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Diario elettrico Ecojumbo 5000 – il voltmetro

Posted in Diario elettrico Ecojumbo 5000, scooter elettrici by jumpjack on 1 aprile 2016

Ho finalmente trovato il tempo di verificare i voltaggi del voltmetro di bordo.

Ha 4 tacche, ognuna separata da 1.5 V; la più “alta” (lancetta verso sinistra) corrisponde a 61V; alla più bassa non arrivo mai, specie ora con lo scooter depotenziato per preservare le batterie, ma ovviamente basta fare un po’ di conti.

Complessivamente i valori indicati dal voltmetro sono:

  1.  61.0V (Full)
  2. 59.5V
  3. 58.0V
  4. 56.5 V (Empty)

L’Ecojumbo nasce con batterie al piombo, che hanno queste tensioni (5 batterie in serie):

  • 64.8V   Full
  • 58.55V 50%
  • 56.05V 30% (warning, non scendere sotto questo livello!)
  • 52.5V   0% (danneggiamento)

Quindi con batteria al piombo completamente carica, il voltmetro va oltre il fondo scala (la lancetta ha ancora un po’ di spazio…). In compenso, la lancetta “empty” indica un SoC di 30%, che è meglio non superare se non si vuole danneggiare la batteria.

 

Per una batteria al litio  LiFePO4 con 20 celle, le tensioni da considerare sono:

  • 66V Full (3,3/cella)
  • 64V 50% (3,2/cella)
  • 40V Empty (danneggiamento) (2,0V/cella)

Bisogna però prestare attenzione alla curva di scarica di una LiFePO4, che non è una semplice riga dritta come per le piombo:

2.0 è il voltaggio minimo raggiungibile senza danneggiare la batteria… ma non ha molto senso raggiungerlo, perchè tra 2,5V e 2,0V la diminuzione di capacità è intorno al 3-4% del totale, e arriva al massimo a un 5-6% per tensioni di 2,8V; visto che le batterie soffrono se sovrascaricate, è più utile e prudente non scendere sotto i 2,7V (c’è chi dice 2,8, chi 2,6,…).

Meglio quindi usare questi riferimenti di tensione per una batteria al litio LiFePO4 sull’Ecojumbo 5000:

  • 66V Full (3,3/cella)
  • 64V 50% (3,2/cella)
  • 62V 20% (3,1/cella)
  • 54V Empty (2,7/cella)
  • 40V (danneggiamento) (2,0/cella)

Riporto di nuovo i valori del voltmetro, stavolta “estesi”:

  • 62.5V (fondo scala)
  1.  61.0V (Full) – 3.05/cella
  2. 59.5V – 2.975/cella
  3. 58.0V – 2.9/cella
  4. 56.5 V (Empty) – 2.825/cella
  5. 55 (fuori scala in basso) – 2.75/cella

Confrontando i valori si nota che il voltmetro del mio Ecojumbo non è molto utile per valutare lo stato di carica della batteria (ma è un “male comune” di tutte le batterie al litio: un voltmetro non basta!); però è utile per verificare che la batteria non venga sottoposta a stress eccessivo: anche sotto carico, è meglio che la tensione non scenda sotto la prima tacca a destra (indicata con 4 nell’elenco qui sora), o addirittura sotto all’inizio della scala, perchè significherebbe che si sta estraendo troppa corrente dalla batteria (anche se quelli sopra non sono esattamente i datasheet delle batterie che sto usando io).

In compenso, se sotto carico la batteria fa arrivare la lancetta fino alla tacca 3 o 4, vuol  dire, sì, che c’è un forte assorbimento sulla mia batteria da 36Ah (forse 2 o 3C), ma che se si mantiene per solo pochi secondi non c’è problema.

Normalmente io dopo 20km di viaggio sto a 64.3V –  64.5V.

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 15 marzo 2016: messa a punto centralina

Posted in Diario elettrico Ecojumbo 5000 by jumpjack on 17 marzo 2016

Passata la prima settimana di prove su strada, ho deciso di mettere mano alla centralina per mettere un po’ a punto le prestazioni: al momento, con questi settaggi, partendo da fermo con l’acceleratore a tavoletta vengo quasi disarcionato dallo scooter e la tensione di batteria scende paurosamente, quindi non è decisamente l’ideale… La velocità massima è di 82 km/h, e l’acceleratore, quand’è al minimo,non sempre viene letto correttamente dalla centralina. Questo perchè  applicando 3,75V , a riposo ottengo 0,88V (23,4%) e al massimo 2,95V (78,6%), mentre la centralina è impostata su  20% di minimo e 80% di massimo, valori troppo risicati (scelti infatti del tutto a caso…):

