Nozioni "base" circa gli scooter elettrici (veicoli el. in genere)/Electric scooters (el. vehicles) background

[gattmes]

Scopo di questa sezione è quello di tentare di spiegare le differenze tra uno scooter elettrico (di seguito indicato con SE) ed uno con motore termico convenzionale (di seguito indicato con ST).
Goal of this section is illustration about differences between electric scooters (SE) and internal combustion engine scooters (ST).

Direi che la valutazione è doveroso dividerla in "campi".
-Una parte riguarda esclusivamente il motore e meccanica relativa
-Un'altra riguarda l'uso inteso come rifornimento, autonomia, prestazioni, ecc.
-Un'ultima parte riguarda la ciclistica, ecc.

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Partiamo subito da quest'ultima.
Qua la differenza non la fa la tecnica ma il mercato. Devo scrivere subito che osservando i modelli, quindi le scelte stilistiche et simila, lo sbilancio è AMPIAMENTE a favore degli ST. Purtroppo i modelli in versione elettrica (di seguito E) sono pochi e sovente "ricavati" da quelli termici (di seguito T).

La qualità, rifinitura, assistenza, ecc. dipendono dal costruttore/rivenditore. Ci sono scooter "made in CN" forse + fatiscenti come qualità/rifinitura... tuttavia si scopre poi che marche italiane in realtà costruiscono/assemblano in CN. Quindi non è il paese che determina questi parametri ma chi .. diciamo.. ne controlla la produzione.
Alcuni SE ben curati come ..elettronica, ecc. ... peccano in rifiniture (es. batterie/collegamenti in vista sotto la sella.. se ti cadono le chiavi... BOOMMMM).... altri ben curati come rifiniture (nell'es. di prima.. copertura sagomata, ecc.) hanno centraline che si sfondano al primo problema...
ecc. ecc.

Qua rientriamo nel personale... non solo per quanto riguarda lo stile.. ma anche nel modo di vedere/fare le cose.
Quindi consigli più di tanto non se ne possono dare.. se non quello di provare, visionare, ecc. con cura prima di un acquisto e magari chiedere a chi ne ha un esemplare per quanto concerne i guasti/problemi riscontrati....

Parlando di pura ciclistica ci sono versioni con ruote veramente piccole (da considerare i pesi elevati, rispetto ai T), ammortizzatori sottodimensionati, ecc. Qua la cosa è più individuabile e quindi...


Edited by gattmes - 19/7/2007, 08:14 (I ok)

[gattmes]

-Motore e meccanica relativa-

Uno scooter è un veicolo (a due ruote) dove è presente un propulsore (motore) che "spinge" il mezzo.

Ruota motrice
Di norma il propulsore è collegato alla ruota posteriore, sia sugli ST che SE. Per quest' ultimi tuttavia, per ragioni spiegate più avanti, risulta eventualmente più fattibile un collegamento alla ruota anteriore.
Doveroso qui ricordare le "bici" con motore T sopra la ruota anteriore in voga anni or sono.

Tipo di motore
Nel motore T che equipaggia uno ST, il combustibile liquido o gassoso (solido è poco attuabile..) è stivato a bordo del veicolo in un contenitore, ovvero serbatoio: rappresenta "l'energia" che alimenta il motore T che ne sfrutta una parte (purtroppo piccola) sviluppata BRUCIANDOLO con il comburente.
Nell'uso "terrestre" il comburente, ovvero l'ossigeno, non è mai stivato a bordo in quanto generalmente disponibile in buona quantità nell'atmosfera. "L'aria" è di norma usata direttamente (aspirandola) senza separare l'ossigeno dagli altri gas costituenti (con problemi legati a questa scelta, vedi NOx): è la cosa più semplice!
Non entro nei dettagli di tipi di motore comunque ad esso devono pervenire sia comburente che combustibile, insieme o separati secondo il tipo, ma sempre tutti e due.

Il combustibile ossidato (bruciato) deve poi "uscire" dal motore, ovvero i gas di scarico devono essere eliminati dal motore. Di norma non vengono stivati sul veicolo ma banalmente espulsi nuovamente nell'atmosfera (con ENORMI PROBLEMI SULL'AMBIENTE!), tramite un tubo di scarico vero e proprio.
Si evince che nel motore T si hanno delle "fasi": almeno una dove il combustibile/comburente vengono "caricati", una dove il combustibile è bruciato/ossidato con il comburente ed una dove il motore è svuotato dai prodotti di combustione. Ciò implica che l'energia non è estratta con "fluidità", ma in precisi istanti della rotazione del motore, quindi con risultanti "tempi morti", forti vibrazioni, stress meccanici, ecc.
Nel motore il combustibile viene bruciato velocemente: in pratica ciò corrisponde ad una esplosione (da cui il nome "motore a scoppio"), con produzione di forte rumore (e altra perdita energetica) per gran parte "veicolato" con i gas di scarico, da cui la necessità di un trattamento insonorizzante tramite silenziatore (tipo pistola..) detto anche "marmitta".

