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Renault Captur plugin etech: le marce “segrete” (e proibite)

Posted in Uncategorized by jumpjack on 17 gennaio 2021

Nel brevetto US10479188B2 del motore e-tech si fa un tenue accenno al fatto che alcune delle 27 combinazioni possibili di marce sono da evitare perchè manderebbero in “blocco distruttivo” il motore. Una dichiarazione inquietante ma non approfondita nel brevetto, che dice solo che “è meglio consentire solo 5 delle 9 marce illustrate in figura 3 e 4”:

According to FIGS . 3 and 4 , the function of the transmission may be limited to five of the 3×3 combinations of positions of the coupling devices 22 , 23 of the primary shaft and of the transfer shaft . The combinations selected are used respectively for gears Ice2 and Ice4 and for gear Ice3 and coupling.To avoid blocking the transmission due to the unintentional engagement of two combustion engine gears,

In italiano:

Come da figure 3 e 4, la funzionalità della trasmissione può essere limitata a cinque delle 3×3 combinazioni di posizioni degli accoppiatori 22 e 23 dell’albero primario e dell’albero di trasferimento. Le combinazioni selezionate vengono usare rispettivamente per le marce Termica1 e Termica4 e per la marcia Termica3 e Accoppiamento. Per evitare il blocco della trasmissione causato da innesto involontario delle due marce termiche,… [ecc. ecc.]

La figura 3, praticamente identica alla figura 4 a meno del motore elettrico ausiliario HSG, è la seguente, ampiamente spiegata nel seguito dell’articolo:

Per capire di cosa sta parlando, il brevetto quando parla di marce che “è meglio non usare” bisognerebbe studiarsi a fondo questa immagine, la mia versione colorata, riveduta e corretta della figura 2 del brevetto…

Motore Renault E-Tech plugin hybrid
Motore Renault E-tech – brevetto US20170129323

Una volta analizzata, però, si scopre che la si può notevolmente semplificare, per analizzare più “facilmente” il problema:

Questi i numeri più importanti:

  • 1: motore termico
  • 3: albero termico
  • 4: albero di trasmissione elettrico
  • 5: albero “secondario”
  • 6: albero “di trasferimento”
  • 7: differenziale e ruote
  • 8: motore elettrico principale da 49 kW
  • 29: HSG (High Voltage Starter/Generator, motore elettrico secondario da 25 kW)

Questa è la notazione usata nello schema:

Un punto molto importante dello schema è che gli ingranaggi 19, 16 e 14 sono sempre “in presa” e costantemente collegati al differenziale 7 e alle ruote, qualunque sia la marcia inserita, anche in “folle termico” (accoppiatore 22 in posizione centrale) e “folle elettrico” (accoppiatore 21 in posizione centrale). Il 16 e il 19, però, non sono normalmente collegati ai loro rispettivi alberi: lo diventano solo quando vengono collegati dagli accoppiatori 22 e 23:

Per indicare la posizione dei 3 accoppiatori 21, 22 e 23 (*) ho deciso di inventarmi un metodo del tutto arbitario:

  1. posizione centrale, in folle
  2. a sinistra
  3. a destra

In questo modo ho potuto costruire una “tabella della verità” per i 3 accoppiatori, di cui qui sotto è mostrata la parte relativa all’accoppiatore 21 in stato 2:

Le indicazioni scritte sopra a ogni sotto-tabella (I2+Ea, Coup,…) sono l’abbreviazione di quelle scritte nel brevetto:

  • I2, I3, I4: ICE2, ICE3, ICE4 = Marce termiche 2, 3 e 4
  • Ea/Eb: Marce elettriche A e B
  • Coup = coupling

Notare che in questa tabella ridotta l’accoppiatore 21 è sempre fermo in posizione 2; contando anche le altre due posizioni possibili, la tabella totale contiene quindi 27 combinazioni (3 moltiplicato per queste 9); ma siccome di questa tabella sono permesse solo 5 combinazioni, le combinazioni totali permesse sono 3×5=15, quelle dichiarate dalla Renault (PDF).

Come si fa a capire dallo schema del motore quali combinazioni sono vietate e perchè causano il blocco della trasmissione? Conviene aiutarsi con uno schema semplificato, anche se a prima vista sembra più complicato di quello iniziale…

Anche qui mi sono inventato di sana pianta la notazione usata, non so quale usino gli ingegneri meccanici.

La simbologia che ho adottato è la seguente:

Cioè:

  • Se un “numero con quadratino” è attaccato al cerchio che rappresenta l’albero, vuol dire che il numero rappresenta un ingranaggio che forma un tutt’uno con l’albero.
  • Se il numero è separato, rappresenta un “ingranaggio volante” (o come si chiamano), che cioè usa l’albero come centro di rotazione, ma ruota in modo completamente indipendente, e viene vincolato all’albero solo nel momento in cui lo vincola un accoppiatore.
  • I numeri nel formato xx/y rappresentano, insieme alle rispettive frecce, le posizioni degli accoppiatori: “22/2” indica il collegamento creato dall’accoppiatore 22 quando si trova in posizione 2, quando cioè l’albero 3 risulta vincolato all’ingranaggio libero 15.
  • Gli archi tratteggiati indicano la correlazione e alternatività delle due posizioni opposte di un accoppiatore.

Da notare il particolare dell’ingranaggio 16, che ha un utilizzo quando è “in folle”, cioè in posizione 1, perchè comunque trasmette il moto dall’ingranaggio 19 all’ingranaggio 14: finchè il 19 non è in presa, la cosa è irrilevante, ma quando l’accoppiatore 23 va in posizione 3 e blocca il 19 sull’albero, allora il 16 collega i due alberi 6 e 3; questo suo utilizzo anche “in folle” è rappresentato dalla freccia più spessa che lo rappresenta:

Il vantaggio di usare questa notazione è che, in PowerPoint, posso raggruppare tutti gli oggetti associati a una certa posizione di un accoppiatore, quindi per rappresentare un accoppiatore in posizione 2, mi basta cancellare il gruppo associato alla posizione 3, e viceversa; per rappresentare la posizione 1, le cancello entrambe; per esempio, per rappresentare la posizione 312 farò questi passaggi:

Una volta “chiarito” quanto sopra, veniamo a rappresentare la tabella della verità in forma grafica:

Finalmente adesso abbiamo un modo rapido e relativamente facile per capire quand’è che la trasmissione va in blocco: quando si crea un giro chiuso, come quelli evidenziati qui sopra. Un giro chiuso, infatti, vuol dire che a uno stesso albero vengono imposte due velocità diverse dallo stesso motore (cioè ci sono due percorsi che arrivano allo stesso albero da due direzioni diverse), cosa meccanicamente impossibile: quindi gli ingranaggi si bloccano e si rompe tutto.

Riporto qui per comodità tutti insieme la tabella della verità completa delle 27 combinazioni, la sua rappresentazione grafica, e lo schema semplificato del motore; notare che ogni combinazione della tabella ha una numerazione identificativa univoca a 3 cifre data dalle 3 posizioni dei 3 accoppiatori: ad esempio, il “folle” è la posizione che possiamo chiamare 111, al centro della tabella:

Nella tabella della verità qui sopra, le marce consentite hanno il numero xxx con fondo grigio, e sono ovviamente 15 come già detto, e hanno anche un’etichetta corrispondente al nome usato nel brevetto. I gialli indicano le posizioni proibite.

Ho marcato con “???” due di queste 27 posizioni perchè, apparentemente, di per sè non mi sembrano mandare immediatamente in blocco la trasmissione: la 221 e la 231, che si possono rappresentare così:

Non essendoci un anello chiuso (e ipotizzando che il mio metodo di rappresentazione sia corretto…), non dovrebbe esserci nessun blocco, si ha solo il collegamento fisso tra motore elettrico, motore termico principale e motore elettrico secondario; il problema si presenta se si tenta di innestare una qualunque delle due marce elettriche EvA o EvB (ossia xx2 o xx3): in quel caso il cerchio si chiude:

Viene da chiedersi se potrebbero essere queste due marce “quasi proibite” il motivo delle continue “grattate” che tanti utenti, me compreso, riscontrano nell’utilizzo quotidiano della macchina, che spesso sembra incapace di cambiare marcia, causando appunto sonore “grattate”. Non ci sarà un errore nel SW, che quindi NON impedisce di innestare una marcia elettrica quando è innestata una marcia 22x o 23x?

