GRIN TECHNOLOGIES 草案 V4 Baserunner 电机控制器
介绍
感谢您购买 Grin 最先进的紧凑型磁场定向电机控制器 (FOC) Baserunner。 我们努力使它成为一个多功能的
可与各种电动自行车电机和电池组匹配的售后设备。 本手册涵盖了我们于 4 年首次发布的 Baserunner_Z9 和 Baserunner_L10 控制器的 V2021 型号。
V4 Baserunner 的特点包括：
- 紧凑的扁平外形可以安装在下管电池外壳中
- 用于定制调整的用户可编程参数
- 操作范围广tage（24V – 52V 标称电池）
- 与 Cycle Analyst 显示和第 3 方显示兼容
- 支持油门、PAS 和扭矩传感器控制
- 带灌封电子元件的防水设计
- 比例强劲的再生制动
- 平稳安静的磁场定向控制
- 通过热回滚防止电机过热
- 远程正向/反向输入
- 弱磁以提高最高速度
- 使用高 eRPM 电机进行无传感器操作
与标准梯形或正弦波控制器不同，Baserunner 是一种磁场定向控制器，必须根据您的电机、电池和性能要求进行调整。 我们将在第 4 节“参数调整”中查看此过程。
连接器
V4 Baserunner 以最少的接线实现了最大的多功能性。 一对 +- 电池引线供电，一根包覆成型电缆承载所有电机信号，三个防水信号插头支持一系列连接策略。
电池引线
电池组的短 5 厘米引线出现在控制器的后端。 当提供下管电池时，这些引线将焊接到
配套的底座连接器，而单独购买时，它们可能没有端接或装有安德森电源杆。
马达电缆
电机连接有 38 厘米长的引线连接到 HiGo L1019 连接器或 Z910 连接器，具体取决于型号。 这个长度足以到达大多数自行车上的后轮毂电机，控制器安装在下管或座管上。 前轮毂安装随附 60 厘米电机延长电缆。
Baserunner_L10 电机插头引脚分配
Higo L1019 电缆具有三个电机相位引脚，能够 80 amps 峰值，以及霍尔位置、速度编码器和电机温度的 7 条小信号线。
Baserunner_Z9 电机插头引出线
Z910 电缆具有三个能够提供 55 A 峰值电流的电机相位引脚，以及只有 6 根信号线，其中 5 根用于霍尔传感器，另外一根线可以是电机速度、电机温度或速度和温度的组合。
周期分析师 WP Plug
CA-WP 引脚分配
Cycle Analyst 电缆的连接器采用防水 8 针 Z812 Higo 标准。
该连接器接入控制器的分流电阻器，用于模拟电流和功率感应，带有来自电机的速度和温度信号以及用于油门控制的连接。
电源信号插头
电源插头引出线
V4 设备的新增功能是 Cusmade Signal D 1109 连接器，它支持用于 3rd 方显示控制台的传统电动自行车接线策略。 此连接器与 CA-WP 插头共享许多信号，但它没有使用分流电阻器进行电流感应，而是具有与显示器进行数字通信的 TX 和 RX 引脚。
通常，此连接器将与线束配对，该线束在车把上分离出单独的低针数显示器、油门和刹车插头。
PAS / 扭矩塞
PAS 插头引脚分配
V4 Baserunners 包括一个 6 针 HiGo MiniB Z609 插头，用于直接连接 PAS 传感器或扭矩传感器，即使不使用 Cycle Analyst 设备。
请注意，扭矩信号链接到控制器的油门输入，并且第二个 PAS 信号可以配置为 FWD/REV 输入。
通信端口
嵌入在控制器中的 TRRS 插孔可用于连接计算机、Android 智能手机或潜在的蓝牙加密狗。
通信标准采用0-5V电平串行总线。 Grin 出售 3m 长的 TTL->USB 适配器电缆，用于将设备与标准计算机的 USB 端口连接。 这与 Cycle Analyst 和 Satiator 产品使用的通信电缆相同。 第三方 USB-> 串行电缆，例如 FTDI 的部件号 TTL-232R-5V-AJ 也兼容。 然后需要一个 USB-OTG 适配器通过手机较小的 Micro USB 或 USB-C 端口连接到 Android 智能手机。
