Archivio | gennaio, 2018

Airbag, ABS, servosterzo e servizi accessori: servono nelle minicar?

28 Gen

Sistemi accessori

Servofreno, servosterzo, aria condizionata, riscaldamento, ABS e airbag  sono gli “accessori più necessari” in un’auto, tanto che 5 su 6 li diamo ormai per scontati su qualunque auto.

Ma le minicar NON sono auto, ma quadricicli che pesano meno della metà di un’auto e che vanno alla metà della sua velocità: ciò rende meno critica l’assenza di servofreno, servosterzo, ABS e airbag.

 

Riscaldamento

Il riscaldamento è sempre esistito in qualunque auto (a benzina) fin dai primordi… ma semplicemente perchè sulle auto a benzina è “tecnicamente obbligatorio” produrre calore (il 75% dei soldi che mettete nel serbatoio diventa calore senza minimamente “spingere” la macchina!): si  tratta solo di decidere se buttarlo tutto via o tenersene un po’; su un’auto elettrica, invece, il calore va appositamente “fabbricato”.

Aria  condizionata

Il freddo va espressamente “fabbricato” sia sulle auto a benzina che elettriche, quindi, in genere, è un’optional nelle auto e non esiste nelle minicar.

 

Servofreno

Anche se non ce ne accorgiamo, è montato ormai su tutte le auto (tranne per chi va ancora in giro col cinquino della nonna… 🙂  ). Ma è alimentato da una pompa elettrica, quindi consuma energia, quindi quasi nessuna minicar lo monta.

 

Servosterzo

Electric Power Steering o EPS in inglese, come il servofreno è ormai montato su tutte le auto ormai; ma su una minicar che pesa la metà di un’auto non è indispensabile montarlo.

 

Airbag e ABS

Le auto pesano 1000-1500 kg e vanno a 130 km/h.

Le minicar pesano 500-600 kg e vanno a 80 km/h o meno.

In  termini di  formule:

  • un’auto da 1500 kg che viaggia a 130 km/h possiede un’energia (cinetica) di circa 1.000.000 di Joule (280 Wh); dissiparla fermandosi in un secondo (contro un muro) significa generare una potenza istantanea di 1 Megawatt, mentre per fermarsi, tramite i freni, in 10 secondi (da 130 km/h a zero) significa dissipare 100 kW. Schiantarsi a 130 km/h equivale a cadere dal 22mo piano.
  • una minicar da 600 kg che viaggia a 90 km/h ha un’energia di circa 190.000 Joule (50 Wh); la potenza istantanea in caso di urto o frenata è di 180 kW e 18 kW. Schiantarsi a 90 km/h equivale a cadere dall’11mo piano.
  • una minicar che viaggia a 50 km/h non arriva a 60.000 (17 Wh);  i valori di potenza in arresto in questo caso sono 60 kW e 6 kW. Schiantarsi a 50 km/h equivale a cadere dal terzo piano.

Questo è il motivo per cui le minicar in genere non montano i costosi airbag e ABS.

Questa macabra tabella mostra il “piano equivalente di caduta da un edificio” corrispondente alle varie velocità a cui ci si può schiantare…

km/h piano
50 3
60 5
80 8
90 11
130 22

Diciamo quindi che per minicar che viaggiano fino a 60 km/h, al limite si può anche fare a meno dell’airbag, anche se cadere dal quinto piano non è che sia proprio uno spasso…

Per quanto riguarda l’ABS e il servofreno: la forza da applicare a un’auto per fermarla in un certo spazio S quando sta andando a una certa velocità V è pari a:

F =  E/S

Dove E è l’energia cinetica, pari a 0.5 * m* V^2 , dove “m” è la massa del veicolo.

Questa tabella mostra la forza necessaria a fermare in 10 metri di spazio minicar e auto:

km/h kg Forza (N) Forza-peso (kg)
50 600            5.787            579
60 600            8.333            833
80 600          14.815         1.481
90 600          18.750         1.875
130 1500          97.801         9.780

Cioè per arrestare una minicar che va a 50 km/h bisogna applicare una forza equivalente di 579 kg, mentre per un’auto a 130 servono quasi 10 tonnellate di forza-peso (quasi 20 volte di più).