Configurazione acceleratore Ecojumbo su centralina Kelly KEB72801

Acceleratore Ecojumbo su centralina Kelly KEB72801 – configurazione 1 (prima del 15/3/2016) [schermata 1]

Ho scelto quindi questa nuova configurazione:

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L’acceleratore viene cioè “letto” come “zero” solo se è minore del 25%; la cosa è importante perchè c’è un’altra opzione sulla centralina che impedisce completamente di partire se all’accensione della centralina stessa l’acceleratore non risulta a zero (per motivi di sicurezza), dando l’errore (2,4) (schermata 2):

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Sicurezza acceleratore su centralina Kelly KEB 72801 – Configurazione 1 (pre 16/3/2016)  [schermata 2]

E’ l’opzione “Power on High Pedal disable” (che si leggerebbe meglio se scritta “Power-on high-pedal disable”, o meglio ancora “Disable if high-pedal detected at power-on”), perchè nella centralina l’acceleratore è chiamato “pedal” oltre che “throttle”.

Già che ci siamo, spieghiamo anche la seconda opzione, “Releasing Brake High Pedal Disable”: significa che se, quando si rilascia il freno, l’acceleratore non è a zero, il motore non parte.( Non so se dipende da questo il fatto che tirando il freno NON viene escluso il motore MA viene escluso se tiro indietro il pulsante sopra all’acceleratore: pensavo fossero sulla stessa linea di sicurezza, ma evidentemente non è così… o forse dànno due diversi livelli di tensione, non so… dovrò fare delle misure. )

“Si dice”, infatti, che su uno scooter elettrico sia obbligatorio disabilitare il motore a freni tirati. Non sono però mai riuscito a trovare la normativa che impone quest’obbligo. Forse dovrei cercare su una generica/fantomatica normativa sugli azionamenti elettrici in continua… ma io che ne so?!?

In questa stessa schermata, che riporto di nuovo per comodità per chi arriva a questo punto della pagina solo col FIND (CTRL+F)….,  si vede la tensione di “taglio sottosoglia” (Low Voltage Cutoff – LVC): in via estremamente prudenziale l’avevo inizialmente impostata a 60V:

kelly-002-prima

Tensione di sottosoglia per centralina Kelly KEB72801 – configurazione 1 [schermata 2]

La nota dice che le tensioni effettive di stacco e riattacco sono 60*1,1 (cioè 60 +10%) e 60*0,05 (cioè 60 +5%), cioè 66  e 63V; in questi giorni, tornando a casa dopo 20 km percorsi, era sui 64,5 , e ovviamente scendeva anche di più durante le accelerazioni. Però la nota mi sembra anche confusionaria: dice che la corrente viene tolta a 66V e riattaccata a 63… ma non ha senso! Semmai dovrebbe essere tolta a 63 e, quando poi la tensione risale a 66 perchè si è rilasciato l’acceleratore, essere riattaccata! Invece a me si staccava “a tensione indefinita dopo un tempo indefinito” (a volte sono stato anche a 58 per qualche secondo, e non ha staccato, mentre altre volte, in corsa, quando non riuscivo a leggere la tensione, staccava…), ma si è sempre riattaccata, benchè i 66V la batteria li raggiunga solo quando è completamente piena…

Mah. La morale della favola è che devo installare il voltmetro sul manubrio invece che sul “serbatoio”, dove non riesco a leggerlo in movimento quando ho il grembiule antivento… :-/

Comunque sia, ora ho impostato la soglia di LVC a 53V, che significa  55.65V e 58.3V:

Tensione di sottosoglia per centralina Kelly KEB72801 - configurazione 2 [schermata 2]

Tensione di sottosoglia per centralina Kelly KEB72801 – configurazione 2 [schermata 2]

 55.65V significa 2.78V/cella, mentre 58.3V significa 2.915V/cella (rispetto agli esagerati 3V di prima…). “Si dice”  che le LiFePO4 possano arrivare fino a 2.5V senza danneggiarsi, ma non vedo il motivo di stressarle tanto. Comunque, vedrò quanta autonomia riesco a raggiungere così. Sono anche finalmente riuscire a trovare una pinza amperometrica da 1000A DC e con uscita in tensione, quindi potrò finalmente tarare il powermeter comprato anni fa e mai utilizzato perchè starato.

