E-bike: le mtb a pedalata assistita

E-bike: le mtb a pedalata assistita

Daniel Naftali, 12/03/2014
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Daniel Naftali, 12/03/2014

Quello delle bici elettriche a pedalata assistita è un argomento sicuramente caldo. Da un lato ci sono i puristi che rifiutano ogni tipo di aiuto esterno, dall’altro c’è chi vede queste bici come un’utile strumento per avvicinare al nostro sport anche persone poco allenate o non sportive.

Approfittando del recente test all’enduro di Pogno, abbiamo deciso di dedicare il Tech Corner di oggi alle biciclette elettriche a pedalata assistita. Che cosa sono? Come funzionano?

Le e-bikes di Bosch

Le bici a pedalata assistita o e-bikes, sono delle biciclette elettriche ibride, che aiutano il rider nella pedalata riducendo lo sforzo necessario a salire.

Ci sono diversi prodotti, ma ad oggi il sistema tecnologicamente più avanzato ed evoluto è quello di Bosch, utilizzato da praticamente tutti i produttori di MTB ibride.

01Da un punto di vista pratico, una e-bike è una bicicletta tradizionale a tutti gli effetti il cui telaio è stato adattato per montare il sistema di pedalata assistita, costituito da motore, pacco batteria, computer ed unità di controllo e da una serie di sensori.

Il telaio e la componentistica possono essere insomma di vario tipo, dalla bici da città alla bici da strada, dalla bicicletta da trekking alla mountain bike da enduro o DH. La componentistica su di una e-bike è infatti standard e può essere personalizzata a proprio piacimento, soprattutto con il sistema Bosch.

Il motore

Il cuore di una e-bike è senza dubbio il motore.

02Le ultime generazioni di MTB elettriche con sistema Bosch adottano un motore che ingloba guarnitura.

Il motore, tramite un’apposita slitta, si fissa in maniera solidale sotto al telaio formando una specie di box, simile a quello dei gearbox come il Pinion. Di fatto un telaio da e-bike non ha il movimento centrale, ma un semplice alloggiamento per il motore. Questa soluzione permette di aumentare la luce da terra, pur mantentendo basso il motore.

Nel sistema Bosch di ultima generazione la pedivella e la corona non sono solidali, ma ruotano a velocità diverse con una moltiplica di 2,5.

All’interno del motore è infatti posizionato un meccanismo di moltiplica che, al pari di un gearbox, permette alla piccola corona anteriore di ruotare più velocemente rispetto alla pedivella. Questo significa che la corona ruote 2,5 volte più veloce della pedivella e questo permette di utilizzare una corona più piccola, a vantaggio della luce da terra.

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Un sensore posto sull’asse della guarnitura permette al computer di leggere la velocità di pedalata, per meglio dire la cadenza, ovvero il numero di pedalate al minuto. Un altro sensore è in grado di leggere la potenza, un’altro ancora riesce a capire quando si sta cambiando rapporto riducendo la spinta di conseguenza, per una cambiata fluida e non sotto sforzo.

I sensori trasmettono ben 1000 letture al secondo, quindi la risposta della centralina è rapida ed immediata.

Come vedremo in seguito il lavoro dei sensori sarà un aspetto chiave, visto che il computer gestirà la potenza erogata in base alla cadenza di pedalata ed alla potenza applicata.

La coppia che è in grado di fornire il motore è di massimo 60Nm, pari a 35kg su un pedale montato su di una pedivella da 175mm. Non sono pochi.

La coppia generata dal motore si somma comunque alla coppia generata dalla pedalata del rider ed entrambe vengono trasferite alla corona. Dalla corona la forza passa alla catena, poi al pacco pignoni, al mozzo e dalla ruota al terreno, come su di una bici tradizionale.

Corpo ruota libera, catena e trasmissione, nonchè tutta la ruota posteriore sono quindi in genere più sollecitate, ma la attuale componentistica da MTB resiste senza particolari problemi.