La combustione/scoppio comporta anche forte generazione di calore (dove "scappa" la maggior parte di energia persa) che occorre "smaltire". Di norma questo è fatto nel "medio" circostante, di nuovo nell'atmosfera quindi e tramite scambiatori (di calore appunto) quali oggetti alettati o alveolati (non entro nei dettagli implementativi: tipo acqua,radiatori e affini).


Invece nel motore E che equipaggia uno SE, l'energia è fornita sotto forma di corrente/tensione, di norma stivata a bordo in un serbatoio "elettrochimico" (esempio batteria).
Il motore sfrutta quasi la totalità dell'energia, senza bruciare nulla. Non c'è bisogno quindi d'ossigeno/ aspirazione d'aria. Il funzionamento di base non cambia sia in ambito terrestre che subacqueo.. oppure nello spazio. Ovviamente non c'è bisogno neanche di scarico, quindi non È EMESSO NULLA NELL'ATMOSFERA (mi riferisco a sostanze "tangibili").
L'energia è convertita con buona fluidità, sebbene esistano tipi di motori con periodi "morti", molto piccoli comunque (non entro in dettagli). Le vibrazioni sono allora molto ridotte.
Visto che non si brucia/esplode niente il funzionamento è pure molto più silenzioso.
Considerato l'alto rendimento di conversione energetico, le perdite quali la produzione di calore sono molto più contenute (almeno un ordine di grandezza inferiori). In molti casi (non tutti) la "carcassa" stessa è più che sufficiente a smaltire il calore prodotto (di norma sempre nel medio circostante)

Ubicazione del motore
Data la maggiore semplicità di un motore E rispetto uno T, spesso è "costruito" all'interno della ruota stessa.
Su uno SE può quindi essere assente la zona motore sul telaio! Tale motore prende di norma il nome di HUB motor, o whell motor.
Ciò è improponibile per un motore T: basta pensare a problemi come la marmitta, l'apporto di combustibile.. ma soprattutto di aria (la ruota, essendo "per terra", si trova in una zona dove una semplice pioggia potrebbe dare problemi di alimentazione)
Se non si ricorre all'HUB, il motore E è posizionato a bordo del veicolo, di norma nella zona dove sarebbe ubicato quello T. Le dimensioni tuttavia possono essere più contenute data la minor complessità sia realizzativa che di funzionamento.

Trasmissione del moto verso la ruota
I motore T devo stare sempre in movimento, dato che la funzione di riempimento/svuotamento sono operate tramite la rotazione dello stesso con opportuni "valvolismi" meccanici. Queste.. "fasi".. non producono energia, ovvero movimento, ma la consumano, cioè frenano/rallentano la rotazione.
C'è quindi una velocità di rotazione minima sotto la quale il motore non si "suspinge" tra una esplosione e la successiva, quindi si arresta. Sta appena sotto il "regime minimo" che è quello a vuoto raggiungibile con un buon margine di continuità nel movimento.
Dato che durante l'uso stradale i veicoli necessitano di fermarsi e che, di norma, i motori T non possono essere riaccesi in tempi brevissimi e congiuntamente a contemporanea richiesta di carico (ovvero pretendendo di accelerare contestualmente il veicolo), si ricorre solitamente ad organi che permettono lo "stacco" del movimento tra il motore e la/le ruota/e motrice/i. Di norma questo organo permette uno stacco/riattacco dolce/parziale (ovvero ha funzione di "trascinamento" oltre che di stacco/riattacco "secco") e si chiama "frizione"

I motori T sviluppano forza (coppia ), potenza, consumi e soprattutto EMISSIONI NOCIVE variabili secondo il regime di rotazione e lo sforzo richiesto. Non tutte queste cose hanno andamento simile, ovvero non esiste un regime ottimo per tutte contemporaneamente.
Di conseguenza serve un organo che "riequilibri" il regime di rotazione con le esigenze di velocità ed uso del veicolo (es salite): un "cambio" o "variatore".

