Discussione: Progettazione e realizzazione di una Moto Elettrica.

Premetto che prima di aprire questa discussione, ho cercato nel forum il mio quesito e non ho trovato nulla che mi abbia aiutato.

È da tempo che ho in mente di realizzare una moto elettrica ma, sono consapevole di avere delle difficoltà nel dimensionare i vari componenti per realizzare il sistema di controllo e di alimentazione del motore elettrico e spero vivamente che sarete disponibili a pazienti per darmi qualche suggerimento, o meglio, aiuto e suggerimenti per riuscirlo a realizzare.

Allora, il mio progetto di baserà sul convertire una Bmw K100RT in elettrica.
I miei dubbi sono questi:

1°) Ma perché TUTTI sostituiscono l'intero motore endotermico con quello elettrico togliendo anche il cambio?
Io vorrei sostituire soltanto le testate e i cilindri sostituendoli con un motore elettrico in modo da poter avere un motore elettrico con il cambio e le marce in modo da poter sfruttare meglio la potenza del motore elettrico e farlo rimanere, relativamente, a bassi giri in modo da poter consumare meno.
Mi sfugge qualcosa?

2°) Come batterie ho pensato di usare i supercondensatori ma, in commercio non riesco a trovarli.
So che 3000F corrispondono, più o meno, a 30Ah delle batterie al litio.
Solo che i supercondensatori hanno il difetto di non riuscire a mantenere la carica a lungo tempo e a scaricarsi abbastanza in fretta.
Per questi due maggiori difetti, ho pensato di eliminarli o, meglio, di attenuarli parecchio in questo modo:

Ho pensato di mettere una pila di batterie in parallelo di supercondensatori da poter raggiungere almeno 200Ah di carica.
Quindi, 7 supercondensatori da 3000F in parallelo, collegati in serie ad una batteria al Litio.
In modo che, la batteria al Litio farà sia da resistenza per non far scaricare i supercondensatori, sia da bacino di conservazione dell'energia elettrica che verrà prelevata da quella dei supercondensatori che altrimenti verrebbe persa.

Che ne dite di questo primo abbozzo delle mie idee?

Ciao e benvenuto,

provo a risponderti seppure in parte.

Originariamente inviata da **Kimera**

Premetto che prima di aprire questa discussione, ho cercato nel forum il mio quesito e non ho trovato nulla che mi abbia aiutato.

Un po' di discussioni, soprattutto in questa sottosezione ci sono, e sono abbastanza specifiche/attinenti a ciò che vorresti realizzare tu.

1°) Ma perché TUTTI sostituiscono l'intero motore endotermico con quello elettrico togliendo anche il cambio?
...Mi sfugge qualcosa?

Tutti tolgono il cambio perchè una moto con motore elettrico ha tutte le caratteristiche necessarie per funzionare senza. Di conseguenza la presenza del cambio aumenta il peso del veicolo ( = minore autonomia ) e spreca energia (sotto forma di calore) diminuendo l'efficienza ( = minore autonomia ).

2°) Come batterie ho pensato di usare i supercondensatori ma, in commercio non riesco a trovarli.

Mi pare che Gattmes, che sull'elettronica la sa lunga, abbia già citato i supercondensatori a cui ti riferisci da qualche parte nel forum già qualche anno fa. Il fatto che i supercondensatori non siano ancora in uso su veicoli elettrici mi fa pensare. Soprattutto penso serva un'elettronica di gestione di carica e scarica dei condensatori, cosa già non facile ed economica da realizzare per alcuni tipi di accumulatori (es. litio).




Jac

Grazie per l'esaudiente risposta.
Volevo precisare che di topic che parlano di realizzazioni di moto elettriche, confermo che le ho trovate ma, leggendole, non rispondevano ai miei dubbi.

In ogni caso, finalmente ho capito perché in un veicolo elettrico, tolgono in cambio.
Ma un motore elettrico, non consuma di più stando ad alti giri?
Sarebbe interessante misurare il consumo di un motore elettrico ad una determinata velocità( tipo, 60km/h ), con e senza cambio.
Se invece già l'avessero fatto, sarei curioso di leggere i risultati

La questione delle batterie:
Sì, in effetti non ci sono molti veicoli su cui ci hanno installato i supercapacitori ma, che ne dite della mia idea?
In ogni caso, mi sono informato anche su quelle al Litio.
in particolare, mi sto documentando sulle LifePo4.