Le marce “gemelle” 33x e 32x, invece, risultano immediatamente e inequivocabilmente bloccanti, a prescindere dalla marcia elettrica:

Questa è invece la rappresentazione utilizzata nel brevetto per le 15 marce possibili, cui ho sovrapposto i miei codici numerici delle varie combinazioni:

Notare che nel brevetto la posizione “folle” (111) è disegnata male, hanno disegnato un 113, con la marcia elettrica innestata in posizione 3 (EvB), come il riquadro subito sotto.

A sinistra e sopra nella figura ho rappresentato le combinazioni valide per l’intera rispettiva riga/ colonna; “CTE” indica che i 3 accoppiatori sono, nell’ordine, quello generico di “coupling”, quello “termico” e quello “elettrico); “xx2” vuol dire ad esempio che in tutta la riga è sempre innestata la posizione elettrica 2 (=EvA), mentre C e T possono essere in altre posizioni.

Mettendo insieme la rappresentazione del brevetto con la mia, ecco infine un’immagine che riassume tutto quanto detto finora, in forma sia numerica che grafica:

  • Le marce evidenziate in blu sono quelle esclusivamente elettriche. Per la presenza dell’HSG, in questa situazione il termico però muove l’HSG (se l’accoppiatore 30 è innestato), che ricarica la batteria usata dal motore principale; si ha quindi una configurazione di ibrido seriale o charge sustain o range extender, con propulsione elettrica ma autonomia “infinita” garantita dal supporto del motore a benzina, che però può ripristinare solo metà della carica consumata, avendo l’HSG solo metà potenza rispetto al motore principale.
  • Le marce evidenziate in rosso sono quelle esclusivamente termiche.
  • Le marce evidenziate in viola sono marce termiche che però sono disponibili solo se è innestato anche il motore elettrico.
  • La casella grigia indica la posizione di “folle” per tutti i e due i motori, ma comunque il termico resta sempre in presa con l’HSG: è quindi possibile ricaricare la batteria anche stando parcheggiati.
  • La casella gialla indica la posizione indicata da Renault come “Smart charge” o “Charge ME”, che vede i motori elettrico e termico collegati tra loro, e all’HSG, ma non alle ruote. In questa configurazione in teoria il motore termico potrebbe sfruttare entrambi i motori e ricaricare la batteria a 75 kW.
  • Le altre caselle sono marce ibride elettrico+termico.

In totale, le marce elettriche disponibili sono 2, quelle termiche sono 3+2 (3 indipendenti e 2 vincolate all’elettrico).

Notare che nella figura 3 del brevetto c’è un altro errore: la marcia Ice5 è indicata erroneamente come Ice1.

I rapporti di trasmissione (gear ratio)

Un ultima nota a proposito dell’ultima figura riguarda i numeri indicati in basso in ogni casella: si tratta delle sequenze di ingranaggi attive in quel momento, per la “catena elettrica” e per la “catena termica”; in teoria, conoscendo il numero di denti di ogni ingranaggio, usando queste informazioni si potrebbe calcolare il rapporto di tramissione finale, ma purtroppo questo dato non è noto; l’unica c osa che si può provare a fare, molto rozzamente, e assumento che gli schemi del brevetto siano precisi, è affiancare tutti gli ingranaggi coi rispettivi raggi, in modo da capire quale e più grande e quale più piccolo; questo è un primo tentativo:

Il problema è che si tratta di 13 ingranaggi, alcuni con dimensioni molto simili, quindi districarsi tra tutte queste righe per scrivere gli ingranaggi in ordine di diametro è parecchio complicato, anche perchè richiede la precisione del singolo pixel, cosa che probabilmente non è presente nelle immagini del brevetto.

Comunque ci ho provato: ho diviso la distanza tra l’ingranaggio più grande e il più piccolo in un numero di inervalli arbitrario, ma che permettesse di approssimare più ingranaggi possibili, ma al tempo stesso mi permettesse di non diventare cieco… ottendo questo:

In realtà l’ingranaggio 25 non interessa a nessuno perchè non è tra motori e ruote, ma tra motore termico e HSG, quindi il primo ingranaggio che ci interessa è l’11; in formato numerico la corrispondenza è questa:

Note quindi (più o meno) le dimensioni degli ingranaggi, mettendole nelle espressioni delle “catene delle marce” si dovrebbe ottenere una mezza specie di gear ratio per ogni marcia; prendiamo ad esempio le due marce elettriche:

  • EvA = 9:11
  • EvB= 10:12

Cioè per andare dal motore elettrico alle ruote, la coppia del motore elettrico attraversa gli ingranaggi 9 e 11 in marcia EvA, e 10 e 12 in marcia EvB. Ma 9 e 11 stanno in rapporto 3:18, e 10 e 12 stanno in rapporto 12:7.5; questo significa che EvA ha un gear ratio di 0.17 e EvB ha un gear ratio di 1.6:

  • EvA: 3:18 = 0.17
  • EvB: 12:7.5 = 1.6

Il gear ratio è infatti definito come rapporto motore/ruote, cioè tra il numero di denti dell’ingranaggio del motore e quello dell’ingranaggio delle ruote, e fornisce una misura comparativa della velocità delle ruote, cioè più è alto il GR, maggiore è la velocità delle ruote.

Se vogliamo esprimerli in forma paragonabile, possiamo esprimerlio entrambi in centesimi:

  • EvA = 17/100
  • EvB = 160/100

Quindi qui abbiamo che in EvA la Captur ha un decimo della velocità che in EvB. EvA, quindi, è la “prima marcia” del motore elettrico, quella per le basse velocità

Se infatti andiamo a rivedere lo schema del motore, limitandoci alla parte che ci interessa, quella delle marce elettriche, vedremo che l’ingranaggio di EvA è quello di sinistra, che non solo è molto più piccolo di EvB, ma si innesta su un ingranaggio molto più grande di quello su cui si innesta EvB:

Con lo stesso sistema si possono trovare i gear ratio di tutte le marce: elettriche, termiche e miste:

  • EvA = 17/100
  • EvB = 160/100
  • ICE2 = 122/100
  • ICE3 = 203/100
  • ICE4 = 255/100

ICE1 e ICE5 sono marce particolari perchè sono marce termiche che possono esistere solo in serie alle due marce elettriche; si tratta infatti di mettere in serie a una delle due marce elettriche una “marcia virtuale” che vale:

ICEv = 108/100

Questo rapporto va quindi poi moltiplicato per EvA per ottenere ICE1 o per EvB per ottenere ICE5:

  • ICE1 = ICEv * EvA = 108/100 * 17/100 = 18/100
  • ICE5 = ICEv * EvB = 108/100 * 160/100 = 172/100

Quindi, in ordine di velocità crescente, le marce sono:

  1. EvA = 17/100
  2. ICE1 = 18/100
  3. ICE2 = 122/100
  4. EvB = 160/100
  5. ICE5 = 172/100
  6. ICE3 = 203/100
  7. ICE4 = 255/100

EvA e ICE 1 (ICEv+EvA) hanno rapporto praticamente identico, come anche EvB e ICE5 (ICEv+EvB), quindi sostanzialmente le marce sono 5, di cui 2 possono essere alternativamente termiche o elettriche:

  1. ICE1 = 18/100 (Ev = 17/100)
  2. ICE2 = 122/100
  3. ICE5 = 172/100 (Ev = 160/100)
  4. ICE3 = 203/100
  5. ICE4 = 255/100

Notare però che il fatto che dai calcoli risulti che il gear ratio di ICE5 sia inferiore a ICE3 e ICE4 significa che probabilmente c’è un errore da qualche parte… nei miei calcoli oppure nel brevetto.


Note

(*) il brevetto accenna solo vagamente all’accoppiatore 30, dicendo che può esserci o non esserci; serve unicamente a collegare l’HSG al motore termico; la connessione tra termico ed HSG è sempre presente, se l’accoppiatore facoltativo 30 non è presente, anche se le posizioni 112 e 113 della figura 4 sembrano suggerire di no (o forse è solo che non era rimasto spazio per scrivere anche “HSG” nei riquadri).

Diario elettrico Renault Captur plugin – Ancora sul motore

Posted in Uncategorized by jumpjack on 17 novembre 2020

Il motore “E-Tech” montato sulla Captur Plugin (nonchè sulla Megan plugin e sulla Clio non-plugin) è frutto di una evoluzione durata 10 anni e iniziata con un modellino fatto col lego mostrato dagli ingegneri Renault ai dirigenti Renault per dimostrare la fattibilità del progetto.

