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Monoruota troppo potenti? No, è una questione di sicurezza

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Umberto Visconti è un giovane professionista milanese. Da sei anni è un appassionato “monoruotista” e da quattro usa quotidianamente il suo monoruota per spostarsi nel capoluogo lombardo, dove esercita la sua professione di medico del lavoro per diverse grandi aziende. Ha calcolato che ogni anno questo gli consente di risparmiare 4.000 chilometri in automobile. Chi ha vissuto a Milano sa bene cosa significhi in ore di ingorghi, stress, spesa e tonnellate di emissioni. Ora ha trasmesso la sua passione la moglie; così i loro due monoruota sono diventati il mezzo di trasporto preferito per passeggiate, escursioni in montagna o semplici pomeriggi di shopping.

Quando ha letto il nostro articolo (“Questi pazzi, pazzi monoruota da 50 km all’ora”) forse si è risentito tanto quanto le decine di suoi colleghi che ci hanno travolti di commenti; ma anziché insultarci, si è gentilmente offerto per dire la sua. E poiché sa farlo, e certamente se ne intende molto più di noi (nessuno è tuttologo), ha accettato di collaborare con Vaielettrico. D’ora in poi sarà lui a raccontarci lo strano mondo della micro mobilità: che poi tanto strano non è, visto che in molti lo considerano una delle soluzioni per avere in futuro città più smart. Benvenuto Umberto.

 

 

Umberto Visconti in gita a Firenze

Quando per strada sgranano gli occhi nonni e bambini

di Umberto Visconti

Qualcuno dice che siamo tutti un po’ psicologi e filosofi, mentre è chiaro che tutti, in quanto esseri umani, seguiamo queste leggi, anche ignorandole. A chi non capita di attribuire un senso agli eventi sulla base di dimensioni di significato condivise? La ricompensa è la percezione che il mondo in cui viviamo sia prevedibile e controllabile perché riconducibile a meccanismi stabili che lo governano. In ultima analisi siamo rassicurati dalla psicologia del senso comune.

Umberto Visconti in veste professionale per le vie di Milano

La falsa credenza che basti avere teorie pragmatiche dotate di buon senso per interpretare o persino giudicare correttamente i comportamenti propri e altrui corrisponde a quella che è comunque una naturale tendenza dell’essere umano, non scevra dal rischio di commettere errori piuttosto grossolani.

Un esempio tipico è la vista del veicolo monoruota elettrico cavalcato da quello di sembra ai più un acrobata circense. Fra i quattro monoruotisti che leggeranno queste parole, chi può dire di non aver mai scorto lo stupore nello sguardo dei passanti? Uno stupore senza età che alberga negli occhi del bambino, magari accompagnato  da un “che bello, cos’è papà?”, come negli occhi della nonnina che, felice della pausa inaspettata causata dal semaforo rosso, approfitta e te lo chiede direttamente.

Non siamo funamboli, l’equilibrio è tecnologico

Tutti i monoruotisti conoscono quella sensazione gratificante di essere guardati come una
specie di supereroe. La capacità circense che viene attribuita al monoruotista e lo stupore conseguente, è frutto di giudizio basato su informazioni insufficienti e di una errata convinzione comune. In realtà le competenze tecniche per andare in monoruota sono quasi identiche a quelle per portare la bicicletta senza mani.

Senza dilungarci in argomenti che non sono alla base di questo articolo, la percezione della scarsa sicurezza e della pericolosità intrinseca del mezzo, è uno di quei tipici errori legati alla conoscenza lacunosa di un mezzo di micromobilità elettrica relativamente nuovo e dotato di sistemi tecnologici che, per i non addetti ai lavori, potrebbero sembrare alieni.

l sistema giroscopico elettronico, è il segreto della magia per andare su una singola ruota e sopravvivere per raccontarlo. Questo fenomenale congegno permette di avere stabilmente la posizione orizzontale delle pedane, come se fosse dotato di due ruote in asse in stile bicicletta.