I motori E (tranne alcuni tipi) possono invece essere fermati ed avviati istantaneamente: di solito è quindi omessa la frizione. Inoltre a bassa velocità forniscono prestazioni di tutto rispetto (dipende dai tipi) e dato poi che i parametri elettrici permetto normalmente di definire abbastanza bene quelli meccanici, di norma sono ridotte le funzioni a cui il cambio deve assolvere. Generalmente è anche omesso o limitato a semplice funzione di avanti/indietro, sebbene gran parte dei motori elettrici possono ruotare ANCHE a rovescio, ovvero questa operazione può essere assolta anche "elettricamente".
Solitamente sugli SE non c'è quindi ne cambio ne frizione ed il motore è "sempre in presa" con la ruota motrice.
Può essere presente una sola riduzione di giri per adattare il campo di regime del motore a quello della ruota, ma in taluni casi pure questa è omessa, dato che costruttivamente si possono ottenere prestazioni di coppia particolari già a motore appena "avviato".
Ciò facilita la realizzazione degli HUB (ndr- in alcuni, solitamente uso "bici", la riduzione è invece integrata nell'HUB stesso tramite ingranaggi).
Cambio e riduzioni sono organi "energivori": eliminandoli diminuiscono i consumi e aumentando le prestazioni del veicolo.

(I ok)

[gattmes]

Allora ricapitoliamo un attimo le differenze salienti.
(NB In rosso i dato + negativi, in verde quelli + positivi)

Descrizione....................................... ....Sc T............................. Sc E
Alimentazione..................................... .. Combustibile........... Energia elettrica
Aspirazione (aria)............................................ SI..................... NO
Espulsione gas scarico............................... SI...................... NO
Inquinamento atmosferico alto....................SI.....................ASSENTE
Rumore/inquinam. acustico alto................ SI..................... NO
Calore generato alto....................................... SI...................... NO
Cambio/variatore/frizione.............................. SI................... Non necessario
Spazio motore sul veicolo............................ SI................... Non necessariamente (dipende)
Volume "serbatoio" contenuto.................... SI.................... NO/SI
Autonomia decente (100-200km).............. SI................... Ottenibile (")
Rifornimento veloce (meno 10 min)........... SI.....................NO
Rifor. parz. veloce (10% in 10 min)............ SI.................. Ottenibile (")
Disp rifornimenti su territorio..........................SI.................NO(99%casi)
Facilità recupero se "a secco".....................SI.................NO:BISOGNA SPINGERE! ("")
Peso nella norma............................................. .. SI................... Ottenibile (")
Costo di acquisto.......................................... ......Basso.................Alto
Costo energetico a km....................................Alto................Bassissimo
Costo manutenzione....................................Alto................Basso
Agevolazioni tasse/Assicurazione..........NO................SI/dipende polizza


NB è stata aperta una sezione dedicata a raccogliere le informazioni circa le agevolazioni d'acquisto, fiscali, asicurative, ecc.:
https://www.energeticambiente.it/vei...zioni-rca.html

(") Gli scooter al momento in vendita (EU/CH) non raggiungono questo valore. Tuttavia è tecnicamente possibile (vedi mio...) ottenere questi valori.

("") eccetto il mio..

Edited by gattmes - 19/7/2007, 08:17

[gattmes]

The does and don’t..
per chi ama l'inglese... cioè circa quello che si dovrebbe fare e quello che non si dovrebbe fare....

"Serbatoio"...

Svuotamento...
Scooter T: generalmente non ci sono problemi circa il livello del "carburante". Le prestazioni praticamente non cambiano se si viaggia con serba pieno o in riserva.. tuttavia in riserva c'è sempre + probabilità di "pescare" schifezze/residui depositati solitamente sul fondo. Parlando invece di "vita" non ci sono variazioni di durata del veicolo.

Scooter E: Le bat a tutt'oggi (e domani..) in uso presentano un peggioramento di prestazioni tanto + sono scariche. Di norma [omissis...] l'elettronica, ecc. "va dietro" questa cosa... cosi' talvolta a bat scarica o quasi certe accelerazioni.. ma soprattutto salite non si possono affrontare...
Parlando invece di "vita" le stesse bat di cui sopra risentono di una riduzione sensibile (e NON proporzionale) di cicli di carica scarica tanto più la percentuale di scarica (DOD) si approssima al 100%
Quindi le bat andrebbero scaricate il meno possibile [omissis..] ..NON al 100% ..sarebbe meglio evitare anche quote oltre il 70-80%.
Normalmente, vista la già scarsa autonomia, questo va contro l'uso pratico (usare bat al 70% significa ridurre l'autonomia -già bassa -di un ulteriore 30% circa .. e cosi' via..)

Riempimento...
Scooter T: generalmente non ci sono problemi circa il riempimento parziale e o totale del serba. Di norma si può riempirlo totalmente in qualche minuto senza problemi. Si può riempire, anche parzialmente, partendo da qualsiasi livello senza differenze di sorta in prestazioni/vita.
(non si hanno generalmente preoccupazioni per questa operazione. Le uniche sono espressamente di tipo logistico/economico.)

