ralph dte ebk endurance

1 luglio 2014

eBike: test #3 prototipo Ralph DTE EBK Endurance

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 #3 del 2014

Il terzo test ha introdotto nuove variabili, esso infatti è stato condotto in giornate caratterizzate dal maltempo e, in particolare, in presenza di vento. Abbiamo inoltre svolto delle prove di tipo “race” sfruttando una pista ciclabile comunale chiusa al traffico e destinata al solo allenamento dei ciclisti. Infine abbiamo coperto dei percorsi colmi di dislivelli, caratterizzati da pendenze variabili tra il 10% ed il 15%, effettuando delle “ripetute” che mettono a dura prova il treno di potenza.

L’impatto con l’aria di una bicicletta è, ovviamente, assai modesto. In giornate ventose abbiamo riscontrato riduzioni di velocità di punta di soli 2 km/h in pianura ed in salita. La riduzione di prestazioni, seppur minima è stata attribuita al vestiario non professionale indossato durante la prova. Un normale capo d’abbigliamento (felpa, giaccone, tuta…) non ha infatti le caratteristiche idonee per un ciclista e, invece di rimanere aderente al corpo, tende al rigonfiamento, tipo vela, generando un effetto frenante non trascurabile. Abbigliamento aderente da ciclismo, oltre a proteggere meglio dal vento, riduce notevolmente l’attrito con l’aria specie in caso di maltempo. Sarebbe interessante valutare la riduzione di autonomia in base alla velocità media del vento in una data giornata.

Per variare la sequenza di prove di tipo “endurance” ci siamo recati presso una pista ciclabile chiusa al traffico in un orario in cui l’impianto era completamente vuoto. Anche dopo 40 km circa di test, non si sono registrate temperature anomale del motore, dell’elettronica e delle celle del pacco batterie. Nemmeno una volta l’elettronica è intervenuta per tagliare la potenza o per segnalare dei surriscaldamenti, né tantomeno per interrompere nettamente l’alimentazione. Non si sono inoltre rilevati cali di velocità di punta significativi, al termine della prova avevamo infatti quasi tutti i valori al massimo o in prossimità del massimo. L’anello della pista scelta è caratterizzato da 2 salite e 2 discese di lieve entità, 4 curvoni principali (2 dei quali si possono prendere in pieno), alcune sconnessioni ed ampie vie di fuga sulla terra. Al momento abbiamo in programma di ripetere il test presso un kartdromo sia in una giornata fresca che in una giornata afosa (riporteremo volentieri nel prossimo articolo relativo i dati tratti dai sistemi di diagnosi del treno di potenza installati a bordo, nonché i dati meteo comprese le temperature, l’umidità e la velocità del vento).

Altro interessante test prevedeva di effettuare più volte un percorso ricco di salite di pendenze comprese tra il 10 ed il 15%. Con nostra sorpresa il calo di tensione del pacco batterie è aumentato, rispetto a percorsi di analoga lunghezza ma prevalente pianura, di pochi decimi di Volt (al momento non possiamo fornire valori dettagliati per questioni di riservatezza ma, in ogni caso verranno resi disponibili in futuro a prove ultimate e prototipo completato). Variando i parametri motore ed andando ad aumentare la coppia in basso contiamo di raggiungere i medesimi risultati ottenuti in questa prova anche con pendenze maggiori e mantenendo comunque una elevata autonomia a scapito però della velocità massima (che ovviamente risulta inutile su percorsi ostili).

Segnaliamo ai lettori che abbiamo già iniziato a mettere a punto la variante Superlight di Ralph DTE EBK, questa avrà un’autonomia ridotta al livello suggerito dai nostri studi ma permetterà in compenso azioni di freestyle e la possibilità di praticare percorsi decisamente ostili. Contiamo di offrirvi più informazioni e qualche dimostrazione quanto prima…

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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eBike: scheda tecnica prototipo Ralph DTE EBK Performance – Prossimamente…
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eBike: test #3 prototipo Ralph DTE EBK Endurance
eBike: test #4 prototipo Ralph DTE EBK Endurance – In preparazione
eBike: test #5 prototipo Ralph DTE EBK Endurance – In preparazione

Il nostro powertrain è progettato per impieghi heavy duty di durata. Continue salite,
con pendenze variabili ripetute comprese tra il 10 ed il 15 %, comportano abbassamenti
di tensione maggiori solo di pochi “decimi di Volt”. Variando i parametri motore ed
andando ad aumentare la coppia in basso contiamo di raggiungere i medesimi risultati
ottenuti in questa prova anche con pendenze maggiori e mantenendo comunque una
elevata autonomia a scapito peròd ella velocità massima (inutile su percorsi ostili).