Non so a quanto equivalga ognuno di questi valori in termini di forza da applicare sul pedale del  freno, ma il rapporto tra questi numeri dovrebbe essere lineare, cioè la forza da applicare sul pedale di una macchina che va a 130 all’ora dovrebbe essere 20 volte quella necessaria a fermare una minicar che va a 50; di qui il fatto che sui quadricicli leggeri il servofreno non è indispensabile, mentre per quelli pesanti, che vanno a 80-90 all’ora, già se ne può sentire la necessità, visto che la forza frenante richiesta è  circa il triplo rispetto ai quadricicli leggeri.

Per sapere se e quando è necessario l’ABS, bisogna sapere qual è la forza di attrito statico delle ruote quando l’auto è in movimento, perchè le ruote iniziano a slittare, in frenata, quando la forza frenante applicata/necessaria supera quella dell’attrito statico.

Per una minicar si 600 kg la forza di attrito statico con l’asfalto è di circa 4000-5000 N (considerando un  coefficiente di attrito con l’asfalto di 0,7); per un’auto di 1500 kg è di circa 10.000 N. Estendiamo la tabella di prima con questi valori:

km/h kg Forza (N) Forza-peso (kg) Attrito statico (N)
50 500            4.823           482 3434
60 600            8.333            833 4120
80 600          14.815         1.481 4120
90 600          18.750         1.875 4120
130 1500          97.801         9.780 10301

Vediamo quindi che per un quadriciclo leggero la forza di arresto e quella di attrito sono simili, il  che significa che non serve l’ausilio dell’ABS per fermarsi; ma quando la forza di arresto necessaria diventa il doppio di quella di attrito, significa che o ci servirà il doppio dello spazio per fermarci, oppure ci servirà l’ABS per fermarci nello stesso spazio.

 

Disamina storico/tecnica della minicar GreenGo Icar0

27 Gen

La Icar0 (con lo zero finale) o Icaro (con la o finale, … ma su questo blog zero e lettera “O” sono identiche…) ha una lunga storia alle spalle.

Nasce nel 2006 in Toscana, come idea dell’ex ingegnere Fiat Alfredo Bacci e dell’ex responsabile marketing di Piaggio Ettore Chimenti, ma è fabbricata in Cina dal “Xyndayang Group” e poi re-importata  e poi “marchiata” come GreenGo (marchio creato da la Generplus spa di Livorno, Edi Srl di Pontedera, e Sce di Modena), nonchè offerta in carsharing in Italia da CS Group sotto il brand “Sharen’go”. ( http://tg24.sky.it/tecnologia/2017/11/14/auto-elettriche-under-18.html )

Sharen’go è nata a Milano il 22/6/2015, è arrivato poi a firenze il 14/10/2015, il 18/2/2016 a Roma e il 7/5/2017 a Modena. ( http://www.fondazionemilano.eu/sites/all/files/convenzione_sharengo.pdf )

La Icaro viene presentata la prima volta al motorshow di Bologna nel 2012.

Fabbricata inizialmente dalla Zotye, presumibilmente con nome “E-20” (da non confondere con la  E-200 ,più simile alla Smart), in seguito è divenuta di proprietà della Zhidou (anche se probabilmente la Zotye ha continuato a costruirne una sua versione); la Zhidou l’ha prodotta dal 2015 al 2017 in vari modelli (D1, D2, D2S), quando poi il marchio pare sia passato alla Geely, una grossa industria automotive cinese, che sta per uscire col modello D3.

Pare poi che nel 2017 la ditta cinese cui era stata commissionata la fabbricazione della icaro, visto il successo di vendite abbia deciso di contro-comprarsi la CS Group che gliel’aveva commissionata, e di muoversi per cercare di costruire in Italia, in provincia di Livorno, uno stabilimento per iniziare la produzione in Italia di nuove icaro a partire dal 2019 (fonte).