La prima versione dell’E-Tech si chiamava “LocoDiscoBox” (v. brevetto), montato sul prototipo di auto Eolab, e aveva un solo motore elettrico, a differenza dell’E-Tech che ne ha 2: il secondo, più piccolo (25 kW invece che 49) serve a rendere più dolce il cambio marcia alle basse velocità, annullando la decelerazione causata dall’azzeramento momentaneo della coppia del motore principale, necessario per permettere il cambio marcia; in seconda istanza il motore secondario può essere usato anche come motorino di avviamento del termico (=starter) o anche per ricaricare la batteria (generator); è inoltre un motore ad alta tensione come quello principale (400V), da cui il nome di High Voltage Starter-Generator (HSG).

La figura qui sotto, estratta dal brevetto originale e migliorata con testi e colorazione, mostra uno spaccato del motore LocoDiscoBox:

Motore Renault LocoDiscoBox

Già in questo primo modello si può vedere il cuore dell’invenzione: gli alberi-motore concentrici.

L’albero motore termico (giallo) ruota infatti all’interno dell’albero cavo del motore elettrico (blu), rispetto al quale però rimane meccanicamente scollegato e indipendente fino all’inserimento di una marcia:  l’accoppiatore 13 (**), solidale con l’albero secondario (grigio), che, attaccandosi al pignone libero(***) di sinistra (11) o di destra (12) mette in comunicazione l’albero secondario con l’albero elettrico; poichè l’albero secondario è sempre in presa con le ruote (tramite il pignone 16 del differenziale), l’aggancio dell’elettrico al secondario comporta anche l’aggancio dell’elettrico alle ruote. Ma l’albero motore termico non viene coinvolto: l’accoppiatore 13 determina solo il cambio di marcia elettrica da “Elettrica A” (sinistra) a “Elettrica B” (a destra).

Normalmente nelle auto elettriche si tende a non usare il cambio meccanico,  che in genere serve solo nei motori a benzina, che hanno coppia sufficiente a muovere l’auto sono in un intervallo di giri molto ristretto. E’ però anche vero che la coppia costante del motore elettrico non è disponibile “a tutte le velocità”, ma solo fino a una certa velocità, in genere intorno ai 50/60 km/h, dopodichè inizia a calare; introducendo un cambio meccanico, si può anche nel caso dell’elettrico estendere l’intervallo di disponibilità della coppia.

Studiamo la cosa graficamente. Questo grafico mostra orientativamente la curva di coppia della  di un motore a benzina:

Prima marcia - benzina

Oltre una certa velocità, questo tipo di motore non è più in grado di accelerare un veicolo; quindi sono state inventate le marce, che hanno questo effetto:

L’intervallo di disponibilità di coppia si allarga fino a 180 km/h, anche se al costo di una coppia più bassa (ma meglio bassa che inesistente).

La linea tratteggiata rappresenta la coppia che in linea di massima è disponibile usando motore termico e marce.

Un motore elettrico già  senza marce ha grosso modo un andamento che somiglia a quello della linea tratteggiata:

Motore elettrico

Aggiungendo una marcia, si estende ulteriormente l’intervallo di disponibilità della coppia costante, normalmente disponibile fino a 50/60 km/h:

Marce elettriche

Notare che rispetto al termico, l’elettrico ha anche un altro importante vantaggio: la partenza da fermo, per la quale non serve nessuna frizione. Un motore a benzina, infatti, non può fermarsi quando la macchina si ferma temporaneamente, deve continuare a girare, e per farlo serve una frizione che lo stacchi dalle ruote; un motore elettrico, invece, quando la macchina è ferma… è spento. E alla pressione dell’acceleratore si accende istantaneamente, fornendo oltretutto la sua massima coppia, andando così a coprire il “buco di coppia” tipico invece dei motori termici:

Buco di coppia

Andiamo ora ad analizzare l’evoluzione del LocoDiscoBox,  il motore E-Tech (brevetto US20170129323 del 2017, US10479188B2 del 2019,CN106573529, EP3160786, FR3022495JP2017526571KR1020170044091WO/2015/197927):

Motore Renault E-Tech plugin hybrid

Il motore e-tech aggiunge al locodiscobox un secondo motore elettrico ausiliario (29); questo perchè il cambio di marcia non può essere effettuato quando il motore è in coppia, come si dice in gergo, cioè mentre “spinge”, perchè gli ingranaggi sono sotto sforzo; proprio come nel caso del cambio di un’auto termica, infatti, anche per il “cambio elettrico” bisogna “lasciare l’acceleratore” del motore prima di poter cambiare; questo comporta ovviamente una temporanea interruzione dell’accelerazione del veicolo; per ridurla, gli ingegneri Renault hanno aggiunto al LocoDiscoBox un secondo motore elettrico, che prende il sopravvento durante i cambi di marcia elettrica, sostituendosi completamente, per pochi istanti, a quello principale, come illustrato in questa figura:

Nella parte alta della figura sono rappresentati gli andamenti della coppia dei due motori, quello principale (blu) e quello secondario (celeste); durante la fase 2 il motore principale viene gradualmente portato fino a velocità costante (=coppia nulla, linea blu scuro che cala), e contemporaneamente viene accelerato il motore secondario (la linea celeste sale) fino a raggiungere la coppia precedentemente posseduta dal principale. 

Terminata la fase 2, il motore principale non è più in coppia, quindi si può cambiare marcia spostando l’accoppiatore (fase 3).

Una volta spostato l’accoppiatore, si procede all’inverso rispetto a prima, ripristinando la coppia del motore principale (fase 4).

Nella fase 5 il secondario risulta spento e solo il primario è operativo.

Chiaramente, avendo i due motori potenze diverse (49kw e 25 kW nella Renault Captur plugin), la coppia in uscita dal sistema, cioè che  arriva alle ruote, non è costante durante i cambi di marcia, ma comunque il cambio è meno brusco rispetto al caso in cui non c’è affatto un secondo motore elettrico.

Negli schemi stilizzati rappresentati in basso nella figura 9, nella parte alta è rappresentato l’HSG; inizialmente l’HSG è spento (Fig.9/1); quando si deve cambiare marcia elettrica (spostando l’accoppiatore 21  verso destra, passando così da marcia elettrica A a marcia elettrica B), per non dover spegnere il motore elettrico principale si accende il motore secondario (Fig.9/2), e lo si collega all’albero secondario 5 usando l’albero termico solo come “ponte”, senza accendere il motore termico, che gira a vuoto (*), senza ricevere carburante; per farlo, basta spostare a sinistra l’accoppiatore 22, che innesta l’unico ingranaggio libero della catena che va dall’asse 29 all’asse secondario 5.

Quando il il motore secondario raggiunge la velocità dell’albero secondario 5 (sincronizzazione), può iniziare a fornire coppia, mentre il motore primario la perde fino ad azzerarla.

A questo punto si sposta a destra l’accoppiatore 21 (Fig.9/3), innestando la marcia B, ma senza eccessivi sbalzi di accelerazione perchè il motore secondario continua a spingere l’auto.

Una volta innestata la marcia B, il motore secondario non serve più, quindi si riaumenta la coppia del primario e diminuisce quella del secondario (Fig.9/4), che poi viene scollegato meccanicamente riportando al centro l’accoppiatore 22 (Fig.9/5).

Per realizzare questo complesso meccanismo è stato necessario aggiungere al motore un ulteriore albero di trasmissione, l’albero di trasferimento 6, che mette in comunicazione il sistema col motore elettrico secondario tramite l’ulteriore alberino 26, cui può essere associato o meno un accoppiatore/cambio per connettere/sconnettere del tutto l’HSG dal sistema (accoppiatore indicato col n.30 nel brevetto, ma presente solo nelle figure da 10 in poi).

Ciò ha fatto sì che si passasse dai 9 rapporti possibili del LocoDiscoBox, ai 27 dell’E-Tech.

Il diagramma che segue mostra le 9 marce possibili per il LocoDiscoBox; i pallini rossi e blu nello schema a destra indicano le tre posizioni possibili per i due accoppiatori (sinistra, centro (folle), destra); le frecce indicano chi è collegato alle ruote (rosso = termico, blu = elettrico); la “X” indica la posizione di “folle”; EA/EB stanno per Electric A/B (marcia elettrica A o B); T1 e T2 sono le marcie termiche 1 e 2. I numeri a destra dello schema coincidono con i numeri delle marce negli schemi a sinistra.

Marce LocoDiscoBox Renault

Essendo presente nell’E-Tech un ulteriore accoppiatore 23 oltre ai pre-esistenti 21 e 22, i 9 rapporti del LocoDiscoBox si moltiplicano per 3 diventando 27; alcuni di essi, tuttavia, non sono consentiti perchè manderebbero in blocco distruttivo la trasmissione, a causa di un conflitto di innesti tra ingranaggi; le combinazioni utilizzabili risultano quindi solo 15, mentre le restanti 12 devono essere rese impossibili tramite il SW che controlla la commutazione degli accoppiatori.

