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Diario elettrico GreenGo Icaro: più velocità

Posted in minicar elettriche by jumpjack on 1 aprile 2018

La mia Icaro “A1” 6kW è venduta per 65 km/h, ne segna 60 sul cruscotto e ne fa 55 di GPS.
Sto cercando di capire se questa velocità può essere aumentata; per il momento ho scoperto che il limite non dipende dalla centralina Kelly KHB72701, perchè all’acquisto era già tarata su massima velocità del motore e massima corrente dalla batteria e al motore.

Adesso sto cercando di fare due cose:
– trovare un modo per conoscere gli RPM del motore in tempo reale
– capire se anche il BMS impone limiti su tensione e/o corrente


Un po’ di teoria

La velocità di un motore elettrico è proporzionale alla tensione ad esso applicata, in base a una costante Kv che dipende da come è costruito il motore stesso, e che quindi non può essere variata. Quindi la velocità massima di un motore è:
V = Kt * G
Con G = Giri al minuto, epsressi in RPM

Un motore funziona sempre in modo duale: gira se gli si invia una corrente, produce una corrente se fatto girare a mano. Purtroppo, questa seconda cosa la fa sempre… anche mentre riceve corrente che lo fa girare! Mentre gira, infatti, produce una Forza Contro Elettro Motrice (f.c.e.m), cioè una tensione, che si oppone alla tensione che gli viene fornita; quando la f.c.e.m., che è =0 a motore fermo, diventa uguale alla V fornita, il motore smette di accelerare, cioè raggiunge la sua velocità massima intrinseca.

Questo valore viene indicato sul datasheet come “rated speed” o “maximum speed” (in realtà devo ancora capire bene quale delle due…).

Ora, c’è questo problema:

Sono dati che ho raccolto faticosamente in giro per siti cinesi.
La penultima riga è quella che ci interessa: si vede che i motori usati nelle varie versioni di Icaro/Zhidou si sono evoluti negli anni, passando dai primissimi installati sulla versione al piombo, da 3100/3600 RPM, ai più recenti montati sulla ZD D2 da 15 kW, con 4200/5000 rpm.
Nella riga in alto, “Maximum speed”, si vede come anche la velocità massima è progredita di pari passo nei vari modelli; riporto nella lista qui sotto i km/h, gli rpm e il rapporto kmh/rpm:

ZD311D (piombo): 45/3100/0.014
ZD311B (piombo): 50/3000/0.017
ZD311A/Icaro_A1: 60/3000/0.020
E20/H1: 80/4200/0.019
ZD D1/D2/D2S: 85/4200/0.020

Questo rapporto potrebbe forse coincidere, o essere proporzionale, con il “rapporto al ponte” o “rapporto di trasmissione”, cioè il rapporto dell’unica “marcia” della icaro; nei primi tre modelli è andato aumentando (probabilmente stavano ancora “facendo esperimenti”), poi si è stabilizzato su 0.020 (probabilmente la E20/H1 era limitata elettronicamente per non eccedere gli 80 km/h di legge, decaduti e passati a 90 nel 2016 con la nuova normativa).

Ecco invece una tabella che elenca i motori di quello che potrebbe essere il fornitore: anche se non è possibile leggere etichette o datasheet sul sito, questa immagine li tradisce perchè è il VMS montato sulla mia ICaro!

In quella tabella, gli rpm nominali e massimi dei motori sono:

  • 4/8kW: 3100/3600
  • 5/10kW: 3000/3500
  • 6/12kW: 3000/3600
    9/18kW: 5000/5700
  • 15/35kW: 5000/7000 (motore da 96V invece che 72)
  • 15/30kW: 5200/7200 (motore da 114V invece che 72)

Quelli delle varie icaro sono:

  • ZD311D – 4/8kW: 3100/3600
  • Z301B – 5/10kW: 3000/3500
  • ZD311A – 6/12kW: 3000/3600
  • E20/H1/D1 – 9/18kW: 5000/5700
  • D2/D2S – 15/30kW: 4200/5000 (batteria da 144V invece che 72)

Le motorizzazioni a 72V sono cioè esattamente identiche nella mia tabella e in quella del fornitore, che quindi sembrerebbe proprio essere confermato.


Osservazioni pratiche

Durante i miei viaggi ho notato una cosa: in pianura il tachimetro non va mai di neanche mezzo mm oltre i 60 km/h, ma in discese ripide, con l’acceleratore a tavoletta, sono arrivato anche a 75. Solo che, appunto con l’acceleratore a tavoletta… si innesca la rigenerazione in frenata! E la tensione di batteria sale fino a 80V, contro i 74-75 in pianura. Questo sembra voler dire che a 70-75 km/h la velocità del motore supera quella che la tensione di batteria può indurgli, quindi la f.c.e.m. supera la V, e quindi il comportamento da generatore prevale su quello da motore.