31 maggio 2014

eBike: test #2 prototipo Ralph DTE EBK Endurance

Il caso di studio

Il test #2 del 2014

Il secondo test condotto su Ralph DTE EBK Endurance (in versione aggiornata secondo gli ultimi sviluppi e necessità tecniche) ha avuto termine questa settimana. La moltitudine di prove eseguite ci ha dato modo di ricavare numerosi dati provando anche qualche brivido dovuto ad imprevisti tecnici. Si tratta in ogni caso di inconvenienti graditi ed importanti per capire di cosa ha bisogno una eBike, concepita con un elevato standard qualitativo, per funzionare al meglio ed in modo affidabile.

La curva dei consumi

Il motore elettrico (ma sarebbe più corretto dire la “macchina elettrica”) che monta EBK Endurance è concepito per offrire un minore consumo alle andature sostenute. Volendo verificare abbiamo rilevato che il consumo energetico sostenuto per percorrere circa 8 km tra i 5 km/h ed i 30 km/h è pressoché analogo a quello sostenuto per percorrere circa 15 km tra i 45 km/h ed i 56 km/h (a parità di massa trasportata a bordo). Qualora si desideri invertire questa tendenza l’intervento sull’elettronica non è sufficiente ed è necessario operare radicali modifiche all’architettura del motore elettrico; ma di questo parleremo meglio in seguito, quando potremo esporre anche la curva del consumo energetico.

Le sollecitazioni: effetti sui cablaggi

Quindi sui lunghi percorsi dove è richiesta potenza piena ed un elevato numero di giri non abbiamo avuto alcun problema di autonomia ed il prototipo ha rispettato pienamente le aspettative e, anzi, ci ha permesso di andare oltre quello che avevamo previsto mesi fa. D’altra parte però le sollecitazioni, alle alte andature, specie sui percorsi pieni di buche, fanno sentire in modo più incisivo la loro influenza richiedendo una cura dell’assemblaggio ricca di accorgimenti.

Durante uno sterrato percorso a circa 52 km/h, infatti, uno dei generosi cavi di alimentazione, che dal pacco batterie raggiungono il controller, si è sfilato dal faston interrompendo bruscamente il flusso di corrente. In seguito ad un sonoro schiocco la trazione del mezzo è venuta meno ma il sistema di rigenerazione è rimasto attivo andando però ad alimentare solo i sistemi di bordo e non il pacco batterie. Il cockpit ci ha fornito un quadro della situazione ma quando l’eBike si è fermata del tutto, anch’esso ha cessato le sue funzioni (salvando comunque prima tutti i dati). In sostanza dal momento in cui il cavo si è scollegato, generando il cosidetto schiocco (parliamo sempre di circa 50A), il sistema di protezione del pacco batterie ha rilevato in pochi millisecondi l’anomalia, ha disattivato il pacco batterie, ha bloccato il teleruttore ed ha impedito eventuali cortocircuiti. Dopo una rapida assistenza tecnica e dopo il ripristino della gestione elettronica e del pacco batterie, è stato necessario bloccare i cavi nei faston anche con un bagno di stagno di sicurezza. I cavi di alimentazione infatti hanno una massa considerevole rispetto al resto della cavetteria che porta esclusivamente dei segnali e sarà opportuno lavorare per assicurarli nel modo più consono.

Nota

Ralph DTE EBK Endurance

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.

24 marzo 201423 novembre 2018

eBike: scheda tecnica prototipo Ralph DTE EBK Endurance

Ralph DTE EBK Endurance è una bicicletta elettrica unica al mondo sia per il livello di sofisticazione tecnica ed elettronica, sia per le notevoli prestazioni di durata, sia per l’enorme livello di espandibilità del progetto (stiamo infatti lavorando ad un innovativo telaio dedicato). Guidarla è un piacere sovrumano…
Grazie ai particolari parametri di progetto adottati, EBK Endurance ha una vita utile dell’intero powertrain superiore a quella delle migliori vetture elettriche attualmente circolanti al mondo. Con un’autonomia che, in pedalata assistita ed in configurazione a norma di legge, può coprire ben 580 km*, non esiste pari sul mercato mondiale. Ed anche se presto la concorrenza sarà agguerrita, saremo comunque stati i primi a bruciare una simile tappa.