Secondo voi, 33 batterie di LifePo4 per far raggiungere 72V e 100Ah di carica, quanto potrebbero durare su una moto che pesa 250Kg e che monta un motore trifase da 72V di 20KW?
Sì, lo so che dipende MOLTO dall'aerodinamica della moto, dal peso, dalla velocità ecc, ma...
Allora, la moto, con quel motore elettrico e quelle batterie, dovrebbe pesare 250Kg.
Per l'aerodinamica non c'è problema dato che monta la carena originale mentre per la velocità, mi interesserebbe sapere quanta distanza potrebbe coprire se andasse sui 80Km/h.

Il motore che vorrei usare, precisamente si tratterebbe di questo che riporto in questo link chiamato N50
Motori elettrici asincroni trifase serie N50 15-20-30kW per auto e veicoli elettrici FIMEA

Originariamente inviata da **Kimera**

Secondo voi, 33 batterie di LifePo4 per far raggiungere 72V e 100Ah di carica, quanto potrebbero durare su una moto che pesa 250Kg e che monta un motore trifase da 72V di 20KW?

...

Il motore che vorrei usare, precisamente si tratterebbe di questo che riporto in questo link chiamato N50

...

Ciao.

Su quali basi scegli motore e batterie?
Non sottovalutiamo/trascuriamo anche il controller.

Se fossi in te farei un po' di "ricerche"/confronti/benchmark.

Ad esempio, dal quel che mi pare di capire, tu vuoi una moto con caratteristiche simili, in termini di pesi, Vmax, Accelerazione, a Vectrix VX-1. Lo so che Vectrix è uno scooter, ma le prestazioni che vuoi avere sono simili giusto?

Allora da come vedi qui: http://www.energeticambiente.it/cate...-generali.html

Vectrix monta un motore con 20kw di potenza massima che e diverso dalla potenza nominale (che se non sbaglio si attesta sui 4kw).

L'energia stivata nelle batterie di V. è di 3,7kwh

Con questi due dati otteniamo il terzo, ovvero l'autonomia che è di 110km a 40km/h quella dichiarata, mentre quella reale è di 60-90km

Questo ultimo dato è piuttosto variabile perchè software del controller, stile di guida, uso di frenata rigenerativa..etc.. incidono molto su quel dato. Ma teniamolo buono.

Quindi a spanne: se tu usassi lo stesso motore di V. ma stivando 7,2 Kwh ed usando batterie al litio, che sono più efficienti di quelle al ni-mh dovresti ottenere circa il doppio come autonomia: 200km a 40km/h


Spero di averti chiarito un po' le idee.



Jac


P.S. Sarebbe interessante fare un confronto tra un mezzo a motore elettrico con e senza cambio, ma con un cambio progettato specificamente per essere adattato ad un motore elettrico.

Ciao Kimera, mi permetto di risponderti
non per "raffreddare" gli animi ma solo perchè l'argomento mi interessa molto
e soprattutto perchè ci ho già speso molte ore di studi e ragionamenti.

Diciamo, per rispondere al tuo primo dubbio, che si un motore più alto num. di giri consuma di più (più attriti, ecc...) come quello di un'auto, ma è dà anche più potenza, ma soprattutto è più efficiente (più potenza a parità di Ein).
guarda quà:
http://agnimotors.com/119_Series_Performance_Graphs.pdf
a titolo di esempio, questi sono gli AGNI, motori elettrici a corrente continua, molto utilizzati nel TTXGP.
se dai un'occhiata ai grafici, ti renderai conto che l'alta efficienza è ad alti rpm.

2°: questo è quello che cercavi:
Maxwell Technologies: Ultracapacitors Overview
ci sono indicati anche i distributori, e hanno anche banchi già pronti...
chiaro che NON sono economici, ne in pronta consegna (per un unico esemplare, potrebbe essere impossibile averli).
la tecnologia degli ultracondensatori non è ancora pronta per l'autotrazione,
se non come volano elettrico (recupero di energia), dove sono molto più efficienti delle batterie, e possono assorbire MOLTA più corrente senza danneggiarsi.
poi dire che 3000 F sono equivalenti a 30 Ah non ha senso, senza un'indicazione del voltaggio.

un pacco da 7,3 kWh, come hai indicato tu penso abbia ben più di 33 "batterie" forse 33 pacchi (da 3 Ah)!
Altro parametro...il costo...
purtoppo le batterie costano MOLTO, un pacco da te citato direi sui 3600-4000 eurini!!
poi l'elettronica di controlle ecc....
senza contare il peso!
purtroppo l'accumulo di E elettrica è ancora un grosso problema!

