Aldri har vel så mange menneske hata ei nyvinning så intenst som då elsparkesyklane feia inn over landet for nokre år sidan og overfløymde bykjernar. Halvfulle ungdomar meia ned vaksne og barn før dei sjølv tryna i rennesteinen og hamna på sjukehus med brotskadar. Blinde snåva i vekkslengde elsparkesyklar, og godt vaksne meinte at ungdomar ville verta feite og dvaske av mangel på mosjon. Det var anarki, men no har det roa seg med betre regulering av bruken. La meg difor framsnakka elsparkesykkelen og teknikken bak han.

Eg ser at elsparkesyklane primært vert leigde av unge vaksne som treng effektiv transport der det ikkje finst kollektive alternativ eller dei er ubrukelege. Somme investerer i eigen elsparkesykkel og bruker han til å frakta seg sjølv til og frå kollektivtrafikken. Mikromobilitet gjev ei kosteffektiv utnytting av infrastruktur og er tilpassa individuelle behov.

Barnet i meg skreik etter å testa ein elsparkesykkel. Eg lasta ned ein app, sparka med foten, vrei på gassen og vart ein fri mann. Hysterisk morosamt, men korleis verkar det? Under beina mine er det eit litiumbatteri, og i hjulet er det pakka inn ein likestraumsmotor.

Figur 1 viser korleis motoren er bygd opp. Ytst er ein såkalla stator. Han er festa på hjulet, og på den indre randa har han permanente magnetar, annankvar nordpol og annankvar sørpol. Den magnetiske rotoren er festa til elsparkesykkelen og har elektromagnetar der polariteten vert styrt av kontrolleininga, som også har ein sensor som måler farten på statoren. For å forstå korleis me kan få hjulet til å gå rundt, skal me forenkla problemet.

Tenk deg eit hjul med berre tre elektromagnetar på rotoren og to permanente magnetar på statoren som vist i figur 2.

Til venstre i figur 2 trekkjer nordpolen (posisjon A) på rotoren til seg statorens sørpol, og sørpolen på rotoren (posisjon C) støyter frå seg statorens sørpol. Det får statoren til å sviva rundt mot klokka. Når statoren har rotert eit stykke, vert polariteten til elektromagnetane i rotoren endra, sjå høgre side i figur 2, slik at statoren vert skubba og trekt vidare rundt.

Ein kan samanlikna det med eselet som går etter gulrota som er festa på hovudet. Farten til statoren er avhengig av kor mykje straum som vert sendt gjennom elektromagnetane på rotoren. Farten vert målt anten med ein sensor eller ut frå den vetle straumen i den nøytrale polen, som varierer med at polen fyk forbi dei permanente magnetane på statoren.

Når ein har mange polar, som i figur 1, må elektromagnetane slåast av og på med riktig polaritet på ein koordinert måte for at hjulet skal gå rundt med jamn fart. Ei reguleringssløyfe som får statorens posisjon relativt til rotoren, sørgjer for å byta polaritet på riktig tidspunkt.

Ein ting er å halda konstant fart, men korleis kan me endra farten? Då trengst det endå ei reguleringssløyfe på toppen av den me alt har. I figur 3 er heile styringssystemet vist. La oss starta med den indre sløyfa, som er vist øvst i figur 3. Ved hjelp av sensoren veit ein kvar magnetparet på statoren er. Ved hjelp av kommutasjonslogikken styrer ein straumen i elektromagnetane i motoren. Der magnetparet er no, vel ein fyrste linje i tabellen. Der er A høg. Det vil seia at ein sender straum gjennom elektromagneten A, slik at han vert ein nordpol, C er låg – altså sørpol – og B nøytral.

Den såkalla trefaseinvertaren er fôra med likestraum som vert send til dei ulike elektromagnetane basert på svitsjemønsteret. Her er straumen positiv til A gjennom svitsjen S1 og negativ til C gjennom svitsjen S4. Når magnetparet på stator endrar posisjon, vert eit anna svitsjemønster valt, og polane på rotoren vert endra for å driva hjulet rundt med jamn fart.

Dersom ein ynskjer å endra farten, må energien motoren får frå batteriet, regulerast. Det er vist i den ytre reguleringssløyfa nedst i figur 3. Ein måler farten med sensoren og samanliknar med ynskt fart. Ein regulator syter for å gje riktig spenning til trefaseinvertaren.

Dess høgare spenning, dess høgare fart. Batteriet gjev ei fast spenning. For å kunna endra spenninga og dimed energien som vert levert, må spenninga regulerast, og det gjer ein ved å skru ho av og på i pulsar. Det vert kalla pulsbreiddemodulering (PWM). Dess breiare pulsar dess høgare spenning.

Sidan det tek tid for spenninga å byggja seg opp med pulsbreiddemodulering, ville motoren i utgangspunktet gått i rykk og napp. For å unngå det pulsbreiddemodulerer ein på nytt med ein mykje høgare frekvens for å jamna ut spenninga, slik at elsparkesykkelen vert behageleg å køyra med.

Eg vandrar nedover Bygdøy allé. Det er nokre månader til kastanjane blømer, men stor er gleda mi når eg ser at det er opna ei spesialforretning som sel elsparkesyklar rett ved sida av utstillingsvindauget til Porsche.

Eg trør inn med andakt. Inst i lokalet ser eg eit monster av ein elsparkesykkel til 95 kilokroner med maksimalfart på 95 kilometer i timen. Skal eg dra kortet?

Per Thorvaldsen

Per.Eilif.Thorvaldsen@hvl.no