Motore a 36 V o 48 V: cosa cambia?
La Specialized Turbo Levo SL (e prima ancora la Turbo Creo SL da strada-gravel) è stata la e-Mtb che ha portato alla ribalta questo differente valore di voltaggio, introducendo una serie di cambiamenti (e spesso anche di migliorie) che vale la pena approfondire.
Per entrare più nel dettaglio abbiamo chiesto supporto anche a Ledo Zamparella, responsabile del reparto tecnico delle bici a pedalata assistita di Specialized Italia.
Abbiamo preso l’esempio delle e-Mtb della casa di Morgan Hill per avere un confronto tra modelli prodotti dallo stesso brand (Turbo Levo e Turbo Levo SL).
Una delle differenze è, come dicevamo, la scelta dell’insieme batterie/motore a 36 V o 48 V, ma va segnalato che ci sono anche altri marchi che stanno utilizzando soluzioni simili per le “e-Mtb leggere”: ad esempio, Forestal con la Siryon utilizza un sistema batteria/motore a 51 V!
E’ un discorso generale che per l’occasione affronteremo in casa Specialized, ma prima di capire cosa cambia occorre fare delle precisazioni.
LE CARATTERISTICHE DA TENERE A MENTE
Le batterie hanno delle caratteristiche fondamentali che bisogna tenere presente se si vuole capire bene le differenze concettuali fra i sistemi a 36 V e quelli a 48 V:
– Tensione nominale (Volt)
– Ampere/Ora (Ah)
– Capacità (Wh)
– Misure geometriche
Le batterie sono costituite da un insieme di celle elementari, elettricamente collegate l’una all’altra in serie o in parallelo, per raggiungere il valore desiderato di tensione (Volt) e corrente (Ampere).
Entrambi si riferiscono alla capacità della batteria.
Più alti sono questi valori, maggiore è l’autonomia della batteria, ma anche le sue dimensioni e il suo costo.
Un metodo semplice per spiegarlo è che gli Ah (ampere/ora) sono simili al serbatoio del carburante di un’auto, ma per una e-bike per avere la capacità in Wh si ricorre ad una formula semplice.
Ad esempio, per una batteria da e-bike “standard”: Tensione (36 V) × Corrente (15 Ah) = 540 Wh
Collegando gli elementi in serie (il polo positivo con il polo negativo) si aumenta la tensione (cioè i Volt).
La tensione totale è la somma delle tensioni di ogni elemento.
Nell’esempio della figura in basso la tensione totale di due batterie da 12 V collegate in serie è 24 V.
Collegando gli elementi in parallelo (polo positivo con polo positivo, negativo con negativo) si aumenta la capacità.
Combinando i due metodi si possono fare tutte le combinazioni di tensione e capacità.
Gli elementi della figura in basso sono orizzontalmente collegati in serie.
I due pacchi risultanti sono stati collegati (verticalmente) in parallelo.
Ci sono diversi tipi di celle elementari che compongono le batterie delle nostre e-Mtb, ma questo è un discorso che affronteremo in un secondo momento…
IL PROGETTO E L’INTEGRAZIONE
Per ottenere un prodotto come la Turbo Levo SL, Specialized non si è affidata a componentistica stock, ma ha deciso di sviluppare tutto in casa, a partire dal motore.
Sono proprio questi fattori che si ritrovano nella Turbo Levo SL perché Specialized ha scelto la strada di un motore piccolo e leggero, con valori di coppia inferiori rispetto alle e-Mtb classiche, che potesse garantire però risparmio di peso, design pulito e facilità di pedalata anche ad assistenza disattivata, così da avere una e-Mtb il più possibile simile a una Mtb tradizionale.
L’idea di un prodotto e la sua progettazione e integrazione sono di fondamentale importanza per capire la scelta tra un sistema batteria/motore 36 V o 48 V.
UN SISTEMA INTEGRATO
E’ una questione di compromessi tra lo spazio a disposizione per la batteria e le caratteristiche che si vogliono ottenere dal motore.
Le celle collegate in serie ti danno tensione, collegate in parallelo ti danno capacità.
Aumentando la tensione si possono diminuire le correnti in gioco, diminuendo le dimensioni del motore, dei cavi e dei connettori.
Detta così può sembrare semplice, ma, in realtà, come per tutte le cose, dietro ad un’idea semplice c’è un concetto più complesso: per avere una batteria in grado di erogare 48 V vuol dire avere 13 elementi in serie e non 10.
Facciamo l’esempio Specialized: la Turbo Levo ha 40 celle e sono disposte 10 in serie per 4 in parallelo.
