Jumping Jack Flash weblog

Dimensionamento aria condizionata

Posted in ambiente, auto elettriche by jumpjack on 27 gennaio 2019

Qualche appunto su come calcolare la potenza che deve avere un impianto di aria condizionata per veicoli.

Optimization of Vehicle Air Conditioning Systems Using Transient Air Conditioning Performance Analysis – Terry J. Hendricks – National Renewable Energy Laboratory – 2001

Nello studio ipotizzano un irradiazione solare (“cabin external solar load “) di 1600W. Ma si tratta di un autoveicolo a 4-5 posti; per la icaro forse bisognerebbe considerare 1000W, cioè un po’ più della metà, “per stare sicuri”.

Quest’altra ricerca indica circa 1300W solari assorbiti dall’abitacolo, nello screenshot a p.35:

Vehicle Transient Air Conditioning Analysis: Model Development & System Optimization Investigations -Terry J. Hendricks – 2001 – NREL

Le ricercche dicono anche che in un’auto parcheggiata al sole l’aria può raggiungere una temperatura di 75°C-80°C.
Dalla temperatura dell’aria dipende la sua entalpia, cioè la quantità di energia che possiede per unità di massa.

Considerando un umidità del 50% risulta:

  • 25°C: 50 kJ/kg
  • 35°C: 80 kJ/kg
  • 80°C: 583 kJ/kg

Ipotizzo che l’abitacolo della Icaro abbia un volume di 0.5 m3, che per una densità di 1.225 kg/m3 significa 0,61 kg.
Questo significa che alle varie temperature l’aria dell’abitacolo contiene queste quantità di energia (arrotondate), espresse in Wh invece che Joule:

  • 25°C: 9 Wh
  • 35°C: 14 Wh
  • 80°C: 100 Wh

Quindi per passare da 80°C a 25°C bisogna rimuovere 91 Wh; per farlo in un’ora servirebbero 91W, per farlo in un minuto servirebbero 91*60=5460W… oppure si può evitare a monte di raggiungere gli 80°C, scambiando costantemente aria con l’esterno: per passare da 35°C a 25°C in un minuto, infatti, basterebbero (14-9)*60=300W.

Se l’abitacolo è da 0.5m3 e si installa una ventola da 50 m3/h, in teoria tale ventola riesce a “svuotare” l’abitacolo 100 volte in un’ora; anche supponendo che abbia metà dell’efficienza di targa (25 m3/h), significa comunque cambiare completamente l’aria dell’abitacolo 50 volte in un’ora.

Probabilmente, però, la cosa funzionerebbe davvero bene solo se la presa d’aria fosse vicino al tettuccio, piuttosto che vicino ai piedi, perchè è lì che si accumula il calore, sia perchè sale verso l’alto, sia perchè “subito dietro” c’è il sole che batte.

Forse la cosa migliore da fare sarebbe allora attaccare al finestrino una ventola aspirante trasversale tipo questa:

Con soli 3.6W riesce a spostare addirittura 187 m3/h. Però è un po’ grande (240mm*70mm*70mm), quindi forse si può anche optare per una versione più compatta – PMB1275PNB2-AY Ventilatore: DC; blower; 12VDC; 75x75x30mm; 20,91m3/h; 40,5dBA:

 

Evitare che l’aria raggiunga gli 80°C, o rimuoverla 1-2 ore prima di andare a prendere l’auto al parcheggio sostituendola con quella estenrna a 35°C, permetterebbe quindi di avere un abitacolo già “vivibile” da subito, e di abbassare la temperatura a livelli confortevoli (25°C) in meno tempo e/o usando meno potenza, quindi scaricando meno la batteria.

Un ulteriore contributo al comfort potrebbe sicuramente essere fornito dal raffrescamento del sedile, visto che stare in un abitacolo freddo ma seduti su un sedile a 80°C è comunque estremamente sgradevole.

Raffrescatori di sedili ne esistono di diversi tipi; normalmente usano l’aria ambientale così com’è, ma se si inviasse invece alla ventola aria pre-raffreddata, e accendendo anche la ventola del coprisedile prima di entrare in auto, permetterebbe di trovare all’arrivo non solo un abitacolo a temperatura decente, ma anche un sedile fresco.