Quindi, riassumendo:

  • 1970: Nasce la “C.S. – Convertitori Statici”, futura C.S. Group, proprietaria del marchio GreenGo.
  • 1978: Nasce SCE (ditta di elettronica per l’automazione)
  • 2001: Nasce la Xin Da Yang
  • 2002: nasce Etheria (o Eteria), futura ditta costruttrice del sistema di telemetria di bordo
  • 2004: SCE acquisisce Eteria
  • 2007: nascita progetto Icaro a Livorno, da ditta italiana CS Group
  • 2009: primo prototipo di Icaro sottoposta a procedura di omologazione europea; nasce la GreenGo
  • 2011:   Shandong Xindayang Electric Vehicle Co.,Ltd  acquisita da  Xindayang Machine & Electrical Group Co.,Ltd
  • 2012: icaro riceve marchio CE; presentata al motorshow di Bologna
  • 2013: inizio cooperazione Xindayang/Zotye; prodotte 2000 ZD-H1, 300 inviate in Italia
  • 2014: Nasce Sharen’go a Pisa, Inizio produzione modello ZD-D1
  • 2015:  CS Group acquisita da Xyndayang Group, già compartecipata con Gleey e GSR Ventures
  • 2017: Modello D2
  • 2018: Modello D3
  • 2019: produzione in italia?

 

 

Zotye, Zhidou e Geely sono tra le prime 20 in classifica di vendite di auto elettriche nel mondo a luglio 2017, con Zhidou subito dietro alla Renault e Zotye prima della Ford:

Nello specifico, il modello D2 dela Zhidou è al quinto posto in classifica di vendite, subito dopo le varie Tesla, e prima di Renault Zoe e BMW i3:

 

( http://ev-sales.blogspot.it/2017/07/ )

I primissimi modelli di Icar0 erano i classici quadricicli leggeri al piombo da 4kW, con prestazioni mediocri, ma il mezzo si è evoluto negli anni, passando dal piombo al litio, e dai 4 kW iniziali a 6, poi a 9 e ora a 15, e così pure la velocità massima è passata dagli iniziali 45 km/h a 50, 60, 80, poi 90 e infine 100 km/h per la D3.

La GreenGo non è molto chiara sugli allestimenti dei modelli che vende, come pure i suoi rivenditori, ma scartabellando su siti e forum cinesi sono arrivato a scoprire questi modelli:

Zotye E20 (2013), poi divenuta ZhiDou ZD-H1 (2013):

  • 9 kW continui
  • 18 kW di picco
  • 670 kg di peso
  • 13-26 W/kg
  • Omologazione: e13*2002/24*0577*03

Zhidou ZD311A (litio, 6/12 kW)

Zhidou ZD311D (piombo, 4/8 kW o 5/10kW)

Zhidou D1: (Dati ignoti)

Zhidou D2 (2015):

  • Stessi dati della H1, ma disponibile anche versione da 15 kW continui e 30 kW di picco con batterie NMC invece che LiFePO4.

 

 

Questo grafico mostra le vendite della Zotye/Zhidou/icaro in Cina in questi anni:

Ovviamente si vede il “crollo” della Zotye a causa del passaggio di consegne alla Zhidou. Ancora non si sa come chiamerà o ha chiamato questa auto la Geely, quindi non so dove trovare i dati per il 2017.

Hardware

Motore e centralina

Questi dovrebbero essere i motori montati sui vari modelli di icar0, prodotti dalla cinese Deyang Electronics:

Questa dovrebbe essere la nomenclatura di targa dei motori:

XDYBL/a-bbbb-cc

  • a = Potenza nominale (rated power, kW)
  • bbbb = rpm limite
  • cc = tensione (V)

Per esempio un XDYBL-15-5000-72 sarebbe il modello con dati nominali: potenza 15 kW, rpm 5000, tensione 72V

Queste potrebbero quindi essere le centraline delle icaro. Una icaro da 6/12kW avrebbe quindi forse una centralina da 200/500A, cioè potenzialmente da 14-36 kW; il motore 6/12 però in ogni caso non può tollerare correnti superiori a 91A, quindi c’è poco da “overcloccare”… (91*72=6552W); però è anche vero che 72V sono nominali, ma una batteria al litio da 72V ha 24 celle, quindi una tensione massima di 3,3×24 = 79V

Potenza e velocità massima teoriche

Partendo dalla larghezza e altezza (1540 e 1545 mm) della icaro e togliendo l’altezza del fondo da terra  si potrebbe ipotizzare un’area frontale di 1.54×1.53 = 2,35 m2; se poi la icaro avesse il Cx della Twizy (0,54), secondo questi calcoli necessiterebbe di poco più di 12 kW per andare a 90 all’ora; ma la Twizy è molto più bitorzoluta della icaro, che quindi ha sicuramente Cx minore; se ipotizziamo che sia 0,4, per arrivare a 90 km/h bastano poco più di 9 kW.

