Una bici elettrica senza catena di trasmissione? La soluzione di Schaeffler

02 Settembre 2021 59

Il mercato delle bici elettriche è sempre più dinamico e diverse aziende stanno lanciando prodotti e soluzioni tecniche decisamente interessanti. La tedesca Schaeffler, per esempio, ha svelato un nuovo ed innovativo sistema di azionamento per le eBike che fa a meno della tradizionale catena. Si chiama Schaeffler Free Drive ed è basato su di un generatore collocato sul movimento centrale della bici. Questa soluzione è presente ad Eurobike 2021 che si sta svolgendo in Germania.

COME FUNZIONA?

Questa particolarissima trasmissione senza catena "bike-by-wire" è stata sviluppata in collaborazione con Heinzmann. Secondo quanto spiegato dal costruttore, il generatore collocato sul movimento centrale della bici (offre una costante resistenza alla pedalata) converte l'energia meccanica della pedalata in energia elettrica. Tale energia viene poi inviata al motore collocato sul mozzo della ruota posteriore dove viene riconvertita in energia meccanica per far avanzare la bici. In questo modo è possibile fare a meno della classica trasmissione a catena o a cinghia.

Il generatore è in grado di variare la resistenza dei pedali in base al rapporto selezionato. Se il ciclista genera più energia di quanto necessario, tale energia sarà utilizzata per ricaricare la batteria della bici. Energia che potrà essere utilizzata in seguito (quindi, pedalando si ricarica, anche se parzialmente, l'accumulatore). Il motore posteriore dispone anche di un sistema di frenata rigenerativa che aiuta la ricarica della batteria. Questa unità dispone di una potenza di 250 W, in linea con le normative europee. L'intero sistema dialoga attraverso un sistema CAN.


Questa soluzione potrebbe risultare complessa per le normali eBike ma ben si adatta ai modelli non convenzionali come le bici cargo con 3 o 4 ruote. In questi modelli, i costruttori non dovrebbero più essere costretti a realizzare complesse trasmissioni tradizionali. Potrebbero avere, inoltre, maggiore libertà nel progettare i loro veicoli.

Tuttavia, tale soluzione ha anche uno svantaggio come racconta Electrek che ha avuto modo di parlare con un rappresentate di Schaeffler. Il sistema è circa il 5% meno efficiente di uno tradizionale con la classica catena. "Questo significa che il ciclista avrebbe bisogno di una batteria più grande del 5% per ottenere la stessa distanza oppure che disporrà di un'autonomia inferiore del 5% rispetto alla stessa bici con trasmissione a catena".

Tuttavia, secondo quanto spiegato, l'efficienza non era l'obiettivo del progetto. Il limite è compensato dalla maggiore libertà di progettazione che potrebbe permettere ai costruttori di realizzare modelli interessanti.


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Commenti

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tincool59

No invece! Credi che a batteria scarica devi spingere la bicicletta?
Non funziona così un sistema "ibrido".

Con batteria scarica, dovrai fornire più energia, ma puoi ancora far andare il motore. Anche in questo caso, lo dice: devi pedalare perdendo 5% di energia. Ovvero pedali con 5% in più di forza.

Non rimani a piedi.

Seraph84

Peccato che, nel mondo reale, tra perdite varie e differenze di efficienza tra "dinamo" e motore, le tue gambe dovrebbero produrre ben più di 100w per far muovere un motore che consuma così...nella pratica, anche pedalando, la batteria tenderà a scaricarsi

Seraph84

chiaro che si...ma nel mondo reale, il rendimento della "dinamo" collegata al pedali non potrà "quasi mai" essere superiore al consumo del motore, pertanto la batteria tenderà a scaricarsi col passare dei km, anche con pedalata continua...si allunga un pò la percorrenza ma non si arriva all'infinito, ergo il rischio di rimanere a piedi c'è

sì, sembra che siete nati ieri...
Penso che ormai, sapere come funziona una dinamo collegata ad un motore e non una lampadina, dovrebbero saperlo tutti quanti.

No, si parla di caricare una batteria e di usare l'energia per alimentare un motore e già andate in panico e non capite più come sia possibile!

Sistemi usati ormai da 20 anni! Ora lo si usa per una bicicletta e quindi non sapete più come sia possibile caricare una batteria tramite dinamo?

italba

Mettiamo che tu stai pedalando e l'alternatore collegato ai pedali generi 100 Watt.
Mettiamo che il motore che spinge la ruota posteriore assorba 100 Watt.
A questo punto la batteria è come se non esistesse, quello che tu generi pedalando finisce alla ruota che stai spingendo, esattamente come se invece di alternatore - elettronica di controllo - motore elettrico ci fossero corona - catena - pignone.