接线策略
V4 Baserunners 可以通过以下三种方式之一连接到电动自行车系统的控制装置。 要么在 V3 Cycle Analyst 的控制下，要么在第 3 方显示器的控制下，要么完全没有显示器的无头显示器。
基于 CA 的联播
使用 Cycle Analyst 的设置提供了最通用的模式预设，并可针对 PAS 行为、高级再生功能进行自定义，并允许在道路上轻松调整性能。
CA3-WP 设备插入匹配的连接器。 所有油门、刹车和 PAS 或扭矩传感器都直接插入 Cycle Analyst。
通常不使用控制器的 6 针 PAS 插头。 但是，提供了一个短适配器，应将其插入 9 针电源线。 该适配器有两个用途
- 它将控制器的制动和油门信号链接在一起，以便 CA 的油门输出可用于油门和再生制动控制，
- 它提供了一个方便的分接点，用于通过 2 针 Higo 插头为自行车后灯供电。
3rd 方显示联播
Baserunner 可与第 3 方显示器（King Meter、Bafang、Eggrider 等）一起使用，这些显示器通过使用 9 针电源电缆和定制的电缆线束和分离器接头与一系列数字协议进行通信。 通常，这些显示器由一个 5 针插头供电，而用于刹车、油门和前灯的其他电缆也将从连接处引出。 大多数像这样的系统将包括一个 PAS 或扭矩传感器，它直接连接到控制器上的 6 针 PAS 插头，Baserunner 控制器专门配置为响应 PAS 信号。
目前，Grin 仅向使用 KM3s 协议购买具有 5rd 方显示器的完整系统的 OEM 客户提供此连接支持，并且不提供零售级别的支持或组件。 在这种接线方法中，不需要 8 针 CA-WP 插头，但它也可以用作方便的分接点，为自行车后灯供电。
无头系统
最后，Baserunner 可以仅使用连接到 6 针 PAS 插头的 PAS / 扭矩传感器运行，或者仅使用电源插头上的油门。 在这种布置中，必须连接 CA 插头或电源连接器上的电源开关以打开控制器。
在这种最小化方法中，将无法调节 PAS 动力辅助水平或其他系统行为。
控制器安装
Baserunner的低职业选手file 允许它恰好安装在经过改进的 Reention 和 Hailong 下管电池外壳底板内。 Grin 提供这些修改后的控制器外壳，它们的口袋被挖出以适合 Baserunner。
为了在其他应用中使用，Grin 还生产用于将 Baserunner 固定到法兰板、圆管和 Brompton 挡泥板螺栓的支架
为获得最佳性能，安装控制器时应使金属安装板暴露在气流中以保持控制器冷却。 与处于静止状态的控制器相比，这将显着提高热回滚时的最大功率。
参数调整
如果您将 Baserunner 作为包含电池、电机等的完整转换套件的一部分购买，则控制器应已配置为与供应商匹配的电机。 Grin 转换套件是预先配置好的。 如果您单独购买了 Baserunner，或者正在更改您的设置，您应该在将控制器安装并连接到您的自行车后将其配置到您的电机和电池组。 您将需要一台计算机、一根 TTL-USB 编程电缆和 Phase runner 软件套件。 我们提供适用于 Linux、Windows、MacOS 和 Android 的 Phase runner 软件 web页： http://www.ebikes.ca/product-info/phaserunner.html
请注意： 通过软件套件配置 Baserunner 时，必须将自行车支撑起来，以便动力车轮可以前后自由旋转。 使用后轮毂电机，还可以确保曲柄可以自由旋转。 在 Baserunner 通电的情况下，将 TTL->USB 电缆从您的计算机插入 Baserunner。 当您启动 Phase runner 软件时，它应该会打开“基本设置”选项卡并指示“Baserunner 已连接”。