Per raffrescare l’aria del sedile potrebbe bastare un piccolo raffreddatore a celle di peltier tipo questo, della potenza di 120W:

Le ventole in basso estraggono il calore, quella piccola in alto soffia aria gelida (può arrivare, a regime, a 0°C!) dalla cella di peltier. Quelle in basso ono ventole speciali ad alta dissipazione, che non si limitano a soffiare aria sulle lamelle, ma fanno anche circolare liquido nei tubi che vanno a una piastra che va attaccata al processore… o nel nostro caso alla cella di peltier:

 

Quei “tubi” di rame si chiamano “heatpipe”, e non richiedono una pompa per funzionare; all’interno contengono una piccola quantità di acqua distillata, o altro liquido, che a contatto con la parte calda evapora (assorbendo calore) e “invade” l’intero condotto; il vapore che viene a trovarsi dalla parte di heatpipe a contatto col dissipatore si raffredda (cedendo all’ambiente il calore estratto dall’oggetto da raffreddare) e si ricondensa in acqua, lasciando spazio ad altro vapore che viene attirato in quella zona dalla zona calda; l’acqua di condensa, invece, viene ritrasferita alla parte calda da un materiale poroso che riveste il tubo, per effetto di capillarità; una volta tornata nella zona calda, evapora di nuovo, e così via.

Dal momento che il sistema funziona per pressione e per capillarità, è indipendente dall’orientamento, cioè non è necessario che la parte da raffreddare sia in basso affinchè il calore vada in alto: il vapore invade infatti automaticamente l’intero volume, in qualunque posizione sia orientato l’heatpipe, e la capillarità funziona in qualunque direzione.

 

 


Altra ricerca utile:

Comprehensive Modeling of Vehicle Air Conditioning Loads Using Heat Balance Method – Mohammad Ali Fayazbakhsh and Majid Bahrami – Simon Fraser University – 2013

 

 

Appunti su aria condizionata termoelettrica per veicoli (TE-HVAC o TEAC)

Posted in auto elettriche, hardware by jumpjack on 30 dicembre 2018

Thermo-Electric Heating, Ventilation and Air Conditioning

  1. Experimental validation of the optimum design of automotive air-to-air thermoelectric air conditioner (TEAC) – Alaa Attar, HoSung Lee, Sean Weera
  2. “Vehicular Thermoelectric Applications Session – DEER 2009” – John W Fairbanks – Department of Energy – Vehicle Technologies – Washington, D.C. – August 5, 2009: “total cooling power required to cool the zone of a single occupant is around 630 W while 3.5 to 4.5 kW is needed to cool the entire cabin”
  3. Modeling a Thermoelectric HVAC System for Automobiles,” Journal of Electronic Materials, vol. 38, no. 7, pp. 1093-1097, 2009: “For ambient temperatures of 25°C and 30°C, the conventional auto HVAC system has cooling capacity of five times higher than the thermoelectric HVAC system at the same input power”
  4. Design and Analysis of a Thermoelectric HVAC System for Passenger Vehicles” SAE International, Vols. 2010-01-0807, 2010.”, D. C. D. a. L. J. Wang – Esperimento con 6 celle peltier da 48W l’una (tot 288W): temperatura dell’abitacolo abbassata a 7°C!
  5. Thermoelectric Air Cooling For Cars” – Manoj S. Raut, Dr.P. V. Walke  (grande quantità di dati numerici e formule)

Dalla ricerca 5:

  • Calore specifico aria a 30°C: 1007 J/KgK
  • Densità aria: 1.164 kg/m3
  • Volume abitacolo: 1m3 –> 1.164 kg
  • Temperatura interna: 23°C
  • Temperatura esterna: 30°C
  • Differenza temperatura: 7°C

Per abbassare di 7°C la temperatura dell’aria che esce da un “raffreddatore termoelettrico” di 0.0054128 cm2 di diametro alla velocità di 5 m/s (=0.027064 m3/s = 97 m3/h) servono 222W di “potenza raffreddante” (Qc):

P = m * C * DeltaT

  • m= massa d’aria per secondo = rho * volume/secondo = 1.164 * 0.0270640.031502496 [kg/s]
  • C = calore specifico aria
  • DeltaT = Differenza di temperatura ingresso/uscita

P = 0.031502496 * 1007 * 7 = 222 W

L’autore usa 6 celle di peltier “TEC1-12704” in “disposizione mista serie/parallelo”, ognuna con potenza raffreddante minima di 36W alimentata a  15.4V/4.1A/63.14W (quindi 1:1.75 circa), ma a 12V assorbe invece 3.2A/38.4W