Quanto possono "durare"? immagino tu parli di autonomia....
il conto di spuzzete lo trovo concettualmente corretto, anche se ottimistico (secondo i miei calcoli per avere 200 km ci vogliono almeno 10-12 kWh).
La velocità da lui considerata è 40 km/h,
ipotizzando che il consumo aumenti con il quadrato della velocità (come è la resistenza aereodinamica), a 80km/h consumerai 4 volte tanto...quindi 50 km... di autonomia ottimistica, scordandoti accelerazioni brucianti (che è il gusto delle moto!) non perchè il motore elettrico non possa (anzi!!!), ma perchè altrimenti le batterie ti durano 2 minuti e 1 anno di vita!!

ciao
-D-

**Kimera**,

Ma un motore elettrico, non consuma di più stando ad alti giri?

dipende dal tipo di motore, l'assorbimento di potenza dipende dalla velocita' e dal carico istantaneo. Se ci fosse il cambio - inutile - il motore girerebbe piu' veloce nelle marce basse, ma con minor carico in coppia. Quindi non ci sarebbero benefici usando il cambio.
Ciao
Mario

Innanzitutto, grazie TANTISSIMO per le risposte.
Mi state insegnando molto e grazie alle vostre spiegazioni, sento di avere una visione più chiara della realtà.
Allora, cercherò di rispondere a tutti:

X Spuzzete:

Allora, il motore l'ho scelto attraverso la potenza del motore endotermico che monta in questo momento la mia moto.
Sul libretto di circolazione, ci sono riportati i dati e a 8.000rpm, il motore della mia moto raggiunge i 21Kw.
Andando sul sito che ho riportato precedentemente, quello che più si avvicina alla potenza del motore attuale è l'N50 facendolo funzionare a 72V che arriva a 4.500 rpm per sprigionare 20Kw di potenza.

Per le batterie ho pensato che oltre a quelle a supercondensatori, potrei usare quelle al litio conosciute come LifePo4.
Le LifePo4 vengono vendute a celle di 2.2V e di vari tagli di Ah partendo da 10Ah fino ad arrivare a 200Ah.
Io ho scelto la cella di 2.2V a 100Ah che pesa 4.3Kg, mettendone 33( per raggiungere i 72V ), arrivo a 142Kg.
Purtroppo, oggi come oggi, il peso delle batterie è davvero un problema ENORME.
Praticamente, dalla mia moto toglierei 50kg di motore + 14l( più o meno 15Kg ) di benzina e altri chiletti tra filtri dell'aria, carburatori, collettori, batteria al piombo-acido, ecc per aggiungerci 142Kg di batterie e 55Kg di motore elettrico.
Insomma, ci tolgo 70Kg per mettercene 200Kg.
Praticamente avrò meno prestazioni e meno autonomia dato che il veicolo peserà 130Kg in più

Domande:

Io al Vectrix, sinceramente, non ci avevo proprio pensato ma, un paragone con questo scooter potrebbe effettivamente servirmi per poter avere delle idee più chiare.
Vi domando:
-Quante batterie di quanti Ah monta questo scooter per poter avere quell'autonomia a 40km/h?
-A 40km/h, un motore di 20Kw, che potenza assorbe?

X Dynoc

1°) Ho appena visto i grafici dei motori elettrici dell'AGNI e devo dire che il massimo rendimento lo raggiungono praticamente ai massimi rpm.
Ma, a questo punto, per avere quasi sempre il massimo rendimento da questi motori, un cambio risulta essenziale, altrimenti, in città che massimo si va a 40-50km/h, si consumerebbe parecchio di più del dovuto, no?

2°) Grazie al link che mi hai postato sui supercapacitori, ho potuto scaricare e consultare il datasheet del supercondensatore da 3.000F e, vi inizio a dire che colui che ha scritto che equivale a 30Ah, abbia detto un ENORME baggianata!
Purtroppo, in giro per il web, se ne legge di tutto.
Stavo dicendo, scaricando il Datasheet del supercondensatore, ho letto che il modello da 3000F ha una tensione di 2.8V ed ha un'autonomia di 3.04Wh!!!
Insomma, giusto per far passare un po' il tempo e per divertirmi un po', ho fatto dei calcoli per vedere quanti supercapacitori da 3000F servono per raggiungere una batteria da 72V e 100Ah.
Beh, ce ne vogliono 2369( per eccesso ) e, valutando che ogni singolo supercapacitore pesa 0.5Kg, beh, tutti insieme peseranno 1184.5Kg!!!!
Ahahahaha
Effettivamente, dato i costi e tutte queste altre problematiche, queste future batterie, ci vuole ancora parecchio tempo per poter avere delle caratteristiche interessanti.
Peccato!