如果您看到“控制器未连接”，请检查所选串行端口是否正确，并且 USB->TTL 设备是否在您的设备管理器中显示为 COM 端口 (Windows)、ttyUSB (Linux) 或 cu.usbserial (苹果系统）。 如果您的系统无法识别 USB 串行适配器，或者经常出现 com 超时，那么您可能需要直接从 FTDI 下载并安装最新的虚拟 COM 端口驱动程序：
http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm
导入默认参数
Phase runner 软件套件配备了许多常见电机的默认设置。 连接 Baserunner 后，单击“导入默认值”并从新窗口中选择电机的制造商和型号。 单击“应用”将返回到“基本设置”选项卡，所有电机的参数字段都填充为正确的值。
通过“保存参数”按钮将这些新设置安装到 Baserunner。 应用一些油门，您的电机应该运行平稳。 如果是这样，您现在可以跳过“电机自动调谐”部分，继续“电池限制”。 如果您的电机未在“导入默认值”窗口中列出，请尝试选择“从 Grin 下载最新默认值”并按照提示操作。 如果您的电机的默认设置仍然不可用，请继续下面的“电机自动调谐”部分。
电机自整定
基本设置选项卡 Autotuned 例程可以自动检测电机参数，例如电机绕组常数 (kV)、一个电机相到中性点的电阻 (Rs)，以及 Ls 值，即在电机标称换向频率下电机相到中性点的电感。马达。
Autotuned 过程的开始要求您对电机的 kV（以 rpm/V 为单位）以及电机中的极对数进行最佳猜测。 固件使用这些初始参数来确定测试电流频率。 如果您手头有信息，您可以输入接近预期值的值。
即使您对 kV 值的初始猜测是关闭的，Autotuned 例程通常也可以正常工作。 大多数 ebike 轮毂电机都在 7-12 rpm/V 范围内。 10 的初始猜测应该适用于大多数情况。 有效极对数是多少电周期对应于电机的一个机械旋转的计数。 Baserunner 需要此信息来将其电气输出频率与车轮速度相关联。 在直接驱动 (DD) 电机中，它是转子中磁体对的数量，而在齿轮电机中，您需要将磁体对乘以其齿轮比。 下表列出了许多常见电机系列的有效极对。
| 电机家族 | # 极点 |
| Crystalyte 400，荒野能量 | 8 |
| BionX PL350 | 11 |
| 晶体 5300、5400 | 12 |
| TDCM IGH | 16 |
| Crysatlyte NSM、SAW | 20 |
| Grin All Axle、Crysatlyte H、九洲、MXUS 等 205mm DD 马达 | 23 |
| Magic Pie 3，其他 273mm DD 电机，RH212 | 26 |
| 八方 BPM、八方 CST | 40 |
| 八方G01、MXUS XF07 | 44 |
| 八方G02、G60、G62 | 50 |
| 圣意SX1/SX2 | 72 |
| eZee、BMC、MAC、彪马、GMAC | 80 |
| 八方G310、G311 | 88 |
| 八方G370 | 112 |
对于未列出的电机，或者：打开电机以计算磁体对（和齿轮比），或计算手动转动车轮一圈时发生的霍尔循环数。 您可以通过软件套件的“仪表板”选项卡监控大厅转换的数量。
输入“kV”和“极对数”值后，启动“静态测试”。 此测试会发出三声短促的嗡嗡声，并确定电机绕组的电感和电阻。 结果值将显示在屏幕上。 接下来，启动“旋转电机测试”，这将使电机以大约一半的速度旋转 15 秒。 在此测试期间，控制器将确定集线器的准确 kV 绕组常数，以及霍尔传感器的引脚分配和时间提前（如果存在）。 如果在此测试期间电机向后旋转，请选中“下次自动调谐时翻转电机旋转方向？”框并重新启动“旋转电机测试”。
在旋转测试期间，Baserunner 将以无传感器模式启动电机。 如果电机无法旋转并且只是启动并断断续续几次，请按照第 5.5 节“调整无传感器自启动”中的说明调整无传感器启动参数，直到电机稳定旋转。