La Turbo Levo SL ha, invece, 26 celle: 13 in serie per 2 in parallelo.
Per utilizzare un motore a 48 V che esprima i valori di coppia e potenza del Brose della Turbo Levo con la stessa capacità (Wh) significherebbe avere un pacco batteria molto più voluminoso, perché dovremmo utilizzare una serie da 13 celle e non da 10.
E dove trovo lo spazio fisico per inserire queste celle?
In questo caso diventerebbe un problema che chiama in ballo il telaio e la struttura della bici.
In base alle caratteristiche che vuoi avere sulla tua e-Mtb, puoi permetterti una o l’altra soluzione.
Quindi, per un sistema come la Turbo Levo SL, dove l’obiettivo è creare una e-Mtb leggera, adottare 48 V permette di avere meno ampere in gioco, quindi tutti i connettori sono meno stressati dal passaggio di corrente, sono più duraturi, si possono utilizzare cablaggi più sottili e più leggeri che contribuiscono ulteriormente a rendere l’intero sistema più efficiente e compatto.
TEST – Specialized Turbo Levo SL Expert Carbon: elettrica quando serve
COSA INFLUISCE SULLA SCELTA DEI VOLT
È importante capire che un sistema a determinati Volt non ti porta ad avere un certo tipo di prestazioni e uno a Volt differenti ti offre altre prestazioni.
È l’insieme di tutto il progetto che ti porta a specifici risultati e specifiche prestazioni.
La base di partenza per un progetto non è scegliere i Volt, ma procedere a ritroso: “Per la mia e-Mtb voglio che il motore esprima certi Watt e Nm di coppia, di conseguenza scelgo qual è il sistema batteria/motore ideale considerando lo spazio che ho a disposizione per le batterie”.
Per questo i tecnici Specialized hanno portato il voltaggio operativo del motore della Turbo Levo SL da 36 a 48 V.
Non è la tensione (i volt) a fare da discriminante.
QUALE PREFERIRE?
La domanda corretta dovrebbe essere: tra Turbo Levo SL (48 V) e Turbo Levo (36 V) quale progetto si addice di più al mio utilizzo?
In questo caso la Turbo Levo SL è un progetto completamente diverso, più recente e più efficiente, per i motivi sopra citati, mentre la Turbo Levo ha altre prestazioni, ma, fra le due, quest’ultimo è il meno evoluto.
Il motore Specialized SL 1.1 (quello della Turbo Levo SL) è un 2x, cioè è in grado di raddoppiare la forza che il ciclista applica sui pedali (fino ad un massimo di 240 W); l’altro, lo Specialized 2.1 (quello della Turbo Levo), è un 4x ed è in grado di arrivare a quadruplicare la forza del ciclista (con potenza di picco di 565 W).
E’ chiaro che stiamo parlando di caratteristiche sulla carta completamente differenti tra il motore SL 1.1 e il 2.1.
Sebbene il motore della Levo SL sia meno potente (potenza di picco di 240 W contro i 565 W della Turbo Levo) e meno prestante (la coppia scende da 90 a 35 Nm), il risultato è che è comunque il più efficiente.
Il sistema batteria/motore a 48v non lo rende di per sé un sistema più efficiente. Quello della Levo SL è più efficiente per una serie di motivi tra i quali anche il fatto che sia a 48v.
Non a caso con una solo batteria da 320 Wh si riesce a garantire più o meno la stessa autonomia in termini di percorrenza (durata e dislivello), della Turbo Levo.
Parliamo di efficienza, non di prestazioni.
E’ chiaro che lo Specialized 2.1 (della Levo) garantisce valori di coppia superiori.
IN CONCLUSIONE…
Ci sono differenze nell’utilizzare una tensione motore da 36 V o da 48 V, ma l’errore è considerare che la tensione maggiore sia un dato migliore o peggiore.
La realtà é che per un sistema simile a quello di una Turbo Levo SL, che esprime valori di potenza e coppia ridotti e che fa della leggerezza il suo punto di forza, un sistema con batteria/motore a 48 V è più adatto.
Un sistema come quello della Turbo Levo, con elevati valori di coppia e potenza, per garantire il miglior compromesso, tra i parametri sopra citati, è ideale un sistema a 36 V.
Quindi, la scelta di un sistema batteria/motore 36 V o 48 V è parte di un processo che deve conciliare tutti gli elementi e le caratteristiche di una e-Mtb.
Per capire come e quanto può cambiare l’efficienza di un motore date un’occhiata anche a questo confronto tra la nuovissima Orbea Rise e la Turbo Levo SL.
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