inclusive, em algum empecilho mais sério, na hora de se obter o CSV - Certificado de Segurança Veicular, necessário para se proceder a completa legalização, visando o emplacamento dessa motocicleta.  

Motor CC Sem Escovas (Outrunner BLDC Motor)
Revolt RV-160 Pro - Dimensões Mecânicas
Então realmente convém pensar na necessidade de algum tipo de guarnição protetora em torno do motor para ambas as funções: para protegê-lo contra os elementos do ambiente e para proteger as pessoas contra contato com o corpo dele em movimento.

Olhando atentamente para a o arranjo que é feito na aplicação original da motocicleta Zero DS 2010, com o seu motor Agni R-95, eu observo que o mesmo dispositivo de conduto que é utilizado para transferir o ar de arrefecimento ao motor (a Zero o chama de Z-Force Air Induction System) que é soprado por uma turbina de ventilação, que é constituído de um material plástico preto fino, poderia ser readaptado para servir, concomitantemente, tanto como guarnição protetiva do motor, quanto para uma melhor ventilação de arrefecimento dele.

A estrutura de tal dispositivo tem múltiplas funções protetivas: tanto impede a entrada no motor de (apenas uma parte da) sujeira, barro e objetos, lançados pela roda em locomoção sobre a pista, bem como para evitar o contato do corpo móvel, no caso de um motor outrunner, com partes do corpo (dedos, mãos, pé, cabelos, etc) ou as vestimentas e trajes do motociclista ou de seu carona, além de propiciar a entrada (e saída) do ar de arrefecimento por ventilação forçada.

Já, por sua vez, o motor Revolt RV-160 Pro encomendado ao fabricante chegou com as janelas das tampas laterais dele fechadas, pela inclusão de uma peças feitas a partir de chapa de alumínio, recortadas e coladas nas faces internas de cada uma dessas tampas. Contudo, após alguns testes, foi decidido remover tais vedações das janelas das tampas, pois elas estavam prejudicando, sobremaneira, o arrefecimento do motor, que se aquecia muito e rapidamente, quando em operação na motocicleta.

Isso propiciou a feliz, porém trabalhosa necessidade de ter que abrir o motor Revolt RV-160 Pro para proceder tal retrabalho, o que exigiu o emprego de um saca polias, combinado com duas chaves de fenda grandes utilizadas como alavancas, para romper o poderoso campo atrativo dos imãs permanentes do rotor sobre o material do núcleo do estator.

Motor Revolt RV-160 Pro aberto para retrabalho

A troca do motor da motocicleta Zero S / DS 2010 a partir do motor Agni 95-R para um novo motor Revolt RV-160 Pro implica, também, na necessidade da troca do Controlador do Motor, uma vez que o motor original é um motor CC escovado, enquanto o novo motor é um CC sem escovas (tal como um Motor CA Trifásico Síncrono, só que com o número de polos do estator diferente do número de polos do rotor). 

Muito embora ambos motores contenham ímãs permanentes em sua constituição, eles os empregam por razões bem diferentes quanto a finalidade: o Revolt RV-160 Pro usa os ímãs permanentes para formar os pares de polos no rotor, enquanto o Agni R-95 os emprega em substituição aos enrolamentos de de excitação (ou enrolamentos de campo), ou seja, para produzir o fluxo de campo.

Por conta disso, o Controlador do Motor também precisa ser substituído, pois, a comutação do novo motor (em contraponto à comutação do motor CC escovado original que é realizada por um conjunto de oito escovas deslizando sobre o comutador) para motores CC sem escovas é um processo de comutação eletrônica de seis etapas, realizada fora do motor, pelo controlador do motor. O princípio de funcionamento do motor CC sem escovas (que eu prefiro chamar, simplesmente, de Máquina Elétrica de Imãs Permanentes), já foi tratado diversas vezes em vários diferentes artigos postados no blog Veículos Elétricos.

Conseguintemente, por conta da troca do Controlador do Motor, uma série outras modificações precisam ser feitas no sistema eletroeletrônico da motocicleta, tanto para que este controlador possa operar corretamente, quanto para que o Controlador Dedicado da Motocicleta não fique com nenhuma de suas importantes funções originais comprometidas.

Uma questão que surge, então, por exemplo, é que o novo Controlador do Motor precisa tomar posse da função de monitoramento da temperatura do motor, função que, antes, era feita, exclusivamente, pelo Controlador Dedicado da Motocicleta.

O novo Controlador do Motor exige que o motor possua um termistor (sensor de temperatura) específico, diferente daquele que é empregado no motor Agni R-95 original da motocicleta. Entretanto, esse novo termistor é incompatível para que o Controlador Dedicado da Motocicleta possa proceder o adequado comando liga / desliga do motor do ventilador do dispositivo de conduto que é utilizado para transferir o ar de arrefecimento ao motor original.