Renderà sicuramente di meno, probabilmente il 5% meno che c'è scritto nell'articolo è un po' ottimistico, ma non tantissimo meno: Motori elettrici ed alternatori hanno un rendimento altissimo e la trasmissione a catena non rende il 100%

Starelse X

potrebbe essere un colpo di genio.
Tu pedali sempre alla stessa andatura sia in montagna che in discesa,
quasi come fossi su una cyclette.
lei va all'andatura dettata da un accelleratore.
quasi diventa una moto elettrica con ricarica a pedali.

Seraph84

...scusa ma, SENZA la catena che collega pedali e ruota, cosa pensi che faccia girare la ruota se non la batteria?? la batteria in questo caso si ricarica solo se fai una discesa, ma se il motore deve far girare la ruota, usa sempre energia e la batteria non si ricarica mai...

Seraph84

...ma l'hai letto l'articolo?

Super Mario Bertozzini

A me sembra anche quasi poco onestamente, bisogna considerare il rendimento del generatore sui pedali, il rendimento del motore posteriore e le inefficienze dovute al riduttore (immagino epicicloidale) tra motore e ruota.
È vero che il sistema di trasmissione con la catena non è dei più efficienti.

goghicche

Come dicevo sotto a Frug, la mia precisazione è in riferimento alla domanda posta da GeneralZod, che, anche se non chiarissima, considerando l'articolo in cui è posta, mi fa escludere che si riferisse alla tipologia adottata dalla I3, dove l'unità termica potrebbe stare spenta per tutta la vita del veicolo, visto che dispone di una batteria ricaricabile.
In questo articolo, la bici non avanza se non si pedala.
Schaeffler è un grosso fornitore "automotive", produce per FCA (ora Stellantis) il sistema Multiair.

Si vero, però considera che la capacità di ricarica ha un limite, se la discesa supera una certa pendenza poi energia comincia ad essere troppa e viene sprecata perché non puoi buttarne più di tanta nella batteria.
Per le piccole discese con poca pendenza hai ragione.

BlackLagoon

Mi permetto di dare la mia spiegazione aggiuntiva sulla differenza fra i due sistemi di alimentazione (ibrido-serie vs range extender).

In entrambi i casi c'è un disaccoppiamento tra il motore termico ed il movimento delle ruote dato che l'unico motore che muove l'auto è quello elettrico che prende energia dalle batterie.

Nel caso ibrido-serie, semplicemente, hai un accumulatore piccolo e fin tanto hai benza l'auto è in grado di muoversi.

Nel caso range-extender, come il nome lascia intuire, l'accumulatore ha dimensioni più importanti e permette un buon grado di autonomia in modalità solo elettrica. La parte termica serve solo ad "estendere" il range di funzionamento, tant'è che ad esempio in California, per legge, una RE può al massimo raddoppiare l'autonomia di una vettura ibrida.

goghicche

Io della sua domanda posta in questo articolo, intuisco una configurazione "ibrido-serie", e non quella della I3, dove il termico potresti non accenderlo mai per tutta la vita del veicolo, visto che dispone di una batteria ricaricabile tramite la rete elettrica.

Funzionano così le ibride da oltre 20 anni.

Non sai come funzionano?

Frug

Intendevo dire che, da quello che ho intuito dalla domanda iniziale, la grossa differenza è se il motore partecipa alla trazione (con tutte le sue varianti) o la macchina è mossa solo dal motore elettrico e il termico funge solo da generatore (con tutte le sue varianti).

Roberto

Sì ma se pedali nel frattempo, magari dai un boost di ricarica

goghicche

Si, esatto, si differenziano tutti, alcuni anche a livello commerciale, altri tra gli "addetti ai lavori".
Una tecnologia come quella della I3, è detta "Range Extender Vehicle (E-REV)".
Una come questa dell'articolo, in cui se non pedali non vai avanti, applicata al mondo automotive, si chiama "ibrido-serie", non la trovi pubblicizzata a livello commerciale, la usa per esempio la Nissan ( https://www.autotecnica.org/e-power-ibrido-secondo-nissan-arriva-in-europa/ ), ed è differente dal classico ibrido Toyota che è un "ibrido-parallelo".

https://insideevs.it/features/386730/auto-ibride-funzionamento/

Giovanni Giorgi

Allora meglio l'ibrido toyota, dove la parte elettrica fa da cambio e non tutta l'energia deve essere convertita in elettrico prima di arrivare alle ruote

Hai letto? Non serve, c'è la frenata rigenerativa.