 

Questi i grafici presi da alcune schede tecniche:

Schede tecniche:

 

 

 

 

Diario elettrico Greengo Icaro – 23/12/2018: il blocco di sicurezza per la presa Mennekes

Posted in 3d, Diario elettrico GreenGo Icaro, hardware, minicar elettriche by jumpjack on 23 dicembre 2018

Download file 3d stampabile: https://skfb.ly/6Gtzn

Un post su un forum mi ha fatto tornare in mente un vecchio problema su cui avevo pensato di lavorare, ma che mi era poi passato di mente perchè piuttosto complicato e rimandato a “prima o poi”.

Ok, è arrivato il poi.

La presa mennekes sulla Icaro non prevede il blocco automatico della spina durante la ricarica, cosa che normalmente avviene, sia lato-auto che lato-colonnina, per mezzo di un perno metallico che si introduce in apposito foro nella spina, per evitare che per errore o per vandalismo il cavo venga sconnesso durante la ricarica senza prima aver spento la colonnina; la cosa non dovrebbe danneggiare niente, perchè uno dei 5 pin è stato progettato appositamente più corto degli altri in modo da scollegarsi per primo e comandare lo spegnimento elettronico della colonnina in caso di disconnessione prematura del cavo; però è anche vero che questo blocco torna utile per evitare che qualche “dispettoso” ci sfili il cavo durante la ricarica sperando così che la colonnina lo sblocchi anche sul suo lato, per poter ricaricare la sua macchina o semplicemente per fregarci 200 euro di cavo.

Meglio quindi disporre di questo dispositivo di sicurezza.

Nel catalogo SCAME il meccanismo che attiva il perno metallico (tecnicamente detto “di interblocco”) viene chiamato “BLOCCO SPINA SUPERIORE PRESA T2S-T2C” e ha codice 200.23260BS, per un costo di 65 euro; presso altri fornitori si trova a prezzi più bassi, ma a non meno di 30 euro.

In realtà, però, si tratta di un semplice perno azionato da un relè, quindi, se la propria auto ne è sprovvista, piuttosto che buttare 65 euro se ne possono spendere 10 per comprare online questo pezzo inventato da me (oppure stamparselo da soli al costo di pochi centesimi se si ha una stampante 3d), e altri 5 euro per comprare una qualunque spina industriale, da cui andremo a estrarre uno dei pin piccoli, da 5mm, da usare come “perno manuale”.

Normalmente ecco come si presenta la presa con montato il meccanismo standard di interblocco:

 

Dettaglio del meccanismo di interblocco:

La presa di ricarica della Icaro è protetta dal rivestimento plastico nero dell’interno dell’abitacolo; se non si vuole smontare l’intera parte di rivestimento del bagagliaio, si può ritagliare un foro intorno alla sporgenza in corrispondenza con la presa, in modo da accedere al retro della presa stessa, stando attenti, quando si arriva a tagliare la parte bassa, a non andare troppo a fondo nel taglio per non toccare i cavi.

Io per effettuare il taglio ho usato un dremel, perchè la plastica è spessa e il taglierino è impreciso. L’operazione ha richiesto meno di 10 minuti.

Nel mio caso il buco nel tessuto isolante era un po’ piccolo e rendeva scomodo lavorare, quindi l’ho allargato un po’ con un  taglierino, in modo da accedere comodamente alla presa.

Dopo aver rimosso il rivestimento nero e scoperto il connettore, è necessario rimuovere temporaneamente la fascetta metallica che tiene la guarnizione fissata alla presa, sia per poter estrarre la presa dall’esterno ed esaminarla, sia per poter estrarre la piccola guarnizione rettangolare che nasconde il foro di interlock della presa; nella foto che segue il foro centrale superiore è già stato privato della guarnizione, che è invece ancora in posizione nel foro 1, rendendolo di fatto totalmente invisibile a prima vista:

Qui è possibile vedere le tre guarnizioni, che hanno una sporgenza che si inserisce nel buco di interlock.

La prossima foto mostra il buco centrale superiore con e senza spina inserita:

 

Tornando alla foto iniziale che mostra la presa inserita nella carrozzeria, si può dedurre, ora che è nota la posizione del buco, che esso è in posizione difficilmente accessibile perchè aderente alla carrozzeria e intralciato da tessuto isolante e rivestimento plastica; tuttavia, il perno di blocco funziona anche se inserito diagonalmente, e non deve essere preciso al decimo di mm rispetto al buco.