Motor Revolt RV-160 Pro montado com Ventoinha Externa
Assim, após testes, decidiu-se por não mais empregar o dispositivo de conduto que era utilizado para transferir o ar de arrefecimento ao motor (o Z-Force Air Induction System), uma vez que uma simples ventoinha, retirada de um cooler de 120 mm, foi adaptada para ser agregada à ponta anterior do eixo do novo motor, com suas sete hélices cuidadosamente posicionadas em relação às quatorze aberturas da tampa do motor (1 hélice para cada 2 aberturas).

Opcionalmente, uma ventoinha de sete hélices de um cooler de 140 mm também pode ser empregada, para produzir um maior fluxo de ar. Até o presente momento, ficou provado que isso basta para ajudar a prover um bom arrefecimento para o motor, cujo estator é constituído de enrolamentos que são feitos com Fios Cobre Esmaltado de alta classe (Classe H, 180°C (IEC 60317-8)), permitindo que ele opere em temperaturas bastante elevadas (até 160°C, seguramente).

Quanto a comutação de um motor CC sem escovas, ela é controlada eletronicamente. Para girar continuamente o eixo de um motor CC sem escovas os enrolamentos do seu estator devem ser energizados numa dada sequência. Em aplicações de motocicletas, a carga mecânica (conjugado resistente) sentida pelo eixo do motor varia durante a operação, ao longo de uma faixa de velocidade, e exige uma certa precisão e rapidez de controle para prover boas respostas dinâmicas.

Para o controlador desse motor é importante conhecer a posição do rotor, a fim dele determinar qual deve o enrolamento a energizar, a cada passo, seguindo uma sequência de energização correta. Tanto a velocidade quanto a posição do rotor é informada por dispositivos de realimentação executados em malha fechada, usando algoritmos avançados de controle, que requerem um controlador especialmente desenvolvido para tal aplicação. A posição e velocidade do rotor é detectada por meio de Sensores de Efeito Hall, em geral, montados internamente, incorporados ao conjunto do estator do motor.

A maioria dos motores CC sem escovas tem três sensores Hall, montados no interior do motor, anexados à estrutura de seu estator, em geral, próximos da parte traseira, ou seja, na extremidade oposta daquela por onde sai o eixo de tração do motor. Os sensores Hall podem ser montados numa placa de circuito impresso e fixo à tampa de invólucro na extremidade oposta a saída do ponta do eixo. Isso permite aos usuários ajustar o conjunto completo de sensores Hall, para alinhá-lo com a interação dos polos entre rotor-estator, a fim de obter o melhor desempenho.

Durante a operação, sempre que os polos magnéticos dos ímãs alojados no rotor passam perto de cada um dos respectivos sensores Hall eles mudam de estado, produzindo um sinal elétrico digital (do tipo estado alto / estado baixo), indicando se é um ímã com face referente a polo N ou a polo S que está passando perto daquele específico sensor. Com base na combinação dos três sinais dos sensores Hall, pode ser determinada, pelo controlador, a exata sequência de comutação da energização dos enrolamentos que deve ser procedida.

Incorporar, integrando os sensores Hall para o estator do motor é um processo complexo uma vez que qualquer desalinhamento nestes sensores Hall com respeito aos ímãs do rotor geram um erro na determinação da posição do rotor. Para simplificar o processo de montagem dos sensores Hall para o estator alguns motores podem ter um conjunto extra de pequenos ímãs para o serviço de comandar os sensores Hall, em separado dos ímãs principais do rotor que produzem o fluxo de campo magnético responsável pelo alto torque do motor. 

Contudo, ter esse conjunto de ímãs extras, em separado, praticamente não é possível de ser feito em um motor CC sem escovas como o Revolt RV-160 Pro, porque ele é um motor do tipo de fluxo radial, com uma dimensão bem curta no sentido axial (motor magro), além dele ter rotor externo (outrunner). Não há lugar conveniente aonde se possa colocar os sensores Hall, internamente, num motor assim, sem que eles estejam sob o efeito dos intensos campos magnéticos dos ímãs principais do rotor. 

Neste caso específico (motor Revolt RV-160 Pro), cada um dos três sensores Hall estão alojados, colados, próximos às bordas dos vãos que há entre as ranhuras do estator, um sensor para cada quatro do total de doze ranhuras. Assim, nesse caso, os mesmos campos magnéticos dos ímãs principais do rotor, além de gerar o fluxo que produz o torque, são usados, também, para comandar as mudanças dos estados dos sensores hall, enquanto o rotor do motor gira.