Scooter E:
(...qua una prima nota dolente...)
Premessa: parlando di effetto della ricarica è doveroso fare un cenno circa certi tipi di bat, quali le Nichel Cadmio, che risentono di un certo effetto memoria... Tuttavia le "altre" bat in genere in uso ad oggi (e domani..) non presentano questo fenomeno.
La ricarica può (quindi..) avvenire praticamente in ogni condizione di stato di carica (SOC) della bat. Tuttavia questa NON può essere velocissima.. e nemmeno veloce!
Qua bisogna fare un "distinguo": Ci sono 2 problematiche circa la ricarica veloce
1) riguarda la bat in se... sebbene ogni giorno si riscontrano miglioramenti in tal senso, vuoi per "cambio" di tipo/chimica delle bat, vuoi per tecnologia costruttiva et simila su uno stesso tipo/chimica
NB Non entro in dettagli tecnici. Per approfondimenti rimando alla discussione batterie FAQ
2) riguarda la "fonte" di ricarica. Stivare un paio di chilowatt-ora (KWh) in un tempo diciamo ancora alto di 1 ora... corrisponde appunto a "2 chilowatt-ora" (KWh) ... ovvero al consumo dalla rete elettrica di 2kW costantemente per un' ora. Se consideriamo che le utenze domestiche residenziali sono max 3kW (se è di più non è più residenziale, quindi i costi lievitano e di non poco...) ma talvolta sono anche meno, è facile capire che durante questa già lunga ricarica per la rimanente utenza ne rimangono pochi di watt a disposizione (non funziona neanche la lavatrice...). Se i minuti da 60 si riducono ulteriormente..esempio a 6... ovvero di 10 volte, vuol dire che i 2KWh dovranno essere stivati tutti in quel 1/10 di tempo (6 minuti), quindi il consumo "istantaneo" si eleva di altrettanto, ovvero 20kW! (si "consumerà" però 20kW per soli 6 minuti .. e ciò equivale ad un consumo orario medio di 2kWh... esendo 0kW per gli altri "54"....)
Stiamo parlando ormai di utenza industriale... È chiaro che la cosa è eventualmente fattibile a livello "distributore stradale" (colonnina.. centro commerciale... ecc.) o al limite "condominiale".. ma non tanto a livello "domestico".

Completo brevemente (magg. info bat FAQ) dicendo che in prossimità del "pieno" e generalmente necessario ridurre la potenza/corrente di ricarica.. così comunque sia gli ultimi 5-10% richiedo tempi lunghi... talvolta comparabili con il tempo necessario a ben oltre il 50% (es in 3 ore ricarichi 80% e in 2 il rimanente..figuriamoci poi in quelle applicazioni CB definiti 6-8 ore... in realtà ce ne vorrebbero ben + di 12 per questo obbiettivo)
Quindi di norma si finisce per staccare sempre il CB quando la bat è ancora lontana dal 100%...

Edited by gattmes - 19/7/2007, 08:18
(L ok)

[gattmes]

The does and don’t.. (continua...)

"Indicatore carburante/batteria"...

Scooter T: generalmente i problemi che si riscontrano sono di 2 tipi.
Il primo è "dinamico" e legato all'assetto del veicolo.. o a componenti accelerative. Durante la marcia per via di salite discese curve ma anche accelerazione e frenate il "livello" rilevato dal sensore del serba viene modificato in + e in -.
Tuttavia semplici accorgimenti, quali una certa "inerzia" appositamente voluta sull'indicatore, arginano il fenomeno e la lettura "media" viene attuata.
Il secondo e di tipo dimensionale, ovvero da una parte il serba può assumere forme varie che non fanno coincidere i litri con i cm di "altezza" del liquido contenuto, dall'altra lo stesso misuratore potrebbe avere problemi di linearità. Meno problemi con carburanti gassosi, nel caso sia rilevata la pressione.
Talvolta opportune tarature/compensazioni del misuratore permettono di rinormalizzare la lettura.
Di norma gli indicatori hanno quindi una certa affidabilità anche se difficilmente qualcuno si "spinge" a mettere i litri (o decilitri) sulla scala.....

Scooter E:
(...qua una grande nota dolente...)
Purtroppo la misura dell'energia residua in una batteria (parlo di misura SERIA... non di "palliativi" o stime..) è tutt'altro che facile.. in tal caso direi anche ... tutt'altro che "realizzabile".
In realtà in certi casi una misura, non elettrica, è fattibile. Per esempio su bat al piombo con elettrolita liquido (es bat auto) un opportuno densimetro permette di misurare con buona accuratezza il livello di carica tramite la misura della densità dell'elettrolita. Recentemente una ridotta versione di questa tecnica è stata implementata su molte bat di "avviamento" e di norma su una singola cella (una bat Pb da 12V nom ha 6 celle..)
Tuttavia in altri casi questa tecnica è di scarsa applicabilità... basta pensare a bat AGM o ancor peggio a GEL

Da un punto di vista elettrico la misura è generalmente complicata e inattendibile. Mai come su questi veicoli (con scarsa autonomia intrinseca) serve sapere con precisione se si è in grado di percorrere gli ultimi km o meno..