Ho quindi progettato questo pezzo da stampare in 3d, che realizza un supporto inclinato da inserire al posto della guarnizione, nella sua stessa slitta:

Il forellino laterale serve a far passare un filo da legare al perno, che essendo manuale va sfilato quando non serve; legandolo a questo buco si evita di perderlo in giro per la macchina.

Ecco come appare il perno inserito a mano nel pezzo, accanto alla guarnizione che va a  sostituire:

Anche se il pezzo funziona egregiamente già così, ho deciso di fare qualche miglioramento, in questo secondo progetto:

Le novità sono il foro “di appoggio”, così non si deve lasciare il perno a ciondolare nel bagagliaio quando non è in uso, e il foro passa-filo di forma adesso triangolare, così le stampanti a filo possono stamparlo senza supporto, fastidioso da rimuovere e causa sempre sbavature. C’è inoltre un ispessimento graduale dei lati del pezzo, in modo che, inserito a fondo nella slitta, rimanga incastrato. In ogni caso, però, la grossa guarnizione della presa,  tenuta ferma dalla fascetta, impedisce che il pezzo (così come la guarnizione che c’era prima) si sfili.

Ecco come appare il nuovo pezzo stampato:

Con questa seconda stampa ho avuto modo di verificare se il buco di appoggio è sufficientemente largo: da progetto ha un diametro di 5mm, ma anche se al calibro il perno misura 4.90-4.95, c’entra un po’ a forza; se da una parte non è un problema per il  foro di parcheggio, renderebbe però scomodo l’uso del foro “di lavoro”, perchè non si capirebbe bene quando il perno arriva fino in fondo, motivo per cui ho fatto il foro di lavoro grande quanto il foro della presa e rettangolare, in modo che il perno ci entri con ampio gioco.

Anche se già così funziona bene e il perno blocca perfettamente la spina inserita, probabilmente farò un terzo progetto, con foro di lavoro tondo ma magari largo 5.5 o 6 mm; la seccatura è che per ogni nuovo progetto bisogna aspettare tre quarti d’ora per la stampa…

Per il momento il lavoro completato appare così:

Dovrò comunque allargare un po’ il buco sulla parte superiore, perchè il perno è molto lungo e, nonostante l’inclinazione, risulta comunque un po’ troppo scomodo inserirlo.

 

Ingrandimento:


Aggiornamento:

Ho realizzato un’ultima versione del supporto per il perno, col buco di appoggio 2mm più largo, e quello di lavoro più stretto e inclinato, per facilitare l’inserimento del perno. Qui c’è il file STL stampabile:

Download file 3d stampabile: https://skfb.ly/6Gtzn

Chi non ha una stampante 3d può farselo stampare online e inviare a casa cliccando qui, al costo di 5,00 euro + spedizione.

Nota: E’ comunque necessario anche allargare un po’ il buco nel rivestimento plastico della Icaro, per fare un po’ di spazio sopra al perno, rispetto alla figura sopra.

 

 

 

 

Diario elettrico GreenGo Icaro – 22/12/2018: il clacson

Posted in auto elettriche, minicar elettriche by jumpjack on 22 dicembre 2018

Dopo quasi un anno di utilizzo mi sono reso conto di un'(altra) cosa fastidiosa della icaro, oltre ai pulsanti delle marce attaccati al volume della radio e ai comandi dei finestrini vicini al pulsante di emergenza di spegnimento totale: il clacson.
Per qualche motivo i progettisti hanno deciso di mettere il pulsante del clacson sullo sterzo… ma invece che un unico pulsante al centro, ne hanno messi due sui raggi dello sterzo! Il che vuol dire che quando devo suonare il clacson devo prima andare a cercare i pulsanti in una posizione diversa a seconda di come è girato lo sterzo!
Assurdo.

Fortunatamente, il blocco di plastica che contiene i due pulsanti viene via facilmente, essendo semplicemente a incastro; è bastato quindi scollegare i due pulsanti, fare un bel buco tondo nel mezzo, infilarci un VERO pulsante di clacson (11 euro) e collegare i fili, et voila, un altro problema risolto; si tratta di un lavoro di una mezz’oretta; per fare il buco ho usato un dremel, perchè la plastica è molto spessa e fare un buco tondo pulito con un taglierino è praticamente impossibile.