Motor Revolt RV-160 Pro - vista interna da posição dos sensores de efeito Hall

Para controlar o motor Revolt R-160 Pro, foi escolhido um novo controlador dentro da linha de produtos da empresa Kelly Controls, LLC, um dos fabricantes mais creditados do mercado, não apenas de controladores de motores, mas, também, de uma linha completa de produtos para mobilidade elétrica.

Controlador Kelly  KEB72121E (Controlador de Motor CC Sem Escovas):


Controlador Kelly escolhido para a aplicação é o modelo KEB72121E, que opera na faixa de tensão de bateria desde 24 V até 72 V, para corrente de fase de pico máxima (por até 10 segundos, não repetitivo) de 550 A (ou corrente de fase máxima de 200 A constante), potência nominal máxima 12 kW, descrito como BIKE BRUSHLESS CONTROLLER / REGEN.

Muito embora tal controlador tenha a Função Regem (frenagem regenerativa), ela não pôde ser empregada na motocicleta Zero DS 2010, num primeiro momento, sem que nós conhecêssemos, antes, também, as especificações do Carregador Embarcado (QUIC da Delta-q Technologies) existente na motocicleta, a fim de garantir que o mesmo pudesse, efetivamente, proteger o pacote de baterias contra uma eventual sobrecarga, muito embora o BMS (Battery Management System) da motocicleta Zero DS 2010 tenha uma função redundante que também pode realizar tal proteção.

Já, a opção pela escolha de um Controlador de Motor especificado como “de alta velocidade” (uma opção de versão oferecida pelo fabricante Kelly Controllers LLC) não significa que ele aumentará (e nem que diminuirá) a velocidade final do motor, mas, sim, significa, tão somente, se ele será (ou não) capaz de capturar, adequadamente, o Tempo de Comutação de cada um dos três sensores Hall instalados distanciados a 120° (ou, opcionalmente, a 60°), que se encontram alojados dentro do motor CC sem escovas.

A configuração de Polos do Estator / Polos do Rotor 12N 14P (que significa que existem 12 Ranhuras no estator e 14 magnetos no rotor) relativa ao motor CC sem escovas Revolt RV-160 Pro é comum para aplicações de torque mais elevados e velocidade final não muito alta, além de baixa contagem de enrolamento por dente. Uma configuração de motor comumente conhecida por sua operação suave e silenciosa. 

O Padrão do Enrolamento do estator é AabBCc aABbcC (as vezes também descrita como AacCBb aACcbB, o que significa exatamente a mesma coisa), em que cada letra (a, b ou c) refere-se a uma das três fases do motor (que é trifásico), enquanto que, a mudança entre maiúscula e minúscula de cada letra implica em sentido inverso na direção do enrolamento da respectiva bobina do motor (enrolamento em sentido horário / enrolamento em sentido anti-horário).

Este padrão de enrolamento é conhecido pelo acrônimo DLRK (Distributed Lucas, Retzbach e Kuhfuss) pois ele deriva do arranjo conhecido pelo acrônimo LRK (Lucas, Retzbach e Kuhfuss), que por sua vez foi (e ainda é) o padrão adotado por motores que são conhecidos como Motores com Seção de Fase Dividida (Split Phase Sector Motor (SPS)), um tipo elegante de motor CC sem escovas que deu origem aos motores outrunners.

Como se pode observar pelos números (12N 14P), a quantidade de ímãs permanentes no rotor (ou número de polos do rotor (P)) não coincide com a quantidade de enrolamentos do estator (ou número de polos do estator (N)), ou seja, não se trata, exatamente, de um tipo de Motor CA Síncrono clássico, nos quais o número de polos do estator é o mesmo número de polos do rotor.

O Número de Polos Magnéticos do rotor se definido pela quantidade de ímãs que são alojados nele. Neste caso, são 14 polos magnéticos (14 peças de imãs no rotor, lembrando que trata se de 7 Polos Norte e 7 Polos Sul), que são dispostos de modo a que ímãs adjacentes sejam de polaridades magnéticas  (Norte ou Sul) opostas entre si, ou seja, as peças de imãs permanentes são dispostas em polos alternados.

O número de polos magnéticos no rotor divididos por dois é denominado Número de Pares de Polos (14 / 2 = 7 pares de polos). O número de pares de polos dá a relação entre a velocidade do campo magnético girante e a frequência de rotação do rotor / eixo do motor. Assim, o eixo de um motor que possua rotor dotado com 14 magnetos que são alojados, distribuídos, ao longo da circunferência de seu rotor, girará 7 vezes mais lento do que o campo magnético gira ao longo da circunferência de seu estator.