Dal testo del brevetto:

According to FIGS . 3 and 4 , the function of the transmission may be limited to five of the 3×3 combinations of positions of the coupling devices 22 , 23 of the primary shaft and of the transfer shaft . The combinations selected are used respectively for gears Ice2 and Ice4 and for gear Ice3 and coupling . 

To avoid blocking the transmission due to the unintentional engagement of two combustion engine gears, these two devices may be controlled by a conventional selection / shift system of a manual gearbox , where a shift line is selected before a gear thereon is engaged : to engage all gears illustrated by the 15 – position table in FIG . 3 , and  operate all gear changes necessary for the good function of the transmission , the three coupling devices 22 , 21 , 23 are advantageously controlled by a three – position electric gear shift group and a five – position combustion engine gear shift functional group .

Bisogna cioè rendere inaccessibili 4 delle 9 combinazioni offerte dagli accoppiatori 22 e 23. Per esempio, se sono tutti e due a destra, albero motore e albero 6 risultano connessi sia tramite l’ingranaggio fisso 17 che quello libero 16.

Nel motore E-Tech l’accoppiatore inferiore 21 ha esattamente la stessa funzione dell’accoppiatore inferiore 13 del LocoDiscoBox, cioè gestire le due marce elettriche; cambia invece la funzione dell’accoppiatore superiore (22 nell’E-Tech,5 nel LocoDiscoBox): se prima serviva ad alternare la propulsione tra elettrica pura e termica pura,

 

Personalmente questo meccanismo, geniale e complesso quanto si vuole, mi sembra estremamente inefficiente dal punto di vista energetico, non solo per il fatto di coinvolgere il motore termico anche quando è spento, ma anche per la quantità di ingranaggi e alberi aggiuntivi necessari, tutte cose che rubano/sprecano energia; il tutto per aggiungere una marcia elettrica che probabilmente non serviva, e togliere una frizione che magari serviva.

 


(*) La cosa mi sembra piuttosto inefficiente in quanto costringe a sprecare energia per muovere l’intero motore termico, mentre forse bastava un altro accoppiatore/sincronizzatore per separarlo temporaneamente dal sistema; oppure… la famosa frizione che questo sistema dice di rendere “non necessaria”;

(**) l’ingranaggio accoppiatore è vincolato a girare alla stessa velocità dell’albero a cui è attaccato, ma può muoversi liberamente lungo l’albero stesso.

(***) i “pignoni liberi” sono ingranaggi che usano l’albero solo come supporto di rotazione, ma non sono vincolati ad essi: l’albero può essere fermo e i pignoni liberi girare, o viceversa.


Fonti:

(****) Nota: “Friction”, parola usata nel filmato, non vuol dire “frizione” ma “attrito”; frizione si dice invece “clutch”, mentre “shaft” è l’albero.

Diario elettrico Renault Captur ibrida plugin: il motore

Posted in diario elettrico plugin, Uncategorized by jumpjack on 11 settembre 2020

La Captur ha un “gruppo motopropulsore” (come tanti amano chiamarlo, io lo chiamerei solo “motore”…) molto particolare e complesso, composto da ben 3 motori:

  • Un benzina da 1.6L, 144 Nm (3200 rpm)
  • Un elettrico da 49 kW, 205 Nm
  • Un altro elettrico da 25 kW / 50 Nm, chiamato “HSG” (High voltage Starter/Generator)

Potenza complessiva: 116kW/160CV

Tutto il complesso si chiama “DHT” – Dedicated Hybrid Transmission.

Sembra che le sue origini siano state piuttosto laboriose, e siano partite da un prototipo detto “LocoDiscoBox“, successivamente migliorato aggiungendo il secondo motore elettrico da 25 kW e una quarta marcia per il motore termico. Il tutto può funzionare sia in modo parallelo, che seriale, che misto:

  • parallelo: ibrido “classico”, in cui elettrico e termico lavorano in contemporanea, con l’elettrico che alleggerisce il carico del termico
  • seriale: il termico è staccato dalle ruote, e fa invece girare un alternatore che mantiene carica la batteria mentre questa alimenta il motore elettrico collegato alle ruote

Il motore e-tech ha una gestione così complessa da avere 15 modalità diverse, selezionate automaticamente dall’elettronica di bordo.

Il responsabile dello sviluppo del motore E-Tech è JEAN-MARIE VESPASIEN, che spiega di aver introdotto il secondo motore elettrico per rendere più “morbida” la guida a bassa velocità, senza “strappi”. A Vespasien si aggiunge Ahmed Ketfi-Cherif,  responsabile del controllo E-Tech e già del “LocoDiscoBox”, che spiega che il secondo motore elettrico permette il funzionamento come ibrida seriale alle basse velocità, con bassa richiesta di energia, e quindi funzionane anche con batteria piccola; l’E-tech è infatti anche montato sulla Clio full-hybrid, dotata di una piccola batteria da soli 1.2 kWh, contro i 9.8 della Captur.

La quarta marcia del motore termico fu invece aggiunta al LocoDiscoBox per migliorare l’esperienza di guida all’altro estremo del range di velocità, quelle alte, alle quali il motore elettrico può venire completamente disconnesso; anche se un motore elettrico non ha difficoltà a spingere un’auto a 130 km/h e ben oltre, a queste velocità la quantità di energia consumata raddoppia rispetto alla guida in città, e l’autonomia  di 65 km scenderebbe facilmente a 25-30 km. Alle alte velocità, quindi, il motore elettrico da 49 kW viene meccanicamente scollegato dal sistema, mentre rimane collegato quello piccolo, che invece di avere funzione di trazione funziona da generatore per alimentare l’impianto elettrico dell’auto.

ANTOINE VIGNON è invece il responsabile dello sviluppo del cambio, che è automatico e movimentato da piccoli motori elettrici che assorbono al massimo 100W (contro i 300W e più di altri modelli).

Il motore termico, infine, è un HR16 aspirato da 1.6L, derivato dall’HR15Gen3 e fornito dalla Nissan, ed è usato perlopiù a regime ottimale, cioè a velocità costante e connesso all’alternatore, anzichè a velocità variabile e connesso alle ruote tramite il cambio, cosa che contribuisce alla diminuzione dei consumi.

Fonte: https://www.rmcmotori.com/novita/cs-alle-origini-della-tecnologia-renault-e-tech-4-tutte-le-strade-portano-allibrido/

L’articolo-fonte è in  realtà in 4 puntate, di cui però ho trovato solo la prima e l’ultima; le altre due sono in inglese sul sito Renault:

Il motore elettrico del Piaggio Zip e del Peugeot Scoot’elec

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 7 ottobre 2019

Negli anni 2000 in Italia circolavano vari scooter elettrici: Peugeot Scoot’elec, Malaguti Ciak, Italvel Day, Oxygen Lepton, Piaggio Zip.
Avevano prestazioni piuttosto scadenti, con potenze massime di meno di 2 kW, pesanti batterie al piombo o al NiCd, accelerazione scarsa, autonomia scarsa… però è interessante studiarne la storia e la tecnologia.

Questo PDF (ahime’ in francese) studia un motore elettrico che  era montato sul Piaggio Zip e sul Peugeot Scoot’elec:
http://www.siloged.fr/cours/td/dev_motorisation_c.pdf

Il motore era uno SCHABMULLER modello N130/1.5RK, a corrente continua e ad eccitazione separata, con queste caratteristiche tecniche (fonte 1, fonte 2, fonte 3 , fonte 4):

  • Resistenza interna: Rinducteur = 0.6400 Ohm
  • Resistenza avvolgimenti: Rinduit = 0.0052 Ohm
  • Potenza nominale Pn = 1300 W
  • Potenza massima: 3 kW per 5 minuti
  • velocità nominale Nn = 4300 rpm
  • Corrente nominale In = 120A
  • Tensione nominale Un = 18V
  • Rendimento: >68%
  • Massima pendenza superabile Scoot’elec: 17%

Partendo dal codice di questo motore ho trovato svariati altri documenti che illustrano il motore stesso ma anche dettagli tecnici dello Scoot’elec.


Lo scoot’elec esisteva anche in un’altra variante con motore Schabmuller TB14-130-500. Le batterie erano al NiCd con elettrolita ai sali di potassio, prodote dalla SAFT, modello SMT; 3 batterie da 6V e 13 kg ciascuna, probabilmente STM 5-100 MR da 100Ah raffreddate ad aria.