Unico inconveniente incontrato: per fissare meglio il pulsante allo sterzo, non essendo ovviamente il buco venuto preciso al mm, ho usato un po’ di colla a caldo, che però ho inavvertitamente messo anche sulle guide del pulsante… che quindi si è cementato allo sterzo! :D Quindi ho dovuto rimuovere la colla in eccesso, ed è andato tutto a posto.

Foto del lavoro finito:

20190102_155320.jpg

Notare che ho lasciato i fili dei due pulsanti originali, in caso ci fossero problemi e dovessi rimettere tutto come prima, ma dopo un mese non ho riscontrato nessun problema.

Il lavoro ultimato:

20181227_110317.jpg

All’interno dello sterzo ci sarebbe teoricamente spazio per altri 4 o 5 comandi, ma purtroppo non sono cablati, e l’unico modo per cablarli è smontare completamente lo sterzo.

20181227_110338.jpg

Peccato, perchè avevo pensato di mettere dei riscaldatori per l’inverno… ma di smontare lo sterzo non mi va, troppi rischi annessi, quindi niente.

 


Degli altri due problemi citati all’inizio, uno l’ho già risolto tempo fa, spostando i controlli dei finestrini negli sportelli (cosa tutt’altro che facile, non essendoci spazio per passare nuovi fili); mi resta da separare comandi della radio e delle marce, ma questo è molto più complicato perchè dietro quei due “semplici pulsantini” c’è un complicato circuito elettronico e due cavi con 8 contatti in tutto. Non so a cosa serva tutta questa roba… ma dovrò capirlo, se voglio riuscire a spostare i pulsanti; avevo pensato di collegarli a quelli dei finestrini, rimasti al centro dell’auto vicino al suddetto pulsantone di emergenza, dove avrebbero più ragione di stare… trattandosi della posizione abituale del cambio di una macchina! Però resta il problema dell’ “interferenza” col pulsante; quindi starei pensando di installare invece semplicemente una leva del cambio al posto dei due pulsanti, magari tipo questa, a 4 posizioni (i pulsanti sono 3: Marcia, Retromarcia e Folle), però deve essere di dimensioni ragionevoli.

Vedremo.

Tagged with: , ,

BMS con intercomunicazione a infrarossi

Posted in auto elettriche, batterie, scooter elettrici by jumpjack on 12 settembre 2018

La Lion Smart ha avuto un’idea geniale: il BMS a infrarossi! (o forse esisteva già, ma io l’ho scoperto adesso)

Quest’idea comporta l’enorme vantaggio di non dover più costruire batterie come questa!

 

Cioè niente più fili di segnale che svolazzano dappertutto, ma solo massicci collegamenti di potenza.

Questo comporterà probabilmente anche una grossa riduzione dei prezzi di fabbricazione delle batterie, rendendo il processo molto più automatizzabile: basta infatti un braccio robotico che infila nel contenitore/batteria tanti moduli quanti ne servono per raggiungere l’amperaggio e la  tensione desiderati, e la batteria è pronta. Molto meglio di dover saldare 200 fili con precisione millimetrica.

Considerando che nella batteria di un’auto possono esserci anche 100-150 celle in serie (sulle auto le batterie sono da 300 o 400V e ogni singola cella è da 3 o 4 V), e che ognuna deve essere collegata al BMS per poter essere bilanciata, e considerando per ognuna un filo di lungezza media di 1 metro per collegarla al BMS, parliamo di quasi 200 metri di filo in meno.

E nessun problema di interferenza nelle trasmissioni tra celle, essendo chiuse in una scatola buia e non essendo una trasmissione nè WiFi nè Bluetooth.

Chissà se una tecnologia del genere potrà mai arrivare nei BMS amatoriali a cifre ragionevoli (ne dubito, visto che un BMS “discreto”, cioè con un circuito per ogni cella, costa 400 euro invece che 100).

 

Una batteria Lion Smart a infrarossi è stata installata per prova su una BMW i3 (link a inizio articolo).

 

 

Tagged with: , , , ,

Auto elettriche e riscaldamento globale

Posted in auto elettriche, fotovoltaico by jumpjack on 7 settembre 2018

Il 100% dell’energia estratta dalle batterie di un’auto elettrica finisce per diventare, sempre e comunque riscaldamento globale dell’atmosfera:

  • il calore disperso dai freni riscalda l’aria;
  • il calore prodotto dalle ruote che toccano la strada scalda l’asfalto che a sua volta scalda l’aria;
  • il movimento stesso dell’auto nell’atmosfera scalda l’aria aumentandone l’agitazione delle molecole.