La tensione ovviamente cambia con lo stato di carica (vedi bat FAQ)... Molti "misuratori" utilizzano questo fenomeno per la misura dell'energia residua....
...tuttavia la tensione della bat cambia anche in funzione di quanto il motore/carico assorbe... a complicar le cose in genere alcuni veicoli hanno la frenata rigenerativa. A poco serve "compensare" la lettura in funzione della corrente erogata (o assorbita..). La caduta interna della bat cambia con lo stato di carica, quindi dovrebbe cambiare la compensazione introdotta.
Ammesso di fare anche questo... la caduta cambia in funzione della temperatura!
Certo che data una batteria si potrebbero conoscere questi parametri (un bel po di misurazioni da fare...), MA:
tutto cambia ANCHE con la vita della bat... e non solo con i cicli di carica/scarica (tra l'altro bisognerebbe vedere con che profondità DOD...) ma anche proprio con "l'età" stessa della bat..

Altro sistema + attendibile (che risale alla mia "preistoria" .... anche se oggi si ritrovano dei microcircuiti già belli e fatti con questa funzione) consiste nel misurare l'energia prelevata.. sottraendola magari a quella reintrodotta (rigenerativo o CB) con qualche compensazione.. in pratica si "conta" la corrente e il tempo per cui passa, assumendo la tensione circa costante (come il contatore di energia elettrica di casa, quindi).
Tuttavia ciò funziona in parte per via del fatto che la capacità della bat si riduce sia in funzione della temperatura sia della vita.. A complicar le cose in certe batterie e più precisamente in quelle base piombo (quelle + comuni ad oggi...) la capacità si riduce all'aumentare della corrente richiesta e non di poco: basta pensare che in una bat con una certa capacità nominale (di norma definita in una scarica LENTA di 20 ore) questa è ridotta a circa meta nella scarica di 1 ora (+ o - quella relativa ad un uso pratico...)

Ovviamente si può usare un ... "inviluppo" dei due sistemi, ecc.
Un simile sistema è talvolta usato sui PC portatili con una variante. In pratica è "preimpostata" la capacità della bat e si verifica quanta "energia" ne viene prelevata.. Tuttavia se la bat raggiunge una tensione PRIMA del previsto, allora si riaggiorna (generalmente in modo INDELEBILE) la capacità disponibile.. che diventa la "nuova" capacità fino al ... successivo degrado... Ecco perchè la capacità max scende inesorabilmente dal 100% iniziale indicato.

Insomma la vera nota dolente (che permane anche con bat + performanti, anche se talune chimiche sono meglio gestibili) sugli scooter E è l'indicazione del "livello carburante"...

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Ecco allora una seconda tabella con ulteriori differenze "salienti".
(NB In rosso i dati + negativi, in verde quelli + positivi)

Descrizione....................................... ..................................ST.............. ................................... SE
Livello carburante nel serbatoio.........................non influisce su prestazioni.............influisce su prestaz.
Rifornimenti parziali (0-15%) "biberonaggio".........................SI....................... ............................SI
Riforn. parziali (0-15%) veloci (5-10 minuti max)................SI.............................................Otten ibile
Riforn. totali (oltre 80%) veloci (5-10 minuti max).................SI................................................ NO
Indicatore livello carb. attendibile (errore entro 10%).........SI<................................................ NO
"Riserva" carburante affidabile/certa.......................................SI................................................ NO ("")


(") Gli scooter al momento in vendita (EU/CH) solitamente non raggiungono questo valore. Tuttavia è tecnicamente possibile ottenere questi valori.
("") Tecnicamente sarebbe possibile con qualche stratagemma

Edited by gattmes - 19/7/2007, 12:31

[gattmes]

Freno motore
(rilascio, ecc.)

Scooter T
una volta che il veicolo è lanciato ad una certa velocità, se viene rilasciato il comando del gas (l'acceleratore...), ovvero si entra in una fase detta “di rilascio”... il veicolo tende, ovviamente, a rallentare.. principalmente per causa degli attriti classici (gomme, cuscinetti, trasmissione, ecc.), compresi quelli aerodinamici.
Tuttavia nella maggior parte dei casi, dove una frizione o equivalente non provvede al distacco del propulsore dal moto delle ruota, si ha un “trascinamento” dello stesso.
La conseguenza è un'ulteriore azione frenante da parte del propulsore stesso che tende quindi a far... decadere più precocemente la velocità.