Também podemos fazer: (360° / 14 polos) / 3 fases x 6 passos sequenciais = 51,42 ° (resultado arredondado para duas casas decimais e onde os denominados passos sequenciais são referentes aos seis diferentes estados combinatórios de comutação apresentados pelos sensores Hall que são necessários para fazer tal motor rodar (e, se fosse um motor de dois polos, ou um par de polos, o rotor giraria em uma revolução completa):

360 ° / 51,42 ° = 7, ou seja, a relação entre a velocidade do campo magnético girante e velocidade de rotação do rotor / eixo do motor é 7:1.

Há duas maneiras distintas de se bobinar o estator de um motor outrunner 12N 14P DLRK sendo que ambas resultam no mesmo padrão de enrolamento já mencionado (AabBCc aABbcC). Porém, a segunda maneira (aquela que é a mostrada à direita na figura a seguir) é mais conveniente, principalmente, para se proceder o fechamento dos enrolamentos motor em Triangulo (Δ ou Delta), pois os fios que têm que ser interligados no fechamento terminam próximos.


Independente de qual das duas formas apresentadas acima seja a empregada no fechamento do motor RV-160 Pro que foi encomendado à empresa israelense Revolt para a aplicação na motocicleta Zero DS 2010, o que importa é que ele foi especificado para apresenta uma rotação de 4500 rpm quando operando a tensão nominal de 60 V (que é a tensão nominal máxima da alimentação sob a qual este motor pode operar, sendo que o  pacote de bateria Li-íons da motocicleta apresenta um arranjo 14S, o que provê uma tensão nominal de 14 x 3,8 V = 53,2 V).

Com efeito, se considerarmos a tensão nominal de saída do pacote de bateria, que é de 53,2V (ou seja, classificação 14S), a rotação do motor corresponderá a meros 3990 rpm. Isso é determinado em função de um KV (rpm/volt, não confundir com quilovolt) especificado de valor 75, que é algo ligeiramente superior ao KV de valor 71 que é correspondente ao do motor Agni 95-R, original da motocicleta. Já, quanto ao número de polos do rotor, que é 14 (pois ele apresenta 14 magnetos distribuídos no rotor), significa que ele apresenta 7 pares de polos

O motor Revolt RV-160 Pro tem 3 sensores Hall (distanciados a 120°), o que caracteriza um sistema trifásico padrão. Dai, o parâmetro eRPM (velocidade elétrica ou velocidade do campo girante) pode ser calculado, sendo definido por rpm vezes par de polos, resultando em: 7 x 4500 = 31500.

Assim, temos eRPM = 31500 e, portanto, a opção por controlador Kelly KEB na versão de alta velocidade, em que o PWM opera com frequência 33 kHz (recomendado para os casos em que eRPM ≥ 40000), em vez do padrão comum de 16,6 kHz  não é requerido para o caso do controlador para ser empregado na motocicleta Zero DS 2010 com o novo motor Revolt RV-160 Pro

Contudo, foi feita escolha da opção por um controlador com gabinete de alumínio com grau de proteção IP65, melhor protegido contra umidade, mais adequado para um ambiente agressivo e molhado de operação da motocicleta.

Note que, ao realizar a comutação dos transistores MOSFETS de potência da sua ponte trifásica, o controlador produz a FEM (força eletromotriz, no caso, a Tensão de Linha  (VL) que é vista entre cada par de terminais de fase do motor) do motor. Basicamente o cruzamento por zero de cada uma das três FEM deve se alinhar com a respectiva borda do sinal de um dos sensores hall (como mostrado na figura a seguir), para ambos os casos previstos de disposição de sensores hall, isto é, a 60° ou a 120°.

Contudo, neste caso, o controlador não opera o sincronismo por detectar o cruzamento de zero da FCEM (força contra eletromotriz), tal como é feito nos casos de controle sem sensor (controle sensorless). Ele apenas lê os sinais dos sensores hall, e assume, presumidamente, que o FEM alinha-se com eles. 

Todavia, para isso ter efeito, o motor já deve vir de fábrica com os sensores hall dispostos (conforme o pedido que foi feito, no caso, a 120°) e bem alinhados, conforme a figura mostrada a seguir, que mostra exemplos dos intervalos de tempo e os devidos alinhamentos dos sinais de Hall para cada um dos os casos (sensores dispostos a 60° e a 120°).


A partir da próxima postagem, continuaremos com esse mesmo tópico, relatando sobre a preparação preliminar do Controlador Kelly KEB e do Sistema Eletroeletrônico da Motocicleta.

Até breve!

Veja Também:


Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 2/4)


Motocicleta Zero DS 2010 - Modificada e Emplacada com Certificado de Segurança Veicular (Parte 3/4)


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