Quindi è bene che l’energia delle batterie venga dal sole, perchè se viene dai combustibili fossili è come se viaggiasse nel tempo da 1 miliardo di anni fa ad oggi: sempre di energia solare si tratta, ma accumulata 1 miliardo di anni fa da piante e animali che poi sono diventati petrolio.

Penso che sia come se oggi risplendessero migliaia soli invece che uno solo; cioè, se per formare 1 litro di benzina ci sono volute, che so, 10 tonnellate di piante marcite, putrefatte e diventate petrolio, che erano cresciute in 6 mesi, e poi bruciamo questo litro in 1 giorno , vuol dire che è come se in quel giorno risplendesse l’equivalente di 6 mesi di sole, o che risplendesse un sole 180 volte più intenso.

 

Ma proviamo ora a fare un calcolo un po’ spericolato:

1)il mix energetico italiano ha raggiunto il 40% di rinnovabili e 60% di fossili;
2) una centrale a combustibili fossili ha efficienza del 50% invece che 25% come un’auto;
3) con un litro di benzina (10 kWh) un’auto a benzina fa 15km, un’elettrica fa 70km.

Dovrebbe significare:
1) 0.6 * 6 = 3.6 mesi di sole invece che 6
2) 0.5 * 3.6 = 1.8 mesi di sole invece che 3.6
3) 15/70 * 1.8 = 0.38 mesi di sole invece che 6, cioè 1/16

Cioè, se ho fatto bene i conti, vorrebbe dire che un’auto elettrica riscalda il pianeta 16 volte meno di un’auto a benzina.
Sarà vero? Sono calcoli decisamente strampalati… 🙂

Raduno Elettrico Romano – sabato 22 settembre 2018 – 16:00-20:00

Posted in auto elettriche, minicar elettriche, scooter elettrici by jumpjack on 3 settembre 2018

Pagina ufficiale:

https://autoguida.wordpress.com/2018/09/03/raduno-elettrico-romano-sabato-22-settembre-2018-1600-2000/

NOTA: E’ necessario iscriversi tramite apposito modulo di iscrizione per permettere al Comune di organizzare preventivamente gli spazi.

Batterie al litio a stato solido

Posted in auto elettriche, batterie by jumpjack on 27 agosto 2018

Ultimamente si sente parecchio parlare di batterie al litio a stato solido, e di svariati milioni di dollari investiti da varie aziende sulla loro ricerca e sviluppo; queste batterie occuperebbero infatti metà spazio (e metà peso) di quelle attuali, scatenando quindi una vera rivoluzione nella mobilità elettrica, quanto lo ha fatto l’introduzione delle Li-NCM da 250 Wh/kg al posto delle LiFePO4 da 100 Wh/kg.

Ecco un interessante grafico riassuntivo delle capacità gravimetriche e volumetriche di varie tecnologie  attualmente esistenti (a livello di cella; dentro una batteria le densità diminuiscono per la presenza di separatori, condizionatori, elettronica,…):

Fonte: https://www.researchgate.net/publication/320425585

Ecco una ricerca recentissima (2018) che descrive molto tecnicamente come sono fatte e funzionano (o funzioneranno) le  batterie al litio a elettrolita solido (Solid State Electrolite – SSE, o Solid State Battery – SSB), di cui esistono molteplici varianti, ma per ora tutte soltanto a livello di laboratorio: A Brief Review of Current Lithium Ion Battery Technology and Potential Solid State Battery Technologies – Andrew Ulvestad

Le uniche fuori dal laboratorio sono installate sulle auto elettriche Bollorè, ma hanno la densità gravimetrica delle LiFePO4 (100 Wh/kg) e devono lavorare a 80 °C.

La ricerca non parla però della nuova tecnologia inventata dal prof. Goodenough, inventore delle batterie al litio 30 anni fa, che ora (nel 2017), alla tenera età di 94 anni, le ha “perfezionate” inventando quelle a elettrolita solido vetroso.