如果旋转测试检测到有效的霍尔序列，最终屏幕将显示霍尔偏移，并且“位置传感器类型”为“霍尔传感器启动和传感器少运行”。
电池限制
基本设置选项卡
随着控制器映射到您的电机并正确旋转，您现在应该设置电池容量tage 和当前设置为您的包的适当值。 将“最大电流”设置为等于或小于电池额定值的值。 更高的电池电流会产生更多的电量，但也会对电池造成压力，从而缩短电池寿命。 过高的值也会导致 BMS 电路跳闸，从而关闭电池组。 我们建议设置“Max Regen Voltage（开始）”到与完全充电音量相同的值tag电池的 e，带有“Max Regen Voltage（结束）”至比完全充电高约 0.5V。 这将确保即使使用大部分充电的电池也可以进行再生。 “低音量tage Cutoff (Start)”和“Low Voltage Cutoff (End)”值可以设置在电池的 BMS 截止点上方。 如果您的设置使用 Cycle Analyst，我们建议将这些值保留为默认 19.5/19.0 伏，并使用 CA 的低电压tage 截止功能。 这样你就可以改变截止音量tage 在飞行中。 如果您正在设置一个具有再生制动的系统，并且 BMS 电路在检测到充电电流过大时会关闭，那么您可能还需要限制将流入您的电池组的“最大再生电池电流”。
电机相电流和功率设置
基本设置选项卡
除了调节流入和流出电池组的电流外，Baserunner 还可以独立控制流入和流出电机的最大相电流。 电机相电流既产生扭矩又导致电机绕组发热。 在低电机速度下，此相电流可能比您在 Cycle Analyst 上看到的电池电流高几倍。
“最大功率限制”设置了允许流入轮毂电机的总功率的上限。 该值与电池电流限制具有类似的效果，但它取决于 voltage. 2000 瓦的值会将电池电流限制为 27 amps 带 72V 电池组，而 48V 电池将超过 40 amps。 “最大相电流”确定峰值 amps，因此扭矩，在没有达到功率限制的全油门加速时通过电机。 “最大再生相电流”值直接设置电机在完全再生时的峰值制动转矩。 如果您想要强大的制动效果，请将其设置为完整的 55 或 80 amps。 如果最大制动力过强，则降低其值。 下图说明了典型设置的电机相电流、电池电流和电机输出功率之间的相互作用。 油门全开时，低速限相电流，中速限电瓶电流，高速限电tage 您的电池组。
调整无传感器自启动
高级设置
如果您在无传感器模式下运行，那么您可能需要调整无传感器自启动行为。 如果无刷电机在没有霍尔传感器的情况下运行并从完全停止开始，电机控制器会尝试重新启动amp 将电机的转速提高到最低速度，以便它可以锁定旋转（闭环）。 它通过首先将静态电流注入相绕组以将电机定向到已知位置来实现这一点。 然后控制器越来越快地旋转该字段，直到达到“AutoStart Max RPM”值。
作为初始值，将“AutoStart Injection Current”设置为最大相电流的一半，将“AutoStart Max RPM”设置为电机运行转速的 5-10%，并将“AutoStart Spin up Time”设置为 0.3 到 1.5 秒，取决于电机推动自行车加速的难易程度。 在您踩踏板以帮助您起步的自行车上，短 0.2-0.3 秒 ramp 往往效果最好，
油门和再生卷tag电子地图
高级设置选项卡
对于大多数电动自行车控制器，油门信号控制有效音量tage，因此电机的空载转速。 然而，对于 Baserunner，油门直接控制电机扭矩。 如果你把电机从地上捡起来，只给它一点点油门，它仍然会旋转到全转速，因为电机上没有负载，这经常让人误以为它有一个全有或全无的油门响应. 如果您在骑行时使用部分油门，您将从电机获得稳定的扭矩，即使车辆加速或减速也将保持恒定。 这与标准电动自行车控制器不同，其中油门更直接地控制电机速度。 默认情况下，Baserunner 配置为主动油门从 1.2V 开始，在 3.5V 时达到全油门，这与霍尔效应电动自行车油门广泛兼容。 Baserunner 有一条模拟刹车线，它通过 9 针电源适配器电缆连接到 Cycle Analyst 连接方案中的油门线。 再生卷tage 默认映射，因此再生制动从 0.8V 开始，在 0.0V 达到最大强度。