*Leggi i paragrafi “Prestazioni”, “Note sulle prestazioni” e “Note sull’autonomia”.

Scopo del progetto

Non si tratta di un prodotto destinato alla vendita anche se, tramite “www.Berardi-Store.eu” (partner ufficiale di questo Blog), vengono vendute tutte le componenti necessarie per realizzare autonomamente biciclette elettriche da strada a norma di legge e biciclette da competizione o per esigenze speciali. Ci serviamo di questi prototipi al fine di studiarne ogni minimo dettaglio e poter sfruttare il bagaglio di conoscenze maturato di volta in volta per dedicarci ad applicazioni più particolari di cui avremo modo di parlare meglio in seguito. Siamo in grado di trarre da questi progetti centinaia di dati da studiare e soluzioni a numerose problematiche tecniche dei veicoli puramente elettrici ed ibridi non necessariamente solo a due ruote (biciclette, trike, tandem, citybike, mountainbike, moto enduro, moto da corsa, ecc.) ma anche a quattro ruote (kart, piccole FSAE, Formulini, ecc.). Ralph DTE EBK Endurance non nasce per offrire prestazioni brucianti bensì per una elevatissima autonomia ed una altrettanto elevata affidabilità di marcia, nasce quindi, come dice il nome, per prestazioni di durata.

Motore
Elettrico di tipo brushless;
installazione nel mozzo ruota;
trasmissione diretta;
efficienza ∼90%;
potenza erogabile impostabile elettronicamente nel range tra 250Watt e 3000Watt;
coppia massima sviluppata >100Nm;
hall sensors;
sensori temperatura;
sensore velocità motore giri/min;
sensore coppia motore Nm;
possibilità di viaggiare in continuo a 2000 Watt senza surriscaldamenti anche in Agosto a circa 40°C di temperatura ambiente per decine e decine di chilometri anche con ripetute salite grazie al nostro setting professionale e ad opportune implementazioni.

Gestione elettronica
Display per la visualizzazione di tutti i parametri del powertrain (velocità media, velocità istantanea, velocità massima, tensione minima, tensione istantanea e tensione massima, corrente istantanea, corrente massima, Watt erogati, Watt di picco, Wh consumati, Wh/km, Wh rigenerati, Ah consumati, Ah rigenerati, % rigenerazione, km percorsi… ecc.. Impostazione della potenza massima erogabile, impostazione della velocità massima raggiungibile, impostazione della pedalata assistita, ecc..).
Controller con gestione della rigenerazione dell’energia in frenata/rilascio su vari livelli.
Elettronica di gestione del pacco batterie (funzioni di controllo, protezione, datalogging, elaborazione dati…).
Due sistemi di datalogging.
Due collegamenti satellitari.
Un sistema telemetrico per la dinamica del veicolo.
Sistema di diagnosi.
Upgrade: Controllo separato per la frenata rigenerativa con manettino impostabile su più livelli tipo F1.

Pacco batterie
Upgrade: nuovo pacco batterie Li-Ion con elettronica aggiornata, chimica riservata.
Elevatissima ciclabilità grazie a particolari parametri del progetto.
Protezione da corto circuito, sovratensione, sottotensione, sovratemperatura, scariche eccessive.
Bilanciamento passivo delle celle in carica/scarica.
Rilievo di tutti i dati elettrici e delle condizioni di funzionamento.
Sensori di temperatura.
Teleruttore.
Sonda di corrente.
Tracciamento di tutti i dati in relazione al percorso ed alle mappe tracciate dal GPS.
Sistema di diagnosi.

Controlli
Acceleratore mediante potenziometro lineare.
Sensore di coppia nella guarnitura dei pedali.
Possibilità di switching da PAS a eBike.
Connessione del powertrain al computer mediante cavo seriale RS232 o USB.
Possibilità di connettere al computer in maniera indipendente i vari dispositivi elettronici del powertrain (è possibile lavorare sull’elettronica di un dispositivo durante interventi di manutenzione sugli altri dispositivi, come nelle massime categorie motosportive).
Cruise control con possibilità di variazione dei valori +/-.
Ignition cut e Frenata rigenerativa.
Upgrade: Controllo separato per la frenata rigenerativa con manettino impostabile su più livelli tipo F1.