In genere se una tecnologia per le batterie funziona, ci vuole una decina d’anni perchè arrivi sul mercato delle auto elettriche, forse qualcuno in meno perchè arrivi sui modellini telecomandati, più sacrificabili, e sui cellulari, perchè tanto la gente li comprerebbe anche se funzionassero a nitroglicerina…

Quindi non resta che aspettare, e intanto ringraziare questo simpatico vecchietto se la rivoluzione della mobilità elettrica è diventata possibile.

Prof. Goodenough

 

 

L’Ecojumbo 5000 con 150 km di autonomia

Posted in batterie, scooter elettrici by jumpjack on 26 agosto 2018

L’Ecojumbo 5000 della Ecomission nasce con batterie al piombo da 60V/45Ah, che garantiscono un’autonomia reale di 35 km per 300 cicli prima di dover cambiare le batterie.

Ma sono altri tempi, parliamo del 2010 o giù di lì.

Nel frattempo la tecnologia delle batterie si è evoluta: dal piombo si è passati al litio, prima con la tecnologia LiFePO4 (100 Wh/kg), ora con la tecnologia Li-NCM (200 Wh/kg).

Ecco che diventa quindi possibile avere un Ecojumbo con 150 km di autonomia: praticamente 5 volte l’originale! E non solo per 300, ma per 1000 cicli, a detta della Westart (ma anche fossero 300, significherebbe una vita utile di 45.000 km contro i 9000 dell’Ecojumbo al piombo).

E’ possibile con le batterie “Shenzhen Westart”, che esistono in vari tagli e misure; qui ipotizzo di costruire la batteria usando 16 celle prismatiche da 125 Ah (WS-NCM125Ah), da 3.7V nominali e 4.2V volt massimi, per un totale di 7.5 kWh.

Usando Sketchup e conoscendo le dimensioni del vano batterie è possibile simulare varie disposizioni delle celle, tenendo conto che lo spazio disponibile non è esattamente un parallelepipedo:

 

Disposizione celle NCM da 125 Ah in vano batterie Ecojumbo 5000

Non conosco con precisione millimetrica l’entità del “restringimento” anteriore dovuto alla piega dei tubi del telaio, ma più o meno si può dedurre da questa vecchia foto, che mostra due batterie Ecoitalmotor inserite nel vano:

Le dimensioni del vano motore dell’Ecojumbo 5000 sono:
Base di 210×670 mm
Altezza di 210 mm senza togliere la vecchia centralina e la 5a batteria al piombo, altrimenti si arriva a 390 mm.
A circa 370 mm dal retro del vano c’è un restringimento dei tubi del telaio, che nelle figure sopra è stato un po’ stilizzato; la distanza interna tra i due tubi, nel punto più stretto, è di 150 mm, contro lo spazio disponibile di 210mm prima del restringimento.

 

Possiamo quindi idealmente dividere il vano in una parte inferiore e in una superiore:

  • Inferiore: 670x210x210mm
  • Superiore: 670x150x180 mm

 

Wallbox (colonnina di ricarica domestica)

Posted in auto elettriche, minicar elettriche, scooter elettrici by jumpjack on 2 giugno 2018

Una “wallbox”, o “colonnia di ricarica domestica” come quella nella foto, è un’ “apparecchiatura” del costo di 500-1000 euro che serve a collegare l’auto elettrica all’impianto di casa, per la ricarica della batteria.

In realtà, si tratta sostanzialmente di una specie di truffa: una wallbox, fondamentalmente, è una scatola di plastica (costo industriale: 5 euro di materiale) che contiene una presa (costo industriale: 5 euro) e un salvavita (costo tipico: 20-30 euro). Come si arriva da 40 euro di costo a 1000 euro di prezzo?

Un vero mistero.

C’è chi dice che la wallbox è migliore perchè ha il telecontrollo, il misuratore di consumi, il regolatore di potenza di carica, e questo e quell’altro…. Si vabbè, ma se a me tutte queste cose non mi interessano??? Voglio solo una presa di corrente dove attaccare la macchina! E non posso usare una presa domestica standard, sennò dopo 10 ricariche si cuoce, si squaglia e va tutto a fuoco; e anche con una Schuko non va molto meglio.

Quindi, che fare?

Cercare, cercare, cercare per anni in ferramenta vari… finchè ti imbatti finalmente in questa cosa da 20 euro!

