Il caso di studio
Questo caso di studio inquadra i problemi cruciali della trasformazione di una bicicletta tradizionale in eBike e si pone l’obiettivo di testare i migliori compromessi tra semplicità di trasformazione, gestione razionale delle masse aggiunte (al fine di non penalizzare la guidabilità), autonomia, prestazioni, economia d’esercizio, ammortamento della spesa sostenuta, scelta di componenti affidabili, scelta delle celle più idonee, scelta dell’elettronica più idonea, scelta dei sistemi di gestione, ecc. Grazie a sofisticate strumentazioni durante l’intero arco della prova verranno rilevati tutti i dati necessari per scrivere un breve ma completo trattato tecnico.
Il test #1 del 2014
Si è concluso da poche ore il primo test del 2014 a bordo del nostro prototipo di bicicletta elettrica studiato per le lunghe distanze: Ralph DTE EBK Endurance. Dopo aver messo a punto in mattinata gli ultimi ritocchi ed aver rivisitato numerosi particolari nelle ultime settimane (utili a risolvere problematiche tecniche legate alla gioventù della prima versione), siamo stati finalmente pronti per affrontare il nostro primo percorso di prova di soli, si fa per dire, 20 chilometri.
I test condotti in un percorso di campagna chiuso al traffico ci hanno permesso di rilevare i primi dati anche se, non appena avremo messo a punto il datalogger, ci sarà più facile fornire maggiori informazioni ed esportare tabelle di dati ed i relativi grafici (compreso anche il percorso tracciato dal GPS che riprodurremo in 3D con l’ausilio di Google Earth). Siamo partiti con una tensione di 41,5 Volt e siamo arrivati, dopo 30 minuti scarsi (comprensivi delle soste per rimediare ad alcuni imprevisti), con una tensione di 40,2 Volt (la tensione nominale è pari a 36 Volt). La massima velocità raggiunta è stata di ben 56.7 km/h, oltretutto mantenuti molto a lungo su percorsi pieni di salite, fango, breccia, buche e quant’altro senza troppo stress a carico dell’intero powertrain. La massima potenza erogata è stata costantemente attorno ai 2 kW eccezion fatta per un picco di 3 kW causato da un sensore di temperatura montato male che ha permesso al motore di “eccedere” oltre il dovuto. Siamo stati in grado di rigenerare durante le frenate ed i rilasci dell’acceleratore il 4,3% dell’energia impiegata per coprire il percorso.
La marcia sulle strade è stata invece limitata al relativo codice impostando il programma di pedalata assistita (250 Watt – 25 km/h) che aziona il nostro motore solo quando viene rilevata una coppia, nella guarnitura dei pedali, generata dal ciclista. Inutile dire che grazie alla sofisticata elettronica di cui è dotato il nostro prototipo nonché alle batterie ad elevate prestazioni, la marcia in pedalata assistita a 25 km/h non ha praticamente mai termine e siamo in attesa di verificare nelle prossime settimane il muro dei 200 km di autonomia (chilometraggio che, ovviamente, cala drasticamente fino a circa 50-60 km se si utilizza il motore costantemente a piena potenza nelle aree dedicate).
Gli imprevisti
Non sono mancati gli imprevisti come la rottura improvvisa di uno dei supporti del pacco batterie (per il quale si è adottato un materiale il cui carico di rottura a trazione si rivelato insufficiente) e la rottura della camera d’aria della ruota posteriore la quale, in seguito all’urto sullo spigolo di un tombino, è esplosa proprio al ventesimo chilometro. Nel primo caso le ripetute accelerazioni e decelerazioni, che provocavano un momento torcente del pacco batterie attorno al telaio, hanno stressato intensamente un supporto in alluminio che ora verrà sostituito con due supporti in acciaio al cromo manganese. Mentre nel secondo caso le strade piene di buche e dissesti hanno messo letteralmente sotto il torchio il piccolo pneumatico (e la relativa camera d’aria) 700 x 35C che era stato scelto per massimizzare l’autonomia. In laboratorio sono già pronti pneumatici specifici per le ebike dotati di spalle rinforzate, camere d’aria rinforzate ed un basso numero di tele per pollice (tpi) aventi questa volta le seguenti misure: 700 x 47C.
I sistemi di bordo
EBK Endurance monta a bordo due sistemi di datalogging per memorizzare tutti i dati legati al powertrain, un sistema telemetrico per il rilievo dei dati di dinamica del veicolo e due sistemi satellitari GPS. Il primo sistema di datalogging fornisce dati con un margine di errore grossolano ma immediatamente visibili su display assieme ad i dati ottenuti dal collegamento a circa una dozzina di satelliti. Il secondo sistema di datalogging invece offre misure estremamente accurate (anche delle cariche realmente utilizzate all’interno delle celle ai litio polimeri, nonchè tutti i dati delle 250 celle che costituiscono il nostro pacco speciale) ma richiede una messa a punto più problematica con l’installazione di un notebook a bordo. Presto saremo in grado di pubblicare più dati delle nostre prove.
La dinamica del veicolo
Per massimizzare l’autonomia si è optato per dei pneumatici 700 x 35C, questi però innescano forti ondeggiamenti quando si superano i 40 km/h sulle sconnessioni. Il motore nel mozzo non genera problemi di sorta in nessuna delle condizioni testate (sia alle andature basse che a quelle alte), mentre il posizionamento del pacco batterie incide abbondantemente sulla maneggevolezza e la sicurezza di guida. I nostri sforzi ora sono incentrati nel trovare la migliore posizione, compatibilmente alle possibilità che abbiamo sui nostri mezzi, al fine di studiare un telaio dedicato ad EBK Endurance che permetta la guida sostenuta anche in condizioni di scarsa aderenza, sconnessioni e persino in sbandata.
Nota
Attualmente l’intero powertrain messo a punto da noi, completo in ogni sua parte descritta nella scheda tecnica, è installato su un normale telaio da trekking. Soluzione utile per le prove elettriche, elettroniche e prestazionali. Stiamo lavorando duro affinché il telaio dedicato sia presto pronto per le nostre prove.
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