Frug

E di grazia, è un motore termico, che funziona da generatore per ricaricare le batterie... Altrimenti differenziamo anche ibrido, ibrido plug-in, mild-hybrid...

Point

il 5% è tanto. Considera che le efficienze delle bici moderne arrivano al 97% (mono marcia).

goghicche

No, la I3 ha un range extender, quello che dice lui è un sistema che si chiama "ibrido-serie", come quello della Nissan Note.

goghicche

Si chiama "ibrido-serie", un esempio è quello della Nissan Note.

zzzz

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ASpIDe2 PIdeAS2

Io sono pronto per il petomotore

Andrea1234567

Ok, ho inteso male io il tuo messaggio, pensavo che intendessi che se pedali la batteria si carica e ti aiuta anche con la pedalata assistita.
Devi comunque fare piú fatica della bici elettrica a catena a causa della minore efficienza.

R_mzz
loscalpello

GM Volt, in Europa Opel Ampera.
In effetti il concetto di extended range, per un veicolo elettrico, a mio avviso andrebbe riconsiderato.
Sarebbe possibile realizzare veicoli elettrici a lunga autonomia, con pacchi batteria compatti.

italba

Spiega perché, genialone: Ovviamente una trasmissione meccanica sarebbe più efficiente e leggera, ma se riesci a generare con la tua pedalata la stessa identica energia che serve per far avanzare la bicicletta, tenuto conto del rendimento, la batteria non la scarichi proprio

Leonardo

In determinate applicazioni dove la catena cinematica è molto lunga in effetti può essere interessante, vedi bici reclinate o mezzi particolari

Andrea1234567

Qualche fisico si sta rivoltando nella tomba leggendo questo commento

rsMkII

Sei particolarmente lento a scrivere, ma non è una critica, perchè questo messaggio te lo sto scrivendo in 2 ore nette.

rsMkII

Allora, tu pedali per dirgli di accelerare, tutto gestito da una centralina. A sto punto, a parte motivi di omologazione, cosa cambia davvero rispetto a un motorino elettrico con acceleratore?

lucas

Interessante anche poter ricaricare la batteria in discesa con una resistenza alla pedalata da salita..

Surak 2.04

Boh, mi sembra strano che sia più inefficiente solo del 5% (poi presumo ci vada aggiunta anche la maggiore inefficienza del motore elettrico, rispetto ad un sistema a catena, e il maggiore peso) . Sarà calcolato in base ad una situazione ideale con il ciclista professionista che pedala come un dannato.
Sarebbe interessante una prova su pista a sola pedalata (quindi con la batteria presente ma staccata) rispetto ad una bici media classica di uguale misura.
Teoricamente la bici dovrebbe andare solo di "dinamo" (la batteria dovrebbe servire se si pedala meno, si hanno salite, ecc) e quindi avresti un confronto veritiero.
Da un punto di vista legale, non dovrebbero esserci problemi (a meno di selettori di sola batteria) dato che anche se non c'è la catena, devi pedalare per andare avanti

Sheldon Cooper

Ho risparmiato 2 secondi scrivendo è

Frug

Ce ne sono molte così.
Anche la BMW i3 è nata così: solo elettrico o in optional il termico che funge da generatore.

italba

Così quando finisci la carica spingi?

italba

Dipende da quanto vai veloce e da quanto pedali

Zhaowei Ji

Se, da capire quanto si riesce a generare.

Zhaowei Ji

Basterebbe anche un consumo minore del motore rispetto a quello generato, diciamo in piano. In salita si usa quello in eccesso...ma non credo si riesca a generare più di quello che si consuma in questo caso.

Frank

No, non hai capito !
Non è un interruttore, ma un alternatore.
Pedalando produci elettricità che con un cavo mandi al motore nella ruota posteriore

Maurob

Molto molto interessante, magari vedremo bici 2x2!

Maurob

Se è vero quelle che dicono ci fai gli stessi km delle normali ebike, quindi da 40 a 100 a seconda della batteria. Inoltre rimani nei limiti della normativa.

Maurob

Sì, ed anche BMW con i3. Honda però è l'unica che fa grandi numeri... Basta vedere che Jazz ha solo questo tipo di powertrain, insieme ad altro modelli da grandi numeri come CHR.

GeneralZod

Sarebbe così se il consumo del motore elettrico fosse costante. Ma ci sono le salite, il vento, le buche ecc.

GeneralZod

Se pedalando vai in pareggio non scarichi la batteria. E se vai in perdita comunque la scaricherai molto più lentamente.

Zhaowei Ji

Auguri...fosse così non servirebbe una batteria da ricaricare.

GeneralZod

Anche Opel stava perseguendo una strada simile con Ampera se ben ricordo.

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