A cosa è dovuta questa azione frenante del motore?
Ci sono motori e motori.. trasmissioni e trasmissioni (con o senza cambio... sia esso a rapporti fissi o variabili [CVT]...)... insomma casi e casi.
Comunque sia possiamo distinguere due motivi principali.
-Il primo risiede nello trascinamento degli organi meccanici in movimento, sia quelli “principali” (pistoni, bielle, alberi.. valvolismi.. ecc.), sia quelli “secondari” (pompe varie olio, acqua, ecc.) Questo tipo di freno ha una certa “legatura” più o meno proporzionale con la velocità di rotazione... Durante l'erogazione da parte del motore è “trascinato”/”alimentato” da una parte della potenza/forza sviluppata da questo... che quindi è sottratta a quella disponibile/fornibile alla/e ruota/e motrice! In fase di rilascio il motore non è in grado di fornire questa energia (con l'erogazione di carburante del “minimo”.. o addirittura con nessun carburante nei sistemi più evoluti forniti di taglio del minimo [cut-off]). Di conseguenza è prelevata dalla/e ruota/e motrice... come se qui ci fosse appunto un debole freno.
-Circa il secondo possiamo dire che è composto da.. perdite di pompaggio. Il motore infatti assume funzionamenti simili ad un compressore.. esempio nell'omonima fase. Chiaramente c'è una fase dove la miscela (o solo aria nel caso del taglio del minimo) deve essere aspirata.. e questo comporta una fatica.. un lavoro.. che si traduce come un ulteriore freno applicato all'albero motore. Di solito poi si hanno difficilmente motori sprovvisti di valvola a farfalla nel condotto d'aspirazione (cioè tipo iniezione diretta), ovvero si utilizza come comando del gas (acceleratore) proprio una valvola (a farfalla, saracinesca, ecc.) che ostruisce il condotto d'aspirazione, limitando la miscela aspirata e quindi la potenza prodotta dal motore. Ovviamente al regime minimo il condotto e praticamente completamente ostruito.. e le perdite d'aspirazione sono notevoli.
Segue una fase di compressione.. dove la poca aria o miscela viene compressa. Per far ciò occorre una certa forza.. un po come occorre fare quando si soffia in un palloncino per aumentarne la pressione interna e.. gonfiarlo. Questa è un'ulteriore fase di “freno”..
Infine possiamo riconoscere la fase d'espulsione... anche qui per “buttar” fuori l'aria o miscela del cilindro occorre fare un certo sforzo...
Ora dipende poi dal tipo di motore (due, quattro tempi...) il modo come si susseguono... o combinano queste fasi/freni... ma è certo che nella “rotondità” di rotazione vengono viste come un freno più meno continuo che si somma a quello visto in precedenza.

Tal cosa è molto più evidente nei veicoli dotati di cambio a rapporti.... dove uno “scalo” di marcia.. cioè il passaggio da un rapporto più lungo (dove il motore fa un numero di giri più basso ad un certo regime di giri della ruota motrice, quindi velocità del veicolo) ad uno più corto (dove il motore aumenta notevolmente numero di giri rispetto al caso precedente.. e a parità di velocità).. comporta un'azione frenante (freno motore) più incisiva.

Dove è possibile modulare questa azione frenante.. risulta talvolta possibile adeguarla a quella accelerante imposta ad esempio da una discesa più o meno ripida... ottenendo una andatura circa costante, eventualmente con lieve supporto del sistema frenante, con il semplice “rilascio”.

Tutto questo freno motore è comunque un freno DISSIPATIVO... ovvero l'energia “tolta” dalla ruota, in ultima analisi alla velocità/inerzia del veicolo .....viene..... dispersa!

Scooter E
anche su questi se viene rilasciato il comando... dell'acceleratore... con veicolo “lanciato” ad una certa velocità, il mezzo tende a rallentare..
Ritroviamo sempre la causa degli attriti classici e aerodinamici.
Vediamo il motore. Come visto per quello termico possiamo riscontrare pure qua componenti principali e secondari. Circa questi ultimi potremmo ritrovare alcuni organi di raffreddamento, esempio ventole calettate sull'asse...(come parallelo si può vedere quella solita in uso sugli alternatori auto... proprio dietro la puleggia).... su alcuni motori (più in uso automobilistico) pompe meccaniche per il raffreddamento a liquido.. anche se di norma sono pompe elettriche indipendenti... e qualche oggetto simile. Di norma mancano sistemi dedicati alla lubrificazione.
Nei primi ricadono invece cuscinetti (raramente boccole.. se non nei “giocattoli” elettrici).. e talvolta alcuni organi per il funzionamento del motore, quali ad esempio spazzole e collettori presenti su alcuni tipi di motore.. tipicamente quelli DC.... e la cui azione frenante non è proprio trascurabile.
Comunque sia non c'è paragone tra il “freno” presentato da un motore T e quello presentato da un motore E..... si può affermare che, nelle proporzioni delle forze in gioco sul veicolo, normalmente il suo effetto è trascurabile.... al limite comparabile con quello degli attriti classici e sicuramente minore di quelli aerodinamici.