La tensione di soprasoglia l’ho impostata a 74V rispetto ai 73V di tensione massima di ricarica, ma in realtà quando le batterie sono in ricarica sono staccate dallo scooter, quindi al momento questo valore è irrilevante. Devo ancora studiare un modo per ricaricare le batterie senza staccarle dallo scooter, perchè hanno un unico connettore sia per scarica che per ricarica, e devo capire se andando a ricaricarle mentre sono collegate vado anche a buttare corrente nelle varie utenze dello scooter  o no, e se devo aggiungere un interruttore che dovrei staccare ogni volta che ricarico… boh… Sono abituato a uno scooter con batterie estraibili, che dovevo per forza di cose ogni volta staccare dallo scooter pe ricaricare; ora che sono fisse nello scooter non so bene come gestirle…

Ma torniamo ora alla schermata 1, perchè è qui che si impostano, oltre alle tensioni dell’acceleratore, anche le correnti del motore e della batteria; questa era la prima mappatura:

Configurazione acceleratore Ecojumbo su centralina Kelly KEB72801

Configurazione acceleratore Ecojumbo su centralina Kelly KEB72801 – configurazione 1

Inizialmente avevo cioè impostato che la centralina prelevasse dalle batterie il 50% della corrente massima (50% di 140A, cioè 70A/4.6kW), e inviasse al motore l’80% (112A/7.4kW); però tirare fuori 70A da una batteria composta da due batterie da 18Ah significa estrarre da ciascuna 35A/2C, che è un po’ tanto; nella settimana di prove ho appurato che è anche inutile, e pure un po’ pericoloso, perchè così lo scooter ha un’accelerazione sconsiderata, al punto che se parto con l’acceleratore a tavoletta rischio di essere disarcionato!!! A me basta arrivare da 0 a 50 in 3 o 4  secondi, non in mezzo secondo! Quindi nella nuova mappatura ho impostato la corrente a 30% (42A/2.8kw, cioè poco più di 1C a batteria), molto più ragionevole, e 70% (98A/6.5kW) al motore:

 

kelly-001-dopo

Corrente di batteria – configurazione 2: 30% di 140A(=42A, 21A/batteria,  1.3C, 2.7 kW totali, max 70 km/h)

Infatti adesso il voltmetro dell’Ecojumbo non scende più di 2.5 tacche  su 3 quando accelero a fondo, ma solo di mezza tacca su 3 (non ho ancora verificato a quali valori effettivi corrisponde), ma l’accelerazione in partenza è ancora ottima, permettendomi di liberare gli incroci con la dovuta prontezza.

Come si nota, la corrente che va al motore è regolabile indipendentemente da quella estratta dalla batteria: questa “magia” (realizzata, credo,  da un DC/DC converter, che “trasforma” la tensione in corrente) è fondamentale per batterie sottodimensionate come le mie, perchè così posso preservarle senza dover rinunciare alle ottime prestazioni dell’ecojumbo. La conversione da tensione a corrente, infatti, fa sì che i “miseri” 42A/2.7kW prelevati dalla batteria diventino 98A quando vanno al motore; immagino che questo significhi che al motore non arrivano più i 66V della batteria, ma qualcosa in meno; ma tanto la tensione massima stabilisce solo qual è la velocità massima del motore… che ovviamente in partenza è minima, quindi in partenza serve poca tensione; serve invece molta corrente, perchè dalla corrente dipende l’accelerazione; si tratta quindi di “ridistribuire” opportunamente tra corrente e tensione la poca potenza disponibile proveniente dalle batterie: con 42A e 66V si hanno 2,8 kW; per avere 2,5 kW a 98A significa che la tensione scende a 28V, cioè che lo scooter può arrivare al massimo a 30-35 km/h. Ma stiamo per l’appunto parlando di “partenza” , “corrente di picco” e “accelerazione di picco”, quindi non è un problema: una volta partito lo scooter, la corrente cala drasticamente, per andare pian piano a risalire man mano che aumenta la velocità.

In teoria, per arrivare a 90 km/h dovrebbero servire oltre 6000W (anche se non ho dati certi su Frontal Area e Cx dello scooter, potrebbero essere 0.8 come 0.7 o 0.9…), nel qual caso con 2.8 kW potrei arrivare al massimo a 70 km/h…. che per l’appunto è la velocità che ho registrato nei test! Un po’ bassina, vorrei arrivare almeno a 80, ma sempre senza stressare le batterie; però secondo quella tabella servono 4.9 kW…. non so se ci riesco, prendendo dalla batteria solo 2.7kW! Lo vedo un po’ impossibile! Mi sa che dovrò per forza aspettare di installare una TERZA batteria per arrivare almeno a 54Ah, che significherebbe avere almeno 60A/3.9 kW continui disponibili. Solo che avevo intenzione di comprarla dopo aver fatto abbastanza km elettrici da equivalere i suoi 800 euro in benzina, ma l’acquisto della centralina nova mi è già costato… 6000 km di benzina! Dovrò farmi un po’ di conti.

Tutti gli altri settaggi, per ora, non li ho toccati; il regen non lo uso perchè sarebbe troppo complicato gestirlo con due batterie in parallelo.

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