通过将刹车和油门线连接成一个信号，Baserunner 可以通过双向油门或 V3 Cycle Analyst 支持可变再生。
弱磁以提高速度
基本设置选项卡
Baserunner 可以将电机的最高速度提高到超出电池容量的正常范围tage. 这是通过注入垂直于转矩产生电流的弱磁电流来实现的。 这种方法将具有与提前换向时间相同的最终效果。
对于给定的弱磁电流，接收到的升压量将取决于特定电机的特性，并且不容易预测。 建议采用保守的小增量试错法来确定合适的值。 以这种方式提高电机的最高速度比使用更高的音量效率低tage pack 或更快的电机绕组，但对于 15-20% 的速度提升，额外的损失是相当合理的。
下图显示了大型直接驱动轮毂电机的转速与弱磁电流的关系。 上面的黑线是电机的测量转速，而最初的下面的黄线是空载电流消耗，反映了由于弱磁而损失的额外功率量。 我们可以看到在 20 amps 弱磁，电机速度从 310 rpm 增加到 380 rpm，而空载电流消耗仍略低于 3 amps.
虚拟电子随心所欲
仪表板/基本设置选项卡
Baserunner 控制器可以设置为向电机注入少量电流，即使在油门关闭时也是如此。 如果调整得当，这种电流注入可以克服能够再生制动的轮毂电机中存在的阻力扭矩，使它们在没有任何油门的情况下踩踏时自由旋转。
要设置此功能，我们建议首先转到“仪表板”选项卡。 在系统油门全开的情况下，注意“电机电流”值。 导航回“基本设置”选项卡，选中“启用虚拟续流”，并将“电子续流电流”设置为略小于观察到的电机电流的值。 “电机停转超时”设置决定了一旦电机停止，注入电流何时停止。 一旦设置了“虚拟电子续流”的值，控制器将消耗大约 10-40 瓦以克服电机的阻力。 再生制动应该重新获得比由于注入电流损失更多的能量。 中置驱动电机的用户还可以使用此功能来保持传动系统始终接合，从而在应用油门和电机加速时消除上紧延迟和离合器接合不良。
其他详细信息：
倒车模式
2 针 PAS 插头中使用的信号 PAS 6 在电气上等同于 9 针电源电缆中的 FWD/REV 插头。 此输入可配置为反向开关输入或 Phaserunner 软件套件中正交 PAS 传感器的次级信号。
电机温度传感
V4 Baserunners 有一个板载解码芯片，用于测量温度/速度线上的信号，并在必要时将其拆分为稳定的温度卷tage 和脉冲速度输出。 这些信号既被馈送到 Baserunner 控制器，也被馈送到 Cycle Analyst。 要使用控制器内置的电机温度回滚功能，需要创建一个 voltage / 此信号的温度图
再生制动
9 针电源电缆上的 Ebrake 信号是模拟输入，可根据需要提供比例制动控制。 这在内部被拉高，而油门信号被拉低。 如果油门和刹车信号短接在一起，那么信号电平将位于 1.0V，允许单线双向扭矩控制，0-0.9V 映射到再生制动，1.1-4V 映射到前进扭矩。 相反，如果这些信号没有短接在一起，那么一个简单的接地制动开关将激活最大再生。 或者，可以将辅助油门连接到此输入以在没有循环分析器的情况下实现比例制动，在这种情况下，应重新配置再生制动映射以具有相似的开始和结束音量tages 作为油门信号。
周期分析设置
电流感应 [ Cal->RShunt ] Baserunner 使用 1.00 mOhm 精密分流电阻器进行电流感应。 为了准确读出该电流，请确保 Cycle Analyst 的“RShunt”值设置为 1.000 mOhm（其默认值）。 Throttle Out [ ThrO->Up/Down Rate ] [ SLim->Int,D,PSGain ] 因为 Phaserunner 使用扭矩油门而不是 voltage 油门，整个油门音量tage 范围始终处于活动状态。 V3 Cycle Analyst 上油门输出的最佳设置将不同于通用电动自行车控制器的最佳设置。 ramp 向上和 ramp 下降率和反馈增益设置（AGain、WGain、IntSGain、DSGain、PSGain）可以设置得比传统控制器高得多。tage 油门。