Conclusioni ipotetiche

Quanto sopra potrebbe significare che attualmente la mia Icaro è configurata non solo elettronicamente, ma anche meccanicamente per non poter fisicamente andare più veloce.

Ci sarebbero quindi tre modi per andare più veloce:

  1. Aumentare la tensione che arriva al motore
  2. Cambiare il rapporto al ponte
  3. Cambiare motore
  • Il primo modo è purtroppo impensabile, perchè tutta l’elettronica di bordo è tarata su un massimo di 90V, che lasciano solo 3,6 V di margine rispetto agli 86,4V che la batteria raggiunge probabilmente durante la ricarica (3.65V/cella), per poi scendere a 80 quando la batteria è bilanciata e pronta; c’è una remota speranza che il BMS forzi la batteria a non arrivare nemmeno a 80V, perchè leggo questo valore solo durante la frenata rigenerativa, però non sono ancora riuscito ad accedere al BMS.
  • Il secondo modo sarebbe fattibile: la GLCar di Modena fornisce un kit di modifica da inserire nel differenziale, che cambia il rapporto al ponte permettendo di raggiungere i 75 km/h di GPS; costa 550E + IVA
  • Il terzo modo non è ancora chiaro se sia fattibile: pare che lo sia sicuramente sui modelli “A1+”, mentre “forse sì forse no” sui modelli “A1”, che non tollererebbero l’albero più lungo del motore da 9kW (mentre sulle A1+ avrebbero già in fabbrica adattato il differenziale per ospitare il nuovo albero motore). Se fosse fattibile, diventerebbe possibile portare la velocità agli 85 km/h della D1, ancora compatibili con l’omologazione L7e della Icaro (max 90 km/h). Però il numero del motore è riportato sulla carta di circolazione. E poi temo che il motore da 9 kW costi più di 1000 euro, a cui andrebbero aggiunti differenziale, manodopera e spedizione a Modena…. Immagino si arrivi a 2000 euro e rotti… che corrisponderebbero a 20.000 km percorsi in elettrico (2000 euro di benzina in meno), contro i 5500 necessari per il kit del differenziale, 5500 km che potrei  fare in meno di un anno. 🙂  Vedremo…

RPM da recuperare

C’è un’ultima faccenda: la “rated speed” e la “maximum speed”: devo capire se a 60 km/h il motore gira a “rated speed” o a “maximum speed”, perchè se  fosse il primo caso, forse con la fantomatica funzione “boost”, attivabile sulla centralina aggiungendo un pulsante, potrei recuperare quei 500 RPM che “mi mancano”. Per capirlo devo riuscire ad accedere al computer di bordo (ECU o VMS che sia), forse tramite OBD, forse tramite Arduino+CANbus shield, chissà.

 

 

Batterie al litio in vendita in Europa

Posted in batterie, hardware, scooter elettrici by jumpjack on 24 novembre 2013

Ho finalmente trovato diversi siti europei che vendono celle al litio LiFePO4: in Polonia (.PL), Repubblica Ceca (.CZ), Germania (.DE),…

Per il momento mi sto soffermando su www.lipopower.de , perchè oltre alle batterie sembra avere un sacco di altra roba interessante: connettori intercelle,supporti per celle Headway e per celle A123, ma soprattutto questo interessante BMS da 16-24 celle: potrei usarlo infatti per fare esperimenti sia per una batteria provvisoria da 20 celle / 60Vper lo Zem Star 45, nel tentativo di farlo resistere fino a Maggio 2014, quando scadrà l’assicurazione, sia per l’Oxygen Lepton, che va a 48V e quindi richiede una batteria da 16 celle.

Penso che opterò per una prima batteriola di prova da 10-15 Ah, visto che per lo Zem non mi serve di più, e che è sufficiente per fare esperimenti con il Lepton, che assorbe 60-100A, mentre le celle sono da 10C, quindi 100-150A (anche se immagino che a 10C non durino molti cicli).