Altri modelli SAFT STM:

  • STM-5-100 MRE 100Ah raffreddate a liquido, 54 Wh/kg e 87Wh/L  a C/3
  • STM-5-140 MR 136Ah raffreddate ad aria, 54 Wh/kg, 95 Wh/L a C/3

 

Caricabatterie dello Scoot’elec:

  • Modello: OPT1400C
  • Input: 230V/6.5A (7A max), cosFi = 1
  • Output: 26V/50A
  • Corrente di equalizzazione: 5A
  • Corrente di mantenimento: 0.1A

Parametri elettrici misurati:

  • Assorbimenti a velocità costante:
    • 0.5 km/h: 15A
    • 30 km/h: 30A
    • 45 km/h: 80A
    • 34 km/h su pendenza del 10%: 103A
  • Assorbimenti in accelerazione:
    • 1.0 m/s2: 67A
    • 1.5 m/s2: 97A
    • massima in pianura: 107A
    • massima su pendenza 17%: 198A

 

Nel documento si calcolano vari parametri del motore:

  • Tensione necessaria a 4300 rpm: 17.34V (*)
  • Costante elettrica Ke: 0.242 (**)
  • Corrente per coppia di spunto in salita di 14 Nm: 583 A  (***) –> 58.3A

(*) La tensione necessaria per far girare il motore velocità nominale è data dalla tensione di batteria meno la tensione prodotta dal motore a corrente nominale:

  • E = (Un – Rinduit) = 18V – 0.0052 Ohm * 120A = 17.37 V

(**) Ke viene calcolata come rapporto tra tensione a regime e giri nominali:

Ke = E/Nn

Con:

  • E= 17.37V
  • Nn = 4300 rpm = 71 giri/secondo

Da cui:

Ke = 0,24

 


(**) errore di calcolo!

Nel documento questa corrente viene calcolata come rapporto tra la coppia massima e la costante Ke:

I = T/Ke

La costante Ke è stata precedentemente calcolata nel documento stesso (par. I.6) in 0.242, ma poi viene erroneamente considerata pari 0.024 nei calcoli! Quindi in realtà la corrente di coppia massima non è di 583A (un valore altissimo che fonderebbe il motore), ma 58.3A.

Diario elettrico Greengo Icaro – 30/9/2019: primi 10.000 km… o ultimi?

Posted in Diario elettrico GreenGo Icaro by jumpjack on 1 ottobre 2019
In questi giorni il contachilometri è arrivato a circa 22.000 km, rispetto ai circa 12.000 km all’acquisto; ho quindi percorso 10.000 km con la mia piccola Icaro. Purtroppo non è un gran bell’anniversario: in una settimana mi ha lasciato a piedi 3 volte:
  • la prima a 500 metri da casa, quando decisi di riprogrammare la centralina pensando che fosse colpa della frenata rigenerativa;
  • la seconda a DIECI metri da casa: ci ho messo un’ora a fare gli ultimi 10 metri di salita fino al parcheggio, perchè il motore non voleva saperne (di nuovo) di funzionare come si deve, procedendo a balzelloni o restando semplicemente immobile pur assorbendo 50A. Impossibile parcheggiarla a spinta: in pianura è leggerissima, la spingi con un dito; ma basta un minimo di pendenza per farla sembrare un SUV da tre tonnellate…. Alla fine però ha deciso spontaneamente di ripartire e sono riuscito a parcheggiarla.
  • La mattina dopo, fiducioso e speranzoso, vado ad accenderla, parte, si muove regolarmente… Ok vado a lavoro.Niente da fare: si è rifermata, stesso difetto. Solo che stavolta sono a 3 km da casa, e non vuole saperne di ripartire nemmeno dopo un’ora di tentativi, di pause, di attese e di imprecazioni.

Sintomi

Tutto quello che so è che in questo tipo di guasto si hanno questi sintomi:
  • letture caotiche dell’amperometro, che a velocità costante e acceleratore fermo iniziano ad oscillare di +/- 10A intorno a un valore centrale (che ovviamente dipende dal grado di pressione dell’acceleratore);
  • letture caotiche della velocità: la lancetta comincia a fare su e giù incontrollata, arrivando anche a segnare 80 km/h, velocità che quest’auto non ha mai raggiunto in vita sua (e il tachimetro segna questa velocità quando in realtà vad a 50 all’ora…)
  • una volta fermo, se cerco di ripartire, il motore inizia a vibrare, a saltellare, a fate strani strappi, poi si pianta del tutto; sia in avanti che in retro.
  • può succedere con qualiunque stato di carica della batteria e dopo un qualunque numero di km percorsi dappa partenza.

Tentativi fatti

  • controllati tutti i collegamenti centralina/motore
  • procedura di reset 1: pulsante rosso spento, fusibile 12V scollegato
  • procedure di reset 2: accensione/spegnimento del quadro due volte in rapida sequenza quandp il ventilatore è acceso e l’aria è su “caldo”: l’auto risponde col doppio lampeggio delle frecce
  • sostituito VMS con uno di scorta
  • disabilitato regen
E’ tutto completamente inutile.

Diagnosi

Vista la concomitanza di “motore impazzito” e “tachimetro impazzito”, viene spontaneo pensare che siano coinvolti i sensori di hall, che stanno nel motore e sono incaricati di comunicare alla centralina velocità e direzione di moto del motore. Però, come faccio a sapere se sono rovinati i sensori, i cablaggi o la centralina stessa? Impossibile, con mezzi casalinghi.

E adesso?

Auto elettriche economiche sul mercato

Visto che quando ho comprato questo macinino 🙂 , l’obiettivo era solo arrivare fino al 2020, quando presumibilmente sarebbero uscite sul mercato auto elettriche a meno di 20.000 euro, non posso ritenermi del tutto insoddisfatto (anche se nemmeno del tutto soddisfatto): le prime auto a meno di 20.000 sono effettivamente arrivate, con la Volkswagen e-Up! nuova versione, da 250km/38kWh e 40 kW di ricarica, a 23.300 euro pre-incentivi, 15.000 dopo incentivi statali e sconto concessionario, e la Skoda ha già a listino la “gemella” Citigo-e IV, che in Repubblica Ceca si può già comprare a un prezzo base di 16.600 euro pre-incentivi: significa che, se anche in Italia avesse questo prezzo, si potrebbe prendere a 10.600 euro con gli incentivi. Quando la annunciò a maggio, in effetti, la Skoda disse che l’avrebbe venduta a “molto meno di 20.000 euro” (testuali parole), quindi può darsi che anche in Italia arriverà a questo prezzo. Però, la e-Up!, che è già ordinabile, in realtà arriverà in concessionario solo a Gennaio 2020; per la Citigo forse si andrà anche più in là coi tempi, e forse anche con la Seat Mii, la “terza gemella” della serie eUp-Citigo-Mii, che ancora non è disponibile nemmeno in Spagna. Fatto sta che, a parte la icaro, io ho un vecchio imbarazzante scassone diesel del 2006 con 150.000 km di cui mi devo sbarazzare. Speriamo di poterlo fare presto. Nel frattempo la gente dovrà ricominciare a respirare i miei gas di scarico, con buona pace di Greta Thunberg.

Addio Icaro?

Intanto mi sa che mi devo sbarazzare della Icaro, sperando di non perderci troppi soldi rispetto ai 7.000 di acquisto usata (nuova costava 18.000 euro). Anche vendendola solo per pezzi di ricambio, c’è un sacco di “roba utile” dentro (prezzi stimati/indicati per il nuovo):
  • Kelly controller KHB72701C – 1.000 euro
  • Motore Xyndayang 6kW/3500rpm – 2.000 euro
  • Caricabatterie 2.3 kW: 1.500 euro
  • DC/DC converter 72V/12V/1kW: 1.000 euro
  • Batteria 72V/150Ah/11kWh con 24 celle LiFeYPO4 Winston: 3.500 euro
    • BMS SCE ZD-24: 1.500 euro
    • Batteria in ottime condizioni:
      • massimo delta tra celle: 30mV;
      • autonomia: 100 km (90+10 riserva)
      • km percorsi: 22.000 (vita stimata: 100.000)
  • Tablet/centralina: 750 euro
  • Vehicle Management System (VMS): 1.000 euro
Praticamente solo di elettronica in quest’auto ci sono 10.000 euro di roba… Certo, qualcuno di questi pezzi non sta funzionando…. ma io non ho nè soldi, ne strumenti nè tempo per scoprire quale. Di certo non è il BMS, appena sostituito per 1.000 euro (e secondo me pure inutilmente). Devo decidere se mi conviene venderla in blocco a uno “sfasciacarrozze elettrico”, o smontarla io pezzo per pezzo e rottamare quello che resta, per vendere poi i pezzi su ebay; certo, senza nè un’officina nè un garage, ma solo un posto auto all’aperto, e con la “stagione delle piogge” in arrivo, non la vedo una cosa facile.