3°) Ma a 80Km/h, il veicolo avrà 50Km di autonomia con un pacco di batterie di quanti Kw/h?
Comunque, non lo sapevo anche il consumo aumenta con il quadrato della velocità

X mariomaggi

Da quello che ho visto dai grafici di un motore elettrico dell'AGNI passatomi dall'utente Dynoc, si nota che il massimo rendimento lo raggiungono ai massimi numeri di giri, quindi, non sarebbe meglio utilizzare un cambio che, anche a basse velocità, avremo il motore ad alti giri?

Originariamente inviata da **Kimera**

X Spuzzete:

Allora, il motore l'ho scelto attraverso la potenza del motore endotermico che monta in questo momento la mia moto.
Sul libretto di circolazione, ci sono riportati i dati e a 8.000rpm, il motore della mia moto raggiunge i 21Kw.
Andando sul sito che ho riportato precedentemente, quello che più si avvicina alla potenza del motore attuale è l'N50 facendolo funzionare a 72V che arriva a 4.500 rpm per sprigionare 20Kw di potenza.

Per le batterie ho pensato che oltre a quelle a supercondensatori, potrei usare quelle al litio conosciute come LifePo4.
Le LifePo4 vengono vendute a celle di 2.2V e di vari tagli di Ah partendo da 10Ah fino ad arrivare a 200Ah.
Io ho scelto la cella di 2.2V a 100Ah che pesa 4.3Kg, mettendone 33( per raggiungere i 72V ), arrivo a 142Kg.
Purtroppo, oggi come oggi, il peso delle batterie è davvero un problema ENORME.
Praticamente, dalla mia moto toglierei 50kg di motore + 14l( più o meno 15Kg ) di benzina e altri chiletti tra filtri dell'aria, carburatori, collettori, batteria al piombo-acido, ecc per aggiungerci 142Kg di batterie e 55Kg di motore elettrico.
Insomma, ci tolgo 70Kg per mettercene 200Kg.
Praticamente avrò meno prestazioni e meno autonomia dato che il veicolo peserà 130Kg in più

Ciao,

vedo che stai entrando nella logica. Ma parliamo ancora due lingue diverse.

Non ha senso fare un progetto di una moto elettrica basandosi sulla potenza del motore termico che montava.

Non funziona così. Il motore del V. può erogare 20kw anche se la sua potenza nominale è di 3,8kw. Quindi il motore fimea da te citato può erogare una potenza massima ben superiore. In parole povere non lo considererei nel tuo progetto (conta che poi ci devi abbinare anche un'elettronica di controllo ed un controller da 15-20kw non te lo regalano). Poi pesa 55kg, secondo me ne trovi uno che fa al caso tuo che pesa 1/3.

Per le batterie penso tu ti riferisca a Thunder Sky. In quel caso la tensione nominale è di 3,2 volt e non 2,2 volt (sinceramente non conosco nessuna batteria al litio che lavora a questa tensione) Puoi postare qualche specifica (tensioni di lavoro, Ah, Cicli di scarica, Correnti di scarica...etc) degli accumulatori che vuoi usare?

Una pagina che ti può schiarire le idee, con confronto tra scooter/moto "termiche" ed "elettriche" : http://www.energeticambiente.it/veic...ackground.html


Un progetto di conversione che ti può interessare (in inglese) : Endless-sphere.com • View topic - Suzuki GS 500 conversion

Il motore che ti consiglierei di usare è tipo questo: ME0708 che tra l'altro pesa 13.6kg (30 pounds) e non 55kg

Una nota sulle unità di misura: A è l'intensità di corrente, W è potenza, Wh è energia.



Jac

Originariamente inviata da Spuzzete

...Per le batterie penso tu ti riferisca a Thunder Sky. In quel caso la tensione nominale è di 3,2 volt e non 2,2 volt (sinceramente non conosco nessuna batteria al litio che lavora a questa tensione) .....

Esistono, esistono... le nanosafe dell'Altairnao, ai nano TITANATI: oltre 10.000 cicli di vita, carica e scarica ad elevati C; il problema è che hanno un rapporto peso/potenza inferiore alle litio normali (avendo la tensione inferiore), quindi vengono utilizzate per lo più in applicazioni stazionarie:
RENEWABLE INTEGRATION

allego una pagina con i dati... adesso in rete non ho più trovato le caratteristiche delle singole celle.