Esistono molti tagli di celle Headway:

  1. LiNANO ® 6 Ah 3.2V 20C Headway 38105SP (SL-FHW-38105P) – 21,20€, 65,1 Wh/kg, 19,20Wh, 143,5 Wh/L
  2. LiNANO® 8 Ah 3,2V 25C Headway 38120HP (SL-FHW-38120HP) – 21,85€, 76 Wh/kg, 25.6 Wh, 167 Wh/L
  3. LiNANO ® 8 Ah 3.2V 20C Headway 38120SP (SL-FHW-38120Pfuori produzione) – 18,50€, 76 Wh/kg, 25.6Wh, 167 Wh/L
  4. LiNANO® 9 Ah 3,2V 10C Headway 38120SE (SL-FHW-38120SE) – 16,50€, 86 Wh/kg, 28,8 Wh, 212 Wh/L
  5. LiNANO® 10 Ah 3,2V 10C Headway 38120SE (SL-FHW-38120SE) – 19,90€, 95,52 Wh/kg, 32 Wh, 209 Wh/L
  6. LiNANO® 11 Ah 3,2V 10C Headway 40120SE (SL-FHW-40120SE) – 23,75€, 97 Wh/kg, 38,4 Wh, 255 Wh/L
  7. LiNANO ® 12Ah 3.2V 10C Headway 38140SE (SL-FHW-38140SE) – 23,95€, 97 Wh/kg, 38,4 Wh, 220 Wh/L
  8. LiNANO ® 15 Ah 3.2V 10C Headway 40152SE (SL-FHW-40152SE) – 29,95€, 100 Wh/kg, 48 Wh

Sono disponibili anche in kit da 4 celle / 12V:

  1. LiNANO ® 8 Ah 12V HP25C (kit 4x) – 107,50€, 1,44 kg, 104 Wh
  2. LiNANO ® 8 Ah 12V SP20C (kit 4x) – 99,95€, 1,44 kg, 104 Wh
  3. LiNANO ® 9 Ah 12V 10C (kit 4x) – 79,95€, 1,44 kg, 115,2Wh
  4. LiNANO ® 12 Ah 12V 10C (kit 4x 38140SE) – 109,95€, 153,6 Wh,
  5. LiNANO® 14 Ah 12V 10C (kit 4x 38140SE ) – 109,95€ (errore?)
  6. LiNANO® 15 Ah 12V 10C (kit 4x 40152SE) – 133,75€

Invece, volendosi costruire la batteria da soli da zero:

  1. Supporto  per 20 celle da 38mm (SL-FHW-38120P, SL-FHW-38120S, SL-FHW-38140SE) – 7,50€ l’uno, ne servono 2
  2. Supporto da 38 mm per 3 celle – 0,85 euro l’uno, ne servono 2 ogni 3 celle, quindi 12 per 16 celle (13,6 €) e 14 per 20 celle (11,9 €)
  3. Supporto da 40 mm per 3 celle – 0,85 euro l’uno, ne servono 2 ogni 3 celle, quindi 12 per 16 celle (13,6 €) e 14 per 20 celle (11,9 €)
  1. Connettore in ferro per celle 38mm – 0,55€ – ne servono 34 per 16 celle (18,7€) e 42 per 20 celle (23,10€)
  2. Connettore in ferro per celle 40 mm –  0,55€ – ne servono 34 per 16 celle (18,7€) e 42 per 20 celle (23,10€)
  3. Connettore in rame per celle 38 mm – 0,90€ – ne servono 34 per 16 celle (30,6€) e 42 per 20 celle (37,80€)

BMS:

  1. BMS 16-24 celle con bilanciatore incorporato – 109,95€
  2. bilanciatore esterno per cella singola, corrente di bilanciamento  da 1400 mA – 4,75 euro – ne servirebbero 16 (76€) o 20 (95€); il vantaggio è che se ne brucio uno, non devo spendere altri 100 euro ma solo 5. Dovrei comprarne almeno 22, quindi diciamo 104,5€.

Varie:

  1. Connettore a 9 fili per bilanciatore – 2,75€ – ne servono 2 per 16 celle (5,50€) e 3 per 20 celle (8,25€)
  2. Guaina termorestringente – 12,05€/metro – non indispensabile, ma in genere si usa per ricoprire le batterie; ne potrebbero servire 2 metri – 24,10€
  3. Cavo rosso da 8 mm^2 – 5,95€/metro, ne basta 1 – 5,95€ (ottimo cavo con guaina in silicone morbido ultraflessibile e interno in fili di rame finissimi intrecciati)
  4. Cavo nero da 8 mm^2 – 5,95€  (ottimo cavo con guaina in silicone morbido ultraflessibile e interno in fili di rame finissimi intrecciati)
  5. Connettore Anderson da 50A – 6,95€ – ne esistono 3 tipi: rosso, blu e grigio, incompatibli tra loro; il mio Zem li monta grigi – ne prendo 4 –  27,8€

I prezzi complessivi risultanti (senza connettori Anderson):

  1. 48V/15Ah: 504,00 €, 7 kg
  2. 48V/40Ah: 1.486,00 €, 19 kg
  3. 60V/15Ah: 630,00 €, 9kg
  4. 60V/40Ah: 1.831,00 €, 24 kg

Spedizione: 35,00 euro