 

Accelerazione teorica

Per quanto riguarda l’accelerazione, questi sono i dati della mia vecchia auto diesel:

Le varie icaro hanno queste potenze nominali e di picco (tra parentesi) e rapporti potenza/peso (nominale e di picco):

  • ZD311D (piombo, 4/8): 5/11  (Potenza nominale 4kW, picco 8 kW, peso/potenza = 5W/kg nominali, 11 W/kg di picco)
  • ZD311D (piombo, 5/10): 7/13
  • ZD311A (LiFePO4, 6/12): 9/18
  • ZD-H1 (LiFePO4, 9/18): 13/27
  • ZD-D1: ???
  • ZD-D2 72V(LiFePO4, 9/18):  13/27
  • ZD-D2 144V(Li-NMC, 9/18): ???
  • ZD-D2S (Litio, 15/30):  ???
  • ZD-D3 (Litio, 15/30): ???

 

Da non dimenticare che la icaro NON arriva a 100 km/h ma a varie velocità secondo il modello:

  • ZD311D (piombo, 4/8):  45 km/h
  • ZD311D (piombo, 5/10): 50 km/h
  • ZD311A (LiFePO4, 6/12): 60 km/h
  • ZD-H1 (LiFePO4, 9/18): 80 km/h
  • ZD-D1: ???
  • ZD-D2 (LiFePO4, 72V):  85  km/h
  • ZD-D2 (Li-NMC, 144V): ???
  • ZD-D2S (Litio, 15/30):  90 km/h
  • ZD-D3 (Litio, 15/30): 100 km/h

Inoltre la curva di accelerazione è esponenziale, quindi se per arrivare da 0 a 100 un mezzo impiega 15 secondi, NON vuol dire che per arrivare da 0 a 50 ne impiega 7,5, ma circa 4 o 5, cioè si può ipotizzare che la mia Fiesta con rapporto potenza/peso di 45 W/kg vada da 0 a 50 km/h in 4 secondi; potrebbe essere più o meno simile a questa (che in realtà è di una moto):

Come si vede, se per arrivare a 168,8 km/h servono 13,1 secondi, in metà tempo non si arriva a metà velocità (84,4) ma a 125 km/h; per arrivare a 50 km/h ci mette 2 secondi; la mia Fiesta ci mette 15,5 secondi invece che 13,1 per arrivre a 160 km/h, quindi probabilmente per arrivare a 50 km/h ne impiega 3.

Si può provare a scalare questa curva per le varie versioni della icaro, tanto “più o meno” queste curve hanno sempre lo stesso andamento, ma cambia la “velocità terminale” o “velocità limite” da un veicolo all’altro:

A occhio e croce, quindi, i tempi 0-50 dei vari modelli (cioè in sostanza la ripresa) potrebbero essere questi:

  • ZD311D (piombo, 4/8): 29s
  • ZD311D (piombo, 5/10): 25 s
  • ZD311A (LiFePO4, 6/12): 10 s
  • ZD-H1 (LiFePO4, 9/18): 7 s
  • ZD-D1: ???
  • ZD-D2 72V(LiFePO4, 9/18): 6 s
  • ZD-D2 144V(Li-NMC, 9/18): ???
  • ZD-D2S (Litio, 15/30):  ???
  • ZD-D3 (Litio, 15/30): 7s (200 kg in più)

Sono risultati molto empirici e approssimativi, però so per esperienza che almeno quelli per le versioni al piombo sono tristemente realistici (ho provato una Birò, una Ingaeta G1  una Start Lab Open Street); per le minicar al litio, ricordo tempo fa di aver misurato circa 6 secondi da 0 a 50 per la Twizy, quindi i valori qui sopra sono plausibili. La D3 da 15kW/30kW che pesa 870 kg invece che 670 (sarà a 4 posti?!?) viene data per 0-50 in 7s.

Sistemi accessori

Servofreno, servosterzo, aria condizionata, riscaldamento, ABS e airbag  sono gli “accessori più necessari” in un’auto, tanto che 5 su 6 li diamo ormai per scontati su qualunque auto.

Ma queste NON sono auto, ma quadricicli che pesano meno della metà di un’auto e che vanno alla metà della sua velocità: ciò rende meno critica l’assenza di servofreno, servosterzo, ABS e airbag.

Sto lavorando a una tabella che riassume le dotazioni dei vari modelli di icaro; nel frattempo, ecco qualche spiegazione tecnica.