Ciclistica
Telaio monoammortizzato o biammortizzato.
Cerchione posteriore rinforzato per i carichi apportati dal powertrain.
Raggi rinforzati e tagliati a misura per ospitare il motore elettrico.
Pneumatici con corpo rinforzato e basso numero di tele per pollice.
Camere d’aria rinforzate.

Implementazioni a breve termine
Sistema frenante a disco anteriore da 210mm.
Sistema frenante a disco posteriore da 180mm.
Sistemi di raffreddamento.
Nuovi strumenti di analisi del percorso effettuato.
Nuovo cablaggio cavi con relativi sistemi di connessione derivati dalla F1.
Nuova serie sterzo e forcella specifica per le maggiori sollecitazioni.

Prestazioni
Velocità massima in puro elettrico: 62 km/h.
Velocità massima in pedalata assistita: 25 km/h
Potenza massima in puro elettrico: 3000 Watt
Potenza massima in pedalata assistita: 250 Watt
Coppia massima: >100Nm
Corrente massima: >100A
Pendenza massima superabile: n.d.
Accelerazione da 0 a 25 km/h: 1,2 secondi
Accelerazione da 0 a 50 km/h: 2,8 secondi
Autonomia in puro elettrico: c.a. 120 km (con una coppia >100Nm e una potenza di 3kW).
Autonomia in pedalata assistita: 200-250 km (con una coppia di 80Nm e una potenza di 2kW).
Autonomia in pedalata assistita: c.a. 580 km (con una coppia di 27Nm, intervento di assistenza alla pedalata su livello 1, una potenza di picco di 250Watt e una velocità massima di 25 km/h).

Note sulle prestazioni

L’autonomia e la velocità massima raggiungibile nelle varie configurazioni dipendono dal tipo di percorso effettuato (pendenza delle salite, frequenza delle salite, intervallo tra le salite e le discese, tratti pianeggianti, grado di rigenerazione in discesa/rilascio, ecc.), dalla massa del ciclista, dall’aerodinamica (l’abbigliamento può costituire un freno aerodinamico ad esempio nel caso di giacconi invernali), dalle condizioni ambientali (in caso di vento i consumi aumentano come per tutte le tipologie di veicoli), dalla qualità delle celle impiegate nel progetto, dal livello di sofisticazione dell’elettronica a corredo, dal tipo di motore elettrico scelto (il progetto del rotore, dello statore, degli avvolgimenti, ecc. influenza notevolmente le capacità del motore di esprimere coppia e potenza, nonché di consumare più o meno energia ai diversi regimi di rotazione) e dalla massa della bicicletta sommata a quella del powertrain.

Note sull’autonomia

Attenzione, i valori forniti circa le percorrenze chilometriche “non” sono stati ottenuti affidando l’eBike ad un ciclista minuto, molto leggero, su un percorso di sola pianura, in assenza di vento, ostacoli, sconnessioni e ponderando la richiesta di prestazioni. I valori sono stati ottenuti “andando costantemente al massimo” delle prestazioni erogabili nelle varie configurazioni, con un ciclista di 74 kg, in presenza di “numerose salite”, sconnessioni del fondo, intemperie, considerata la massa delle strumentazioni installate a bordo per il test, ecc. Questo significa che i circa 100-120 km coperti in modalità “puro elettrico” sono stati effettuati con il gas quasi sempre aperto al massimo. Per il termine “quasi” non ci sono asterischi, il quasi simboleggia il fatto che è naturale che esistano tratti dove si debba chiudere il gas, frenare, decelerare o fermarsi. Non è poco…

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Motore prototipo eBike Ralph DTE EBK Endurance

Non è affatto facile risolvere le innumerevoli problematiche tecniche che si celano
dietro la realizzazione di una buona bicicletta elettrica DIY, ma quando si parte e si
va ogni sforzo è ripagato e la sensazione di libertà che si prova è indescrivibile.

Non è affatto facile risolvere le innumerevoli problematiche tecniche che si celano dietro la realizzazione di una buona bicicletta elettrica DIY, ma quando si parte e si va ogni sforzo è ripagato e la sensazione di libertà che si prova è indescrivibile.

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dietro la realizzazione di una buona bicicletta elettrica DIY, ma quando si parte e si
va ogni sforzo è ripagato e la sensazione di libertà che si prova è indescrivibile.