Originariamente inviata da carest

Esistono, esistono... le nanosafe dell'Altairnao, ai nano TITANATI

Ciao Carest,

interessante! Esiste qualche rivenditore?

Ciao,

Jac

Le batterie che ho visto io stanno su ebay, precisamente in questa pagina:
Foxx Power 100 LiFePo4 100ah Cell su eBay.it Cycling, Outdoor Sports, Sporting Goods

Però per via del peso, sto prendendo in considerazione un alternativa.

E se facessi una moto elettrica che prenda energia elettrica da un motore endotermico?
Praticamente, a posto delle batterie, metterei un serbatoio con dentro la benzina e un motore endotermico da 50cc che, con un alternatore e un regolatore di tensione, caricherà costantemente la batteria che servirà ad alimentare il motore elettrico.
In questo modo, il veicolo non rimarrà mai a piedi( ci sono sempre le stazioni di benzina ), il rendimento del veicolo aumenterà e il motore farà anche molto meno rumore.
Certo, il problema dell'inquinamento rimarrà ma, quanto può consumare un 50cc impiegato a fare soltanto elettricità per distribuirlo ad una batteria?

Praticamente metterei un motore di uno scooter 50cc ad un determinato numeri di giri al minuto, tipo, lo faccio girare sempre a 7000rpm per produrre 8Kw( per esempio, non so quanto possa produrre un 50cc a 7000rpm ) per caricare la batteria che alimenterà un motore elettrico.

Che ne dite di questo progettino ibrido?

A tal proposito:
Sapete quant'è l'energia potenziale in Kw in 1l di benzina?

Originariamente inviata da **Kimera**

Le batterie che ho visto io stanno su ebay, precisamente in questa pagina:
Foxx Power 100 LiFePo4 100ah Cell su eBay.it Cycling, Outdoor Sports, Sporting Goods

...

Praticamente, a posto delle batterie, metterei un serbatoio con dentro la benzina e un motore endotermico da 50cc che, con un alternatore e un regolatore di tensione, caricherà costantemente la batteria che servirà ad alimentare il motore elettrico.

Ho visto il link sulle batterie ed il pdf con le specifiche. Non vengono menzionati dati importanti come correnti di carica e scarica tipiche, non ci sono grafici di carica e scarica, insomma senza dati così importanti non mi fiderei ad acquistare (visto che si parla anche di parecchi $$$). Cmq la tensione nominale (vedere pdf) di questi accumulatori è di 3,2-3,3 volt.

Per quanto riguarda il motore del 50cc, bè è meglio mettere un generatore (ne esistono anche di molto compatti) a benzina (eventualmente lo converti ad etanolo se possibile), è molto più efficiente rispetto ad un motore termico per auto/moto, non so dirti quanto, dipende dal modello.

L'idea non è nuova, ma non so quanto sia semplice "gestire" la carica/scarica mentre usi il veicolo.



Jac

Originariamente inviata da Spuzzete

..... Esiste qualche rivenditore?.....

Non saprei dirti; io le ho "sfiorate" nel Doblò della microvett che attualmente dovrebbe girare per Oslo (dovrebbe perchè mi hanno detto che c'era stato un guasto nell'auto e che era stata ferma molto tempo).
http://www.altairnano.com/profiles/i...2&Category=987
Chi lavora in microvett mi ha detto che a loro non interessano perchè la potenza specifica è inferiore alle litio normali.
Se ti interessa posso darti in MP i contatti che ho.

Mi permetto di aggiungere alcune considerazioni teorico-pratiche, in base anche alle prime misure sulla Ecolà...

- MAI mischiare celle, batterie e/o supercondensatori diverse (anche solo come marca o capacità): è già ben difficile gestire una carica/scarica bilanciata di accumulatori identici nominalmente!

- IMPOSSIBILE a mio avviso creare un veicolo ibrido con un generatore+ motore elettrico senza batteria, a causa degli spunti di corrente elevatissimi; comunque con un generatore a bordo ti va bene se consumi quanto la moto originale e non di più!

- il cambio non sempre conviene eliminarlo; nel mio caso l'ho tenuto ed ho scoperto che è molto utile, ne parlerò nel mio post (ma forse è dovuto al progetto d'epoca e al motore elettrico con spazzole)

monta il cambio, anche io avevo un idea smile e esiste uno ce l' ha fatto!
http://www.youtube.com/watch?v=ISzpQWREZMEh
YouTube - VoltZilla The Electric motorcycle "forkencycle" home built