  • Numero di serie del produttore (Rosi): RS6411
  • Codice a barre: 8050040700240
  • Riferimento Leroy Merlin: 35511714

Largo 108×205 mm e profondo 85mm, questo semplice scatolotto da due soldi ha tutto quello che mi serve per diventare la mia wallbox per esterni:

Spazio per salvavita ed eventuali future espansioni (contatore, telecontrollo, ecc..):

 

Resistenza alle intemperie:

Ampio spazio interno per tutti i miei eventuali futuri accrocchi 🙂 :

 

Lo scatolotto  viene venduto con preinstallata un’inutile presa industriale:

Ma qui viene il bello: lo scatolotto è predisposto per montarci una varietà di prese a piacere, grazie alla pre-foratura:

 

Così, ho potuto tranquillamente togliere la presa industriale e mettere una SCAME LIBERA 200.01663  per ricarica di mezzi elettrici leggeri (220V/16A/3kW):

 

La pre-foratura multipla è importante perchè le viti della Scame hanno passo 73×56 mm, mentre il passo della presa industriale era 60×60 mm, e non c’è nemmeno uno standard perchè ci sono prese con passo 60×50, altre 70×60,… Dimensioni ufficiali SCAME LIBERA 200.01663:

E, a proposito di dimensioni ufficiali, ho scoperto che dal sito SCAME è possibile scaricarsi i modelli 3d delle varie spine e prese!

Per esempio, volete sapere di preciso com’è fatta una spina SCAME LIBERA da cavo? Basta cliccare sul link in fondo a questa pagina, “disegno tecnico (STP)“. Il formato .stp (STEP) è un formato professionale per i modelli 3d, basato su primitive geometriche (cerchi, linee,…), piuttosto che su una “geometria fissa a facce triangolari”, usata nel formato .STL o .OBJ comunemente usato per stampare oggetti in 3d; la differenza è in sostanza la stessa che c’è tra un’immagine vettoriale e una bitmap: un file step e un’immagine vettoriale possono essere ridimensionate a piacimento senza mai perdere definizione, mentre un file step o un’immagine bitmap “sgranano” ingrandendo o perdono risoluzione rimpicciolendo.

Per convertire da un formato all’altro si può usare il programma gratuito FreeCad, che supporta decine e decine di formati.

Purtroppo sul sito SCAME ci sono i modelli di tutto… tranne le prese da cavo Mennekes Tipo 2! Probabilmente per motivi di copyright, visto che Scame e Mennekes sono ditte concorrenti. Ci sono però i modelli delle prese  Mennekes Tipo 2 da incasso, dalle quali forse  si può riuscire a ricavare anche il modello della presa volante.

In realtà non sono modelli molto precisi per quanto riguarda l’interno; probabilmente hanno solo lo scopo di mostrare ingombri e forma esterna; però, mettendo insieme i vari modelli disponibili per il download, forse si può riuscire a ricostruire anche l’interno di una presa Mennekes, in modo da potersela stampare per 10 euro invece che comprare per 100 euro.

Resta però ancora il problema di  dove trovare i pin-femmina da montarci dentro. Di pin di potenza ce ne sono vari su RS-Components, ma devo ancora capire quali sarebbero quelli giusti. Il fatto che ora sia possibile anche scaricarne il modello 3d potrebbe forse aiutare meglio dei datasheet.

 

Altra possibilità per il Wallbix fatto in casa è questo quadro simile, ma con chiusura “a manopola” che forse può diventare anche “a chiave”, chissà; costa anche questo meno di 20 euro:

Riferimento Leoroy Merlin: 35511714

 

Se serve più di una presa, c’è questo:

Essendo venduto senza nessuna presa, costa persino di meno! 16,50 invece che 18,50 (addirittura 14,70 da Bricoman).

Riferimento Leoroy Merlin: 35511560

Dimensioni:  L 125 x H 495 x P 107 mm

 

Attenzione perchè prendendolo invece con già montate 3 prese industriali (inutili), un differenziale, un cavo e una spina industriale (inutile), il prezzo lievita a 85 euro!

 

Altro:

Quanto segue è riportato solo a scopo indicativo; si raccomanda di far effettuare l’installazione a un elettricista qualificato; un impianto elettrico  destinato a veicolare 2-3 kW per 8-10 ore al giorno, se non realizzato a regola d’arte può causare danni a cose e/o persone (incendi, elettrocuzione, danneggiamento veicolo,…)

Quanto sopra è riportato solo a scopo indicativo; si raccomanda di far effettuare l’installazione a un elettricista qualificato.