Diario elettrico Greengo/Zhidou Icaro – 23/9/2019: problemi al motore

Posted in Diario elettrico GreenGo Icaro by jumpjack on 23 settembre 2019

Qualche mese fa si è presentato per la prima volta un nuovo tipo di problema, questa volta riguardante il motore: all’improvviso, durante la marcia a bassa velocità, l’auto ha iniziato ad accelerare a singhiozzo, nonostante il pedale dell’acceleratore fosse fermo (ma non a zero); mi sono fermato, ho spento e riacceso, e tutto ok, ma la cosa è un po’ preoccupante, perchè sembrerebbe quasi un problema di lettura dei sensori di hall, quei 3 sensori che permettono al motorcontroller di sapere in ogni istante a che velocità e in che direzione si sta muovendo il motore; il che vuol dire che se le letture sono a vanvera, la centralina potrebbe “ingranare la retromarcia” in qualunque momento… La mattina seguente ho dato una controllata a fili, cavi e cavetti, ma non mi sembra ci sia nessun falso contatto; però il problema si è ripresentato un paio di volte, e una volta anche quando ero in velocità. Mettendo un momento in folle su “N” e poi di nuovo in drive su “D” il problema sembrava risolversi, ma il differenziale non è molto contento di queste accelerazioni/decelerazioni improvvise, quindi questo sembrerebbe proprio essere un motivo in più per disattivare la famigerata rigenerazione in frenata, che secondo la Kelly, che fabbrica il motorcontroller, potrebbe essere la causa degli improvvisi, saltuari depotenziamenti. Oggi pomeriggio il problema si è fatto più pesante: si è presentato mentre percorrevo una discesa; il motore (o il differenziale?) ha fatto dei rumoracci, e ha “staccato” completamente; quando sono arrivato a valle e mi sono fermato, non sono più riuscito a ripartire: accelerando, il motore andava a saltelloni, assorbendo a ogni “botta” al massimo 50A; stessa cosa in retromarcia.

  • ho provato a muovere un po’ a mano l’auto, casomai il motore fosse finito in un “punto morto” (cosa che non dovrebbe però essere possibile nei motori brushless con sensori di hall), ma niente;
  • ho staccato, controllato e riattaccato i connettori della centralina; niente;
  • ho staccato batteria principale e secondaria; niente.
  • Ripetuto quanto sopra una ventina di volte; niente.

Alla fine ho deciso di chiamare il meccanico di Via Appia, che quando ha provato l’auto mi ha detto di essere preoccupato dal rumore che fa il differenziale quando si attiva il regen, perchè sembra come se il differenziale si stesse rompendo. Però, visto il preventivo, decisi di lasciar correre… e aspettare che il differenziale si rompesse: 1200 euro + IVA, + 130 euro di trasporto fino all’officina, totale 1500 euro circa. Così ho deciso di tentare ancora la “strada elettronica” invece di quella meccanica: per colmo di fortuna la macchina si è fermata a 500 metri da casa, quindi sono andato a prendere PC e cavo seriale per riprogrammare la centralina eliminando il regen. Dopo mezz’ora di camminata andata e ritorno (a piedi all’andata, in bici a ritorno… con al seguito impermeabile e ombrello perchè sembrava stesse per venire giù il finimondo…), sono arrivato alla macchina. Attacco l’inverter, a cui attacco l’antico portatile, unico che ho dotato di porta seriale, ma così vecchio da avere 5 minuti di autonomia; attacco il cavo seriale, accendo il PC, avvio il programma, e… Aspetta, però, fammi un attimo riprovare la macchina, hai visto mai, per sbaglio… Tac. Partita al primo colpo. Nessuna vibrazione, nessun sussulto, come se niente fosse successo. E tutto quello che ho fatto è… il nulla più assoluto, perchè neanche c’ero. Vabbè, piano piano, timorosamente, la porto fino a casa… poi  torno a piedi a prendere la bici… poi torno a casa con la bici… poi risalgo in macchina, e finalmente riprogrammo la centralina: disattivo il regen, e già che ci sono disattivo anche una “voce sospetta”: il sensore di temperatura del motore. Non so neanche se ce l’ha un sensore di temperatura… e se non ce l’ha ma la centralina cerca di leggerlo, sicuramente legge valori a vanvera; se invece c’è è lo scollego… boh? Si brucerà il motore? Comunque resta attivo il controllo di temperatura del controller. Questa è la configurazione attuale completa: Questi sono i parametri modificati:

Degni di nota anche i valori della schermata 2, Under Voltage e Over Voltage: l’overvoltage è settato al massimo, 90V, ma la protezione interviene al 95% di questo valore, che è a 85.5V, e qualche volta, a carica appena terminata, sono partito con la batteria a 86V, e dopo la discesa del parcheggio l’auto si è fermata… Quindi potrebbe essere proprio questo il colpevole. Ma purtroppo non posso ulteriormente alzare questo valore, lo slider è al massimo.

E poi, ieri cercavo una cosa sul manuale… e ho trovato questa assurdità:

  1. perchè la macchina si ferma a volte quando esco dal parcheggio di casa, con l’auto a piena carica;
  2. perchè di fabbrica il regen viene disattivato. Invece, un paio di “meccanici” della Icaro mi avevano detto che il regen non lo attivano “perchè rovina le batterie con troppe piccole scariche e ricariche”
  3. perchè i nuovi modelli (D1, D2,…) non montano più la pur sofisticata centralina Kelly, anche se tollera 25 kW continui e 50 kW di picco e i nuovi modelli non superano i 15 kW di picco: perchè un difetto del firmware Kelly impedisce di alzare la tensione di intervento della protezione anti-regen!! E questa centralina è fuori produzione: la Kelly mi ha detto che il firmware non verrà più aggiornato! E non è l’unico bug: se l’auto è ferma in cima a una discesa, e si lasciano i freni, il regen non si attiva nemmeno quando si arriva a velocità massima; la Kelly mi ha “spiegato” che è giusto così, non si deve accendere, se non si sta frenando… E “infatti” ho verificato che basta dare una leggerissima accelerata e poi rilasciare, e allora a quel punto il regen si attiva perchè pensa che l’auto stia rallentando in pianura….

Concludo con una nota sulla schermata 6, per riportare in formato testo i parametri, così google se li mangia e li comunica al mondo:

J1939 settings:

  • Preferred address: 5
  • Arbitrary address capable: 1
  • Industry group: 0
  • Vehicle System Instance: 0
  • Vehicle System: 0
  • Reserved fields: 0
  • Function fields: 0
  • Function instance: 0
  • ECU instance: 0
  • Manufacturer code: 0
  • Identity number: 110001

 

Concludo con una nota sulla schermata 6, per riportare in formato testo i parametri, così google se li mangia e li comunica al mondo:

J1939 settings:

  • Preferred address: 5
  • Arbitrary address capable: 1
  • Industry group: 0
  • Vehicle System Instance: 0
  • Vehicle System: 0
  • Reserved fields: 0
  • Function fields: 0
  • Function instance: 0
  • ECU instance: 0
  • Manufacturer code: 0
  • Identity number: 110001

Diario elettrico GreenGo Icaro: il vano motore

Posted in Diario elettrico GreenGo Icaro, minicar elettriche by jumpjack on 24 febbraio 2018

In attesa di trovare un’assicurazione economica, non potendo usare la Icaro passo il tempo a esaminarla.

Ecco una foto commentata del vano motore:

 

Componenti

Motore brushless

  • XDY Electric Manufacturing Co. Ltd
  • BLDC/6kW-3500-72
  • 6kW – potenza
  • 3500 rpm – regime potenza max
  • 72V – tensione
  • 91A – ampere continui
  • cI: F   ?
  • IP56 – grado protezione acqua/polvere
  • Conn: Y – tipo connessione bobine
  • Ph: 3 – numero di fasi

Il motore potrebbe essere uno di questi della Shandong DeYang electronic , oppure della XinDaYang, che però sembra fare solo motori per scooter, boh?