In altre parole, se non si interviene in qualche modo in questa fase, un veicolo E è ...più libero.... rallenta di meno.... e nelle discese bisogna ricorrere ai freni per controllare/stabilizzare la velocità.

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Frenata rigenerativa

Ma è sempre così?
La scelta progettuale cade sempre in altra direzione.. se non vincolata da complicazioni circuitali e/o di costi realizzativi. Sicuramente non è così su veicoli di livello... diciamo... superiore, sia da un punto di vista dimensionale (es autoveicoli), sia qualitativo.... ben fermi i vincoli sopraesposti!
Come è possibile far “frenare” di più un motore E? In genere la cosa è, filosoficamente, molto facile.. in virtù del fatto che le “macchine elettriche” (dove per macchine non intendo auto....) generalmente sono ... reversibili!

Motore elettrico, generatore, alternatore, dinamo, ecc. sono tutti sofismi che si riferiscono ad una stessa macchina elettrica con alcune peculiarità/varianti di funzionamento. In parole più semplici sono la stessa cosa.. funzionante in modo diverso.

Normalmente un motore è un dispositivo che converte una forma d'energia ...diciamo chimica nel caso del motore T., elettrica del caso del mot. E...... in energia meccanica, con un certo rendimento più (E) o meno (T) buono.
Nel caso dei motori elettrici è allora possibile fare il contrario, ovvero prelevare energia meccanica sull'asse, quindi frenarlo... e molto più di quella “naturale” degli organi principali e secondari visti in precedenza... a patto di convertire questo “extra” sottratto in energia elettrica e ....“prelevarla” dai suoi .. diciamo morsetti, “buttandola” in qualche carico. (Non a caso esistono dei veri e propri freni elettrici che talvolta equipaggiano tradizionali TIR o Bus turistici)
Il motore in tal caso prende il nome di generatore.

Il carico può essere dissipativo.... di tipo resistivo generalmente (talvolta lo stesso motore in qualche modo può svolgere il compito.... in certi casi è possibile chiudere “in corto” il generatore)... ma nella maggioranza dei casi è un utilizzatore particolare... la batteria stessa di trazione!
In tal caso non solo è possibile far svolgere la stessa funzione di freno motore a quello elettrico, ma è anche possibile recuperare gran parte di questa energia nella batteria, ricaricandola... invece che dissiparla/disperderla come nel caso del motore termico (come se in quest'ultimo si generasse, invece di consumare, combustibile che.... rifornisce il serbatoio!).

Ma c'è di più. Questa azione frenante è generalmente controllabile a differenza di quella del motore T (nella maggior parte dei casi), soprattutto è possibile aumentarla notevolmente... diciamo a valori non molto diversi dalle potenze gestibili come motore... cosa quasi impensabile su un motore T.
In tal caso allora il motore/generatore può assolve a gran parte della funzione dell'impianto frenante... quanto meno finchè rimane in movimento. È possibile allora progettare veicoli dove i classici freni entrano in funzione solo al di sotto di velocità minime/stazionamento.... oppure per emergenza... o per stabilizzare il veicolo (ABS), ecc.
Dal momento che (generalmente) tutta questa “energia cinetica”/inerzia sottratta e non solo in rilascio, ma anche nelle fasi di frenatura.. è largamente recuperabile nella batteria di trazione.. si tende a parlare di FRENATURA RIGENERATIVA o A RECUPERO.

Non tutti gli scooter E (veicoli) hanno questa funzione per vari motivi.
Queste funzioni comporta una gestione elettronica (controllore/controller) particolare/dedicata. Si va da soluzioni non molto difficili da attuare sui motori in corrente continua DC.. che possiamo considerare come motore ad una sola fase e tra l'altro in corrente continua, fino ad arrivare ad altre più complesse su motori in corrente alternata e plurifase.
Il caso tipico è trifase... ma anche esafase o assimilabili (es motori trifase accoppiati meccanicamente sfasati)... pentafase, ecc. ecc.