LED 闪光代码
控制器侧面的嵌入式 LED 提供了有用的状态指示灯。 如果控制器检测到任何故障，它将根据下表闪烁。 某些故障会在条件清除后自动清除，例如“Throttle Voltage 超出范围”，而其他故障可能需要关闭和打开控制器。
| 1-1 | 控制器超过音量tage |
| 1-2 | 相位过电流 |
| 1-3 | 电流传感器校准 |
| 1-4 | 电流传感器过电流 |
| 1-5 | 控制器过温 |
| 1-6 | 电机霍尔传感器故障 |
| 1-7 | 控制器下卷tage |
| 1-8 | POST 静态门测试超出范围 |
| 2-1 | 网络通信超时 |
| 2-2 | 瞬时相位过电流 |
| 2-3 | 电机过热 |
| 2-4 | 油门卷tage 超出范围 |
| 2-5 | 瞬时控制器过卷tage |
| 2-6 | 内部错误 |
| 2-7 | POST 动态门测试超出范围 |
| 2-8 | 瞬时控制器下卷tage |
| 3-1 | 参数 CRC 错误 |
| 3-2 | 电流比例误差 |
| 3-3 | 卷tage 缩放误差 |
| 3-4 | 大灯下卷tage |
| 3-5 | 扭矩传感器 |
| 3-6 | CAN 总线 |
| 3-7 | 大厅摊位 |
| 4-1 | 参数2CRC |
LED 还可能闪烁几个不同的警告代码。 通常，这些警告将在达到各种限制时出现，但可以安全地忽略。
| 5-1 | 通讯超时 |
| 5-2 | 霍尔传感器 |
| 5-3 | 大厅摊位 |
| 5-4 | 轮速传感器 |
| 5-5 | CAN 总线 |
| 5-6 | 大厅非法部门 |
| 5-7 | 大厅非法过渡 |
| 5-8 | 低音量tage 回滚活动 |
| 6-1 | 最大再生量tage 回滚活动 |
| 6-2 | 电机过热回滚 |
| 6-3 | 控制器过热回滚 |
| 6-4 | 低 SOC 折返 |
| 6-5 | 嗨 SOC 折返 |
| 6-6 | I2tFLDBK |
| 6-7 | 预订的 |
| 6-8 | 油门故障转换为警告 |
规格
电气
| 峰值电池电流 | 可编程高达 55A (Z9) 或 80A (L10)* |
| 峰值相电流 | 可编程高达 55A (Z9) 或 80A (L10)* |
| 峰值再生相电流 | 可编程高达 55A (Z9) 或 80A (L10)* |
| 连续相电流 | 热回滚时约为 35A (Z9)、50A (L10)，随气流和散热而变化 |
| 相电流回滚温度 | 90°C 内部温度（外壳 ~70°C） |
| 最大电池容量tage | 60V（14s 锂电，17s LiFePO4） |
| 最小电池容量tage | 19V（6s 锂电，7s LiFePO4） |
| eRPM 限制 | 不推荐高于 60,000 ePRM，但在此之后它将继续发挥作用。 |
| RShunt 循环分析师 | 1.000毫欧 |
- 热回滚通常会在峰值相电流 1-2 分钟后开始，然后电流将自动降低以保持控制器回滚温度。
机械的
| 尺寸（长x宽x高） | 98 x 55 x 15 毫米 |
| 重量 | 0.20/0.25公斤（Z9/L10） |
| 信号线长度 | 15cm 到连接器端 |
| 电机电缆长度 | 38cm 到连接器端 |
| 防水 | 全封装电路，IP 等级信号插头 |
文件/资源
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GRIN TECHNOLOGIES 草案 V4 Baserunner 电机控制器 [pdf] 用户手册 V4 Baserunner 电机控制器草案 |