Però forse è la stessa cosa: il sito XDY dice:

Five subsidiaries

  • Taizhou XINDAYANG Electric Bike CO., Ltd
  • Taizhou XINDAYANG Mould CO., Ltd
  • Shandong XINDAYANG Mechanical & Electrical Technology Co., Ltd
  • Shandong Deyang electronics technology Co., Ltd
  • Tianjin XINDAYANG Mould Co., Ltd      

Centralina/Motorcontroller:

  • W11-2108110-00
  • 20140520/y01r03G
  • 14100172
  • Kelly controller KHB72701C

E’ nientemeno che una Kelly riprogrammabile tramite porta seriale!

http://kellycontroller.com/khb7270124-72v700aopto-bldc-controllerwith-regen-p-838.html

E supporta anche il regen. Se è abilitato o no sulla mia, devo ancora verificarlo.


DC/DC converter

Etichetta:

  • 72V/12V – 800W
  • CSPOWER
  • PEDC-800
  • W11-2110100-00
  • 1.32.0032
  • CSIC Pride (Nanjing) New Energy Technology
  • tel. 025-68626219

CSpower.jpg

Da questo link risulta che CSPOWER e CSIC Pride sarebbero la stessa cosa… anche se la CSIC produce sistemi per navi…:

 

CSIC Pride (Nanjing) New Energy Technology Co., Ltd.

No.32, Changqing Street, Shuige Road, JIangning District, Nanjing 211100, China

  • Telephone Number:    86-025-68626188
  • Facsimile Number:     86-025-58841168
  • Business:   Exporters, Manufacturers
  • Services:   Clean Power Marketers, Solar Energy, Solar Inverter
  • Products:   Alternative Power Systems, Sustainable Homes And Buildings, Solar Energy, Wind Energy
  • Web Site:     http://www.724pride.com, http://www.724ne.com
  • CSIC Pride (Nanjing) New Energy Technology Co., Ltd., is a company dedicated in the research and manufacturing of solar inverters, solar charge controllers, as well as combiner boxes. With 4 years’ experience in solar energy industry, we have developed a stable and reliable R&D team, as well as a stable and reliable supply chain. Here, we want to avail ourselves of opportunity establishing business relation with you. Since we are the manufacturer, competitive price can be offered, once we can build a long-term business relationship. For the detailed models of our products, feel free to contact us.

 

CSIC-PRIDE
http://www.724-elec.com/en/product/hy-intro.htm


Caricabatterie


Nell’abitacolo ci sono diverse “centraline”, su cui sto indagando, e un riscaldatore:

Una delle centraline dovrebbe essere quella predisposta per il controllo da remoto tramite GSM dello stato delle batterie (e di chissà cos’altro…), ma mi dicono che non è stato implementato o che è stato dismesso. Quindi devo riuscire a metterci le mani dentro. 🙂

 

Nei prossimi giorni dovrò andare a far sostituire (gratuitamente) il computer di bordo che gestisce autoradio e gps perchè ha il touchscreen difettoso, come mi aveva detto il venditore. Però pare che l’abbia già sostituito due volte…

Altra cosa strana è che il navigatore chiede di inserire una SD card… ma non c’è nessuno slot SD card visibile.

Peccato perchè pare che il computer di bordo permetta anche di riprodurre musica e video!

Indagherò.

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Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 5 marzo 2017, rimontaggio motore

Posted in auto elettriche, Diario elettrico Ecojumbo 5000, scooter elettrici by jumpjack on 6 marzo 2017

buca

Dopo mesi di attesa e di “stasi” ho deciso di cimentarmi nel rimontaggio del motore riparato.

Non che abbia intenzione, almeno per il momento, di risalire in scooter: proprio oggi ho “sorvolato” con l’auto una buca di dimensioni sconsiderate; “sorvolato” nel senso che ci sono passato sopra con l’auto ma non con le ruote; ma se ci fossi finito dentro con lo scooter (o anche con l’auto) non sarebbe stato bello: a occhio e croce la buca, sulla corsia di sorpasso di una strada a scorrimento veloce (uscita 12 del GRA), è larga mezzo metro e profonda 10 centimetri, con bordi frastagliati. Una follia stradale. Non è quella della foto, ma la foto dà comunque un’idea di come siamo messi a Roma…

Penso che si sfascerebbe anche la macchina, se ci finisse dentro! Quindi per ora – e per chissà quanti altri mesi ancora – di andare in giro in scooter non se ne parla. Leggere certi articoli (1, 2, 3, 4) sul Messaggero non rende molto ottimisti sui tempi di risoluzione del problema.

 

Intanto, dicevo, ho rimontato il motore; non è stato per niente facile perchè a quanto pare i buchi delle borchie non corrispondono più coi buchi del cerchione! Sarà dovuto alla riparazione? O a qualche mio errore? Boh, fatto sta che, tira e molla, alla fine sono riuscito ad avvitare su un lato “solo” 17 delle 18 viti del cerchione, l’altra non vuol saperne di entrare; quelle sull’altro lato, anche se un po’ a forza, sono entrate tutto.

Spero che questo non comprometta la tenuta stagna del motore, perchè l’acqua che entra in un motore non è una bella cosa…

Successivamente sono passato al rimontaggio del motore sullo scooter: una fatica disumana, perchè se per smontarlo la gravità mi era di aiuto a tirare giù una ruota da 20 chili, nel rimontarla non mi ha ovviamente aiutato per niente! E senza attrezzi appropriati, mi sono fatto un **** così.

Alla fine ho deciso si smontare la pinza del freno a disco per avere un po’ più di spazio di manovra… ma ci è voluta un’ora solo per aspettare che lo svitol facesse effetto su un bullone incastrato. E tutta una serie di parolacce per far stare dritta la ruota.

Alla fine sono riuscito a montare tutto ma, esausto, non ho collegato anche i fili; lo vedremo nella prossima puntata, se tutto questo sbattimento è servito a qualcosa, o se lo scooter è da buttare. (aggiornamento 10 febbraio 2018: funziona ancora!)

Nel frattempo mi sto informando sulle auto ibride o “super-elettriche” (cioè con più di 400 km di autonomia) in arrivo, ma partono tutte da prezzi proibitivi di 40.000 euro!

Oppure 10.000 per una “vecchia” Leaf da 150 km di autonomia o una C-zero da 100.

Oppure 5.000-10.000 ipotetici euro per retrofittare una vecchia auto e trasformarla in elettrica da 50-100km.

Certo, se rimettessero gli incentivi e fossero applicabili anche alle elettriche usate….

 

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 7/dic/2016: motore aperto!

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 9 dicembre 2016

Sono riuscito in un’impresa che ritenevo impossibile: smontare un motore brushless da 5 kW senza l’apposito estrattore:

 

L’estrattore in teoria è necessario perchè rotore (=cerchione) e statore (=mozzo) sono magneticamente accoppiati anche a motore spento, e quanto più è potente il motore, tanto più sono grandi e potenti i magneti, quindi è necessaria più forza per estrarre il nucleo dal motore.

Il problema è che un estrattore (“gear puller” in inglese) adatto a un motore da 13 pollici costa sui 50 euro e arriva dalla cina… quindi c’è da aggiungere 50 euro di spedizione e dogana, più due mesi di attesa…

http://www.ebay.com/itm/4-pc-Gear-Puller-3-4-6-8-with-3-jaws-Gear-Bearing-bearing-race-pull-tool-set-/270809046457

Però, in realtà, sul manuale di manutenzione dei motori Quanshun non si parla di estrattori: c’è scritto che per tirare fuori lo statore basta “dare una bella botta al perno contro il pavimento”!

Così ci ho provato.

Prima ho svitato le millemila viti dal lato opposto del cavo, e ho sfilato il disco che copre il motore e contiene un cuscinetto a sfere. Così ho potuto verificare, a malincuore, che il cerchione è un tutt’uno col rotore.

Così, ho svitato anche le altre millemilaviti dalla parte del cavo.

A questo punto ho preso la ruota tenendola per il copertone, e ho iniziato a sbattere a terra il perno dalla parte opposta del cavo.

Dai e dai, lo statore ha iniziato a uscire, ma solo di qualche millimetro, poi i magneti lo richiamavano dentro.

Una botta un po’ più forte e prolungata ha fatto riemergere lo statore, ma stavolta di 3 centimetri buoni: quanto basta per infilare un paletto di legno tra statore e rotore, evitando così che si annullasse il lavoro fatto finora.

Infine, qualche altra bottarella e infine il rotore è uscito fuori!