Il nemico numero uno si chiama “cut-off”

Essendo un sistema basato sull’elettronica, il nemico numero uno è il cut-off, consistente nel fenomeno di spegnimento protettivo di tutto il circuito elettrico legato all’impossibilità di soddisfare la richiesta energetica in quel preciso istante.
Purtroppo, il concetto di “protettivo” in questo caso è applicato alla salute del circuito elettrico, non a quella del cavaliere: la conseguenza di uno spegnimento improvviso del mezzo è l’inevitabile caduta del temerario corridore, i cui danni fisici saranno proporzionali
alla velocità e inversamente proporzionali alle protezioni opportunamente indossate.

Con questa doverosa premessa, si può iniziare a comprendere un po’ meglio la ragione per cui siamo in presenza di motori elettrici con potenze che vanno ben al di sopra della media dei monopattini elettrici. La maggior parte dei monoruota elettrici è concepito per viaggiare a una velocità di crociera tra i 20 e 25 km orari; le maggiori prestazioni dei motori sono conseguenti alla ricerca di un livello di sicurezza accettabile ed evitare il nefasto cut-off. Ossia, per poter andare in totale sicurezza a 20-25 km orari in salita, bisogna adottare motori che fanno 40 km orari, in maniera tale da aumentare il margine di sicurezza e poter abbassare il rischio di spegnimento improvviso del veicolo in condizioni avverse. L’esempio della salita non è esaustivo: ci sono diverse situazioni che possono causare uno sforzo supplementare di potenza e non sempre un motore potente protegge dall’inconveniente.

Monoruotisti volontari per la consegna di farmaci

Anche la frenata migliora con la potenza

Il secondo concetto invece è legato alla frenata di questi veicoli: la potenza del motore influenza sicuramente la velocità massima , ma anche l’accelerazione e, quindi, la decelerazione. I monoruota frenano come se accelerassero all’incontrario: è tipica la posizione con il baricentro spostato tutto all’indietro. Quindi una maggiore potenza del motore si traduce in un potere di arresto superiore del veicolo, caratteristica fondamentale per l’incolumità e la sicurezza del conducente.

Concedetemi un’ultima considerazione personale: il monoruota elettrico è un semplice
veicolo come può essere una motocicletta o un’automobile da corsa. Ogni veicolo non è
intrinsecamente perfetto o imperfetto; le responsabilità sono sempre nella testa di chi li
conduce.

12 COMMENTI

  1. Molto carino.
    Ma perché, per evitare il cut off imprevisto , non si inserisce un suono acuto che lo preannunci?
    Una cosa così tecnologica…possibile che non ci abbiano pensato?
    Il mio telefonino fa strane cose per avvisarmi che ho superato il limite inferiore del 15% della batteria..

    • Funziona esattamente così: prima del cutoff ci sono svariati avvisi acustici (voce e beep) che ti avvisano che hai raggiunto i limiti. Sta al pilota decidete di ignorarli (esponendosi al rischio del cutoff) oppure rallentare.
      Saluti

  2. Il Dott. Visconti è certamente un ottimo medico, ma ha fornito una serie notevole di informazioni tecnicamente erronee e fuorvianti.
    I motori elettrici hanno proprietà uniche, ad esempio quella di essere reversibili e di poter erogare la massima coppia a velocità nulla. Un’altra caratteristica imprescindibile è quella di erogare potenza e coppia rated (nominale) indefinitamente, ossia esiste un punto di lavoro che permette di erogare la massima potenza e la massima coppia continuativa, in regime termico costante, senza rischio di cut-off. La potenza massima è invece ottenibile per un tempo limitato, in sovraccarico (es. servizio S2 1 min.).
    Pertanto, attraverso la regolazione elettronica dell’inverter, è assolutamente possibile limitare la velocità massima (es. 25 Km/h) in regime stazionario, senza rischio di cut-off, e ottenere la massima accelerazione e spunto in pendenza, sfruttando la coppia (e non la potenza, come erroneamente indicato) di sovraccarico. Analogamente in fase rigenerativa, dove la potenza frenante può essere regolata in funzione del carico termico (certamente si può sfruttare il sovraccarico, dati la durata limitata della frenata) e soprattutto, dello stato di carica della batteria.
    Peraltro, il sovraccarico è limitato attraverso il controllo termico del motore, pertanto il rischio di cut-off può essere completamente annullato dal controllo di derating termico del motore, attraverso una opportuna logica di controllo.
    Spero in una rettifica di Vaielettrico, perchè, sebbene divulgativo, il sito deve dare informazioni tecnicamente corrette.
    Un cordiale saluto.
    Michele Pennese