Oltre a questa complicazione... lato elettronica... c'è ne è un'altra lato “comando”. Come visto può essere più o meno semplice ottenere il funzionamento come generatore e la funzione frenante in “rilascio”.. ad esempio rilevando la posizione del comando acceleratore. Tuttavia per incrementare l'azione frenante in caso di effettiva intenzione di frenatura del veicolo è necessario qualcosa che la rilevi. Quindi lato comandi si va dal semplice ..diciamo ... interruttore che avvisa la centralina dell'effettivo inizio della fase frenate tramite i soliti comandi preposti (leve/pedali freno)... molte volte coincidente con la funzione ottica degli “STOP”....e generalmente a questo comando asservita... a più sofisticate applicazioni dove si rileva anche l'entità di pressione del pedale/leva stessa di comando (per esempio tramite potenziometri simili a quelli in uso per l'acceleratore... o a sensori di pressione meccanici o fluido-dinamici). Lato elettronica comporta una ulteriore piccola complicazione di controllo nei parametri di funzionamento della centralina... partendo da una situazione con due parametri prefissati nel caso più semplice (1 rilascio – 2 frenata)... fino a un po più complesso sistema proporzionale.
Per completezza c'è da dire che tanto è rilegato il compito a questo sistema di assolvere alla funzione principale frenante.. tanto più va a incidere sulla sicurezza del veicolo... con ripercussioni sulla sua effettiva implementazione (affidabilità del sistema, casistica di guasto, sistemi d'emergenza, ecc.)...e non ultimo in ambito omologativo/normativo!

Ricapitolando possiamo generalmente distinguere:
A) Veicoli con assenza totale di frenatura a recupero
B) Veicoli con lieve frenatura a recupero fisso al solo rilascio
C) Veicoli con due (solitamente) livelli di frenatura a recupero fissi per rilascio e frenatura
D) Veicoli con frenata rigenerativa totale (valore fisso in rilascio e proporzionale in fase di frenata)

Lato "guidabilità"/comportamentale solo A presenta differenze rispetto alla versione termica.

Dovrebbe essere chiaro che più aumenta la “finezza” del sistema.. tanta più energia è generalmente recuperabile... e che tutto questo recupero si traduce in una estensione dell'autonomia del veicolo da una parte ... ma soprattutto da una livellazione di consumi rispetto a condizioni di guida particolari dall'altra, quali la classica guida “fermati e parti” (stop&go) tipicamente cittadina... e quella salita/discesa relativa a percorsi non pianeggianti.
Per correttezza va aggiunto che nel conto occorre mettere anche la “parte” della batteria.... e cioè quanto questa sia poi efficiente “di suo”... ovvero in pratica quanto sia l'effettiva energia accumulabile in funzione di quella fornita di “ricarica”... e questo dipende dal tipo di batteria ... più pesantemente dalla chimica di base (piombo, nichel, litio...)

Chiaramente.. e per quanto riguarda gli scooters la differenza tra A e B può essere non così netta in termini realistici. Infatti uno scooter con motore DC e frenatura in rilascio (non molto alta come frenatura, quindi come recupero) può si recuperare dell'energia rispetto ad uno dotato di motore AC ma sprovvisto di questa funzione, tuttavia il motore DC potrebbe avere (sicuramente avrà) un rendimento inferiore (vedi attrito spazzole/collettore, perdite di commutazione .. e fasatura di commutazione fissa in quanto meccanica) rispetto quello AC... la scelta potrebbe allora essere dettata sicuramente dal contesto d'utilizzo (città, zone collinari)... e poi da altri fattori (economico, ecc.)
Viceversa i modelli B e D impattano generalmente abbondantemente sull'autonomia del veicolo (non dimenticando poi la valutazione in funzione del tipo di batteria!)

[edi_thc]

Frenata rigenerativa

non mi è chiaro il ritorno di energia in frenata dai motori elettrici trifase o AC

[gattmes]

Questo è un dettaglio più elettrotecnico/elettronico (e molto tecnico)... sposto a breve in zona "manualistica/elettronica", dove è più opportuno... e dove dovrebbe avere più visibilità per le persone "edotte" sul tema..
..intanto consiglio una lettura "li" delle sezioni con etichetta 4 (e sub-divisioni: a..b...c...ecc.)

[Lucamax]

Mi permetto di fare due notazioni .
La prima , non c'è nessun accenno alla perdita di autonomia per lo scooter elettrico quando questo è stoccato ed utilizzato con le basse temperature ambientali visto che il ricovero di mezzi a motore in locali riscaldati è vietato in molte regioni italiane.

Secondo quando parli di "Costo energetico a km.." , non mi è chiaro cosa intendi.
Se calcolato al netto delle accise, che per i carburanti sono del 64% circa oppure no.

Inoltre biosgnerebbe anche aggiungere che i veicoli elettrici hanno una efficienza minore a causa della massa delle batterie che risulta essere una zavorra motivo per il quale non ci sono aereomobili di linea elettrici.