Ecco quindi la procedura completa:

Dismounting 5000 W brushless hub motor

Dismounting 5000 W brushless hub motor

 

Dismounting 5000 W brushless hub motor

Dismounting 5000 W brushless hub motor

Un video che mostra come farlo per il piccolo motore di una bici; per un motore da 5000W serve un po’ più di forza/violenza…:

Ed ecco il risultato:

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Dettaglio sulle due serie (principale e di riserva) di sensori di hall:

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Il copertone non è rimovibile con mezzi casalinghi, serve un’attrezzatura da gommista.

 

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – 1/dic/2016: Pausa invernale obbligatoria

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

In questi giorni stavo pensando di mettere a riposo lo scooter per i mesi invernali, sia perchè mi sono rotto di congelarmi e ammalarmi tutti gli inverni, sia perchè ormai è diventato estremamente pericoloso circolare di notte in giro per Roma in scooter: lo stato delle strade, da pietoso che era, è diventato da terzo mondo, con buche così profonde da trapassare non uno ma anche 2 o 3 strati di asfalto e riasfaltatura.

Un’alternativa sarebbe stata uscire dall’ufficio non più tardi delle 16.30, per avere almeno quel quarto d’ora di luce per vedere dove metto le ruote.

Ma comunque ci ha pensato il Comune di Roma a risolvere il problema: alla fine una buca l’ho beccata in pieno; quando l’ho vista ho fatto solo in tempo a dire PORCO e già ci ero dentro. Non andavo veloce, forse a 60 all’ora, ma la buca era profonda e frastagliata, e mi ha schiantato il cerchione posteriore.

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Sfortunatamente quel giorno era il primo della prevista sequenza di giorni ultrafreddi, per cui mi sono ritrovato in mezzo alla strada col sole al tramonto e una temperatura di 6°C in calo….

Spinto lo scooter a piedi fino al bar più “vicino”… cioè in cima a una salita lunga 1 km (fortunatamente il motore funziona ancora), sono rimasto lì solo un’oretta ad aspettare che arrivassero i vigili, che molto simpaticamente mi hanno detto che forse il Comune rimborserà le spese di riparazione ai miei EREDI…

Accanto al bar c’era un gommista, ma quando ha visto il motoruota elettrico è andato nel panico e mi ha mandato via… Così mi sono trovato a dover decidere se spendere (altri) 80 euro di motosoccorso (dopo quelli spesi per il guasto alla centralina l’anno scorso) o farmela a piedi; visto che almeno il motore funziona ancora, si trattava “solo” di una passeggiata di 4 o 5 km; essendo solo le 18.30, potevo essere a casa per cena….

Così mi sono incamminato. Alle 20.30 ero “felicemente” a casa, a riflettere sull’accaduto.

 

E veniamo al “gioco di Pollyanna”, cioè a trovare tutti i lati positivi di questa storia:

–          è successo a ritorno da lavoro; se avessi bucato all’andata, avrei perso una giornata di lavoro

–          non mi sono spiaccicato nell’incidente, invece mi sono potuto comodamente fermare e accostare

–          è successo a “non troppa” distanza da casa: un’ora di camminata

–          il motore funziona ancora, quindi invece di camminare stavo (bene o male) seduto

–          era da 3 mesi che studiavo come cambiare il copertone ormai consunto; una rottura di scatole che però si è trasformata in fortuna, perchè così sono potuto tornare a casa in sella allo scooter (anche se a passo d’uomo) senza timore di rovinare il copertone sgonfio: tanto lo devo comunque buttare. Però durante il viaggio non si scaldava neanche, e arrivato a casa appare esteriormente ancora sano (pensavo sarebbe arrivato ridotto a brandelli)

–          è successo all’inizio dell’inverno: così non rosico per essere obbligato a non usare lo scooter, anzi meglio così mi risparmio un po’ di freddo

 

Adesso però inizia la nuova caccia: dopo la caccia alla centralina, la caccia multipla a:

–          gommista competente

–          specifiche del motore

–          istruzioni di smontaggio

 

Per adesso ho scoperto che il motore è un Quan Shun QS60V500805040

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Però questa Quan Shun sembra avere ben 5 siti diversi (http://www.qsmotor.cn/, http://www.cnqsmotor.com/en/, http://www.tzquanshun.com/en/  , www.qs-motor.com/, www.qsmotor.com/) forse uno clone clandestino dell’altro, boh? Ho scritto a tutti, mi è arrivata solo una risposta, totalmente inutile:

I think it is 13 inch hub motor (style B) as below link.

http://www.qsmotor.com/product/13-8000w-motor-b/

The voltage is 60V and the power is 4500W. You should double check with your seller for these information.

Regarding the damage rim, you can check with local motorcycle repair shop if they can repair it. You need to replace a new motor if they can’t repair the default wheel.

 

Si potrebbe riassumere in “Che ne so? Arrangiati”.

Il motore sembra essere lui… ma sul sito scrivono che possono stampigliare sull’involucro del motore tutto quello che vuole il cliente, a richiesta! Come se cioè non lo decidessero loro in base a cosa c’è DENTRO l’involucro!

Anche sul mio c’è scritto “Super Power Motor”.

Non sono ancora riuscito a capire il significato di tutti i numeri/lettere del codice, ma più o meno:

  • QS = Quan Shun
  • 60V = tensione
  • 500 = 5000W
  • 80 = 80 ampere
  • 5040 = ?

Altra stampigliatura che ho trovato:

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110320 85222

Visto che il motore potrebbe essere un “V2”, è che lo scooter (venduto come Ecojumbo 5000 ma il cui nome originale è HRBJ183) è del 2011 e venduto come capace di andare a 90 all’ora, la spiegazione trovata qui potrebbe calzare:

  • 110320 = fabbricato il 20/03/2011
  • 85222 = Velocità 85 km/h, numero di serie 222

La differenza tra i modelli V1, V2 e V3 di uno stesso motore dovrebbe essere:

  • V1: sensori di hall  con connettori normali, supporto in ferro, efficienza 84-86%
  • V2: doppia sensoristica di hall (principale e riserva) con connettori a tenuta stagna, supporto in alluminio, maggiore robustezza, efficienza 86-88%
  • V3:  maggiore robustezza, fili più spessi, corrente più alta, coppia maggiore a parità di potenza, efficienza  88-92%.

Praticamente il motore dell’Ecojumbo potrebbe essere un “QS13-02 (273)“, cioè la versione 5000W di questo (o questo?)

Confronto tra i dati di uno stesso modello ma di varie potenze:

Corrente nominale, Corrente di picco, Lunghezza magneti, Numero poli, RPM a vuoto, Coppia (Nm), velocità, tensione, sezione cavi

  • 2000W: 30A, 80A, 28mm, 23 (typo?), 850 rpm, 170 Nm, 70 km/h, 72V, 8mm2
  • 4000W:  67A, 80A, 40mm, 28, 1000rpm, 185 Nm, 90 km/h, 72V, 10mm2
  • 7000W: 114A, 140A, 60mm, 28, 1440rpm, 200 Nm, 115 km/h, 72V, 16mm2

 

Catalogo motori:

http://www.tzquanshun.com/upfile/2016/01/20160113095142_134.pdf

Molto interessante la tabella a pagina 13, che mostra come tutti i motori QS supportino almeno tensioni tra 48 e 72V, ed eventualmente fino a 144: significa che l’Ecojumbo potrebbe essere convertito senza problemi a 48V, cosa che comporterebbe l’enorme vantaggio di trovare sul mercato molti più pezzi di ricambio (centraline e batterie), che a 60V sono invece rarissimi.

Di contro, un motore a 48V non può andare a più di 65 km/h e richiede più corrente a parità di potenza; cioè, inviare 5000W  al motore significa inviargli 100A se è a 48V oppure 80 se è a 60V.

 

In questo thread la Quan Shun presenta vari modelli dei suoi motori:

https://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=31&t=65972

 

Ecomission mi ha anticipato che il cerchione è un tutt’uno con il motore e non si può staccare, ma spero che si sbaglino. Il motore nuovo costerebbe sui 400 euro.

Ho chiamato un “cerchionista” di Via Dell’Omo, ma anche lui è andato nel panico quando gli ho detto del motore elettrico. Però mi ha dato il numero di uno che “forse ci capisce”.

 

Questa è la buca infame:

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Purtroppo non sono riuscito a fare una foto che renda l’idea della profondità, comunque  quel righello è lungo 30 cm…

 

Però mi è appena venuto in mente che, facendo abbastanza foto da varie angolazioni (almeno 12) potrei ricostruire la buca in 3d sul computer! 🙂 Potrebbe essere una cretinata interessante da fare…

Sempre se non hanno già tappato la buca, sono passati ben 5 giorni e entro 30 devo andare a ritirare la denuncia.