    • Buongiorno.
      La sua disquisizione contiene informazioni, seppur corrette ed estremamente generiche sui motori elettrici e la mobilità, sono parziali, e da non conoscitore del mezzo in questione e da tutto ciò che ci sta attorno. Quello che ha detto si può pensare solo applicato ad una vettura.
      Il motore è pilotato da un microcontroller molto diffuso ARM, che si occupa anche dei vari accessori, led e bagagli vari. Tramite un bus od un protocollo proprietario comunica con la scheda bluetooth. A valle c’è una scheda di potenza con per lo più dei MOSFET che pilota le tre linee del motore.
      Parallelamente una o più batterie (classici serie-parallelo di 18650, chi più ne ha ne metta) con una centralina BMS basato sullo stesso microcontrollore (altro firmware!) che le gestisce, carica e scarica.
      Il “cut-off” è il risultato di un insieme molto articolato di fattori, tra cui il motore elettrico è solo una componente. A volte è addirittura previsto dal firmware (che ho personalmente disassemblato), ciò per salvaguardia del mezzo (non del conducente).
      Riprendendo il famigerato “cut-off” può essere dettato da un errore o blocco del firmware, da un MOSFET o uno dei misuratori di corrente ad effetto Hall, dal motore, dalla batteria o dalla BMS, o guasti vari strani (cavetteria che si rompe per una buca, un sasso, ma l’elenco è infinito). È solo un rapido panorama, sicuramente mi sono dimenticato altri casi.
      Mi è necessaria una premessa: il monociclo come mezzo di locomozione ha solo un simile: l’aereo. Questo perché è l’unico in cui è indispensabile l’elettronica per funzionare e non fare brutta fine. Sull’aereo come saprà l’approccio più comune è la ridondanza, non utilizzabile sui motori, ma su tutta l’elettronica gli standard prevedono tre dispositivi a fare la stessa cosa. Questo approccio non è realizzabile sul monociclo, per motivi di spazio, di peso, di costo (purtroppo).
      È un mezzo estremamente complesso, in cui l’elettronica non tira mai un sospiro di sollievo, e già solo gli algoritmi che comandano l’equilibrio occupano parecchie pubblicazioni a cavallo fra la Matematica e l’Elettronica.
      Si arriva dunque a quello che, forse essenzialmente, ha espresso il dott. Visconti come unica garanzia: costruire un mezzo molto sovrabbondante, i cui limiti sono sufficientemente lontani dal punto di funzionamento tipico.
      Si può limitare in velocità, nessuno argomenta il contrario, ma si è su un mezzo che dal punto di vista tecnico può andare a velocità decisamente superiori, e questa è l’unica garanzia che tutte le componenti che le ho indicato sopra lavorino con ampio margine.
      Ci tengo inoltre a sottolineare che a fronte di imprevisti le sollecitazioni diventano enormi, con picchi di corrente che possono arrivare a centinaia di ampere, anche a velocità basse proprio per le ragioni da lei esposte. Si rende indispensabile, quindi, quel famigerato AMPIO MARGINE. Quello stesso che si tiene sulle moto.
      Convinto della sua buona fede, per qualsiasi dettaglio tecnico rimango a disposizione.
      Un cordiale saluto,

      Andrea Tommasoli

      P.S. Però con l’aereo si può sempre planare…

      • Mi permetto qualche osservazione in merito alla sua risposta.
        Il dimensionamento di un powertrain elettrico è materia ben conosciuta ai progettisti di powertrain (elettrici e convenzionali), che siano carretti (elettrici), monoruote, motocicli, passenger car o supercar. Le leggi della fisica sono le medesime!
        D’altro canto, nessuno mette in dubbio la specificità dei requisiti di controllo della monoruota e l’impossibilità di implementare logiche ridondate, peraltro ben regolate, in automotive, dalla norma ISO 26262. Ma sostenere che la necessità di AMPIO MARGINE (che sembra frutto di una alchimia, invece che di calcolo ingegneristico) e di salvaguardia delle sicurezza dei componenti E/E, giustifichi di DOVER consentire velocità dell’ordine dei 50 Km/h, è perlomeno singolare!
        I motori elettrici sono nella maggioranza controllati in coppia, per questo si utilizzano i limitatori di velocità, nel caso in cui sia opportuno o necessario limitare la velocità massima di rotazione e, quindi, la velocità del mezzo.
        Permettere a questi mezzi di raggiungere velocità, che ritengo francamente imbarazzanti e pericolose, è frutto di SCELTE PRECISE dei produttori, che evidentemente sfruttano le lacune del regolamento omologativo europeo e italiano.
        Non si dia pensiero per la mia buonafede: dopo trent’anni di progettazione e direzione tecnica in aziende automotive, di cui una quindicina nel settore dei powertrain elettrificati, ho guadagnato un minimo di reputazione.

  3. A tutta ruota♥️♥️♥️, io la
    uso per andare a lavoro, traffico e smog sono un vecchio ricordo . Ed e’ un momento di relax e libertà incredibile .

  4. …..ma infatti è possibile impostare la velocitá massima ben al di sotto dei limiti “fisici” del motore , scheda e pacco batterie . Tutto il sistema deve peró essere dimensionato ben oltre al necessario rispetto alle prestazioni “necessarie” del limite impostato . È presente anche il sistema di sicurezza “automatico” ove al superamento del limite impostato per riuscire a rallentare deve obbligatoriamente accelerare per buttare indietro il peso del conducente . Per fare questo è necessaria una riserva di potenza notevole, e spesso questa è una azione che avviene proprio nella fase calante della coppia e a velocita’ elevata . Per avere la coppia necessaria bisogna per forza partire da un sistema estremamente sovradimensionato . Poi sta a chi imposta le regolazioni e alla coscienza del pilota se rispettare la sicurezza o spremere fino all’ultimo watt il mezzo . Il suo discorso è tecnicamente validissimo, soprattutto se applicato ad un sistema già stabile su di un piano in cui le variabili in gioco sono solo gli attriti , piani inclinati ed il tempo in cui si raggiunge la velocitá. La dinamica di un monoruota è ben diversa. Non è un carretto a motore ! La potenza del motore serve principalmente per avere forti accelerazioni per contrastare la forza di gravità, e mantenere l’equilibrio, non per riuscire a raggiungere le prestazioni ….. Non confondiamo potenza necessaria con potenza disponibile e potenza massima !

  5. Un articolo che riporta una vera testimonianza, grazie Umberto. È importate avere parlato di potenza del motore e sicurezza del mezzo, è una correlazione necessaria e imprescindibile nel monoruota.
    Grazie redazione di Vaielettrico per questo spazio informativo necessario. Molte persone, forse troppe, non conoscono ancora bene questo potente mezzo. Per potente mi riferisco alle potenzialità

  6. Uso la ruota oramai da un anno come ottima alternativa alla macchina in città! (Roma)
    È un mezzo unico che risolve molti dei problemi odierni come traffico, inquinamento, stress etc..
    Potente, comoda e versatile!

    Il mezzo del futuro!

  7. Chissà perché si ritiene più pericoloso andare a 50km/h su un monoruota piuttosto che a 130 km/h su uno scooter? Tesi che solo un teorico senza una minima esperienza di guida può sostenere, sono caduto in moto e sono vivo per miracolo, sono caduto in monoruota e mi sono fatto una grassa risata!

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