Il peso del motore è di circa 4kg, non è una piuma. Per questo motivo è posizionato molto basso, nella zona movimento centrale, per tenere quanto più basso possibile il baricentro della bici.

Il pacco batteria

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Un motore elettrico non può funzionare senza corrente elettrica, quindi il pacco batteria è un componente fondamentale del sistema. Il suo compito è di fornire l’energia necessaria a far funzionare il motore.

La fisica ci insegna che l’energia non si crea ne si distrugge, quindi tutta l’energia che il motore ci fornisce deve arrivare da qualche parte. Dalla corrente elettrica di casa, quest’energia viene accumulata nella batteria durante la carica dove viene conservata fino al suo utilizzo.

05L’obiettivo dei produttori è di limare al minimo il peso del pacco batterie e per questo motivo vengono utilizzate delle celle al litio, che assicurano un buon rapporto capacità/peso. Bosch produce due batterie di diversa capacità: 8,2 Ah e 11 Ah, che con una tensione di 36V corrispondo ad una capacità rispettivamente di 300 o 400Wh.

Il peso delle batterie dipende dal numero di celle, maggiore è la capacità maggiore è il peso. La batteria da 300Wh pesa 2kg, quella da 400Wh 2,6kg. Sebbene più leggere del motore, anche le batterie hanno un loro peso e vanno posizionate anch’esse più in basso possibile, in genere sulla parte bassa del piantone obliquo.

Il tempo di ricarica delle batterie è di 2,5h per il Powerpack 300 3,5h per il Powerpack 400. In un’oretta si raggiunge il 50% di carica della batteria da 300. In caso di emergenza, se si ha il caricabatterie, si può fare una ricarica al volo.

Il computer e l’unità di controllo

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Quando si pedala una bici elettrica, bisogna tenere sott’occhio una serie di parametri: livello di carica della batteria, autonomia residua, velocità di marcia. Per avere tutto a portata di sguardo c’è un’apposita centralina con display che permette di controllare questi preziosi valori.

La centralina, oltre alla funzione di display, ha anche la funzione di gestire il funzionamento del sistema di pedalata assistita. Dotata di un processore a 32bit, riceve i dati dai sensori (velocità, cadenza, carica batteria, ecc) e impartisce gli ordini al motore.

07Tramite la centralina è inoltre possibile gestire la modalità di funzionamento, ovvero scegliere se si vuole più o meno potenza, andando ovviamente ad influire sull’autonomia.

Le diverse modalità di erogazione della potenza sono selezionabili tramite un apposito pulsante remoto, posto vicino alla manopola.

In questo modo si può passare da una modalità all’altra senza togliere le mani dal manubrio. La possibilità di passare da una modalità all’altra in maniera rapida ed immediata è molto importante nella guida fuoristrada: su fondi cedevoli o sdrucciolevoli, un’eccessiva erogazione di potenza può far perdere trazione alla gomma.

Dobbiamo infatti sapere che il motore eroga una quantità fissa di forza a seconda della cadenza di pedalata, della potenza, della velocità e della modalità selezionata, ma non è in grado di capire quando la ruota posteriore perde aderenza. Se la la forza erogata è superiore all’aderenza gomma/terreno si ha lo slittamento della ruota. Quando si incontra un tratto viscido o con pietre smosse è quindi importante poter ridurre la potenza erogata per evitare questo tipo di inconveniente.

E-bike: il funzionamento

Dopo aver visto da quali parti è composta, vediamo di analizzare gli aspetti più pratici della guida di una e-bike.

Il funzionamento è molto semplice ed intuitivo. Dopo aver caricato la batteria, è sufficiente schiacciare un tasto per accendere il sistema. Sul display vengono visualizzati i vari dati.

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Acceso il display ed impostata la modalità desiderata, basta salire in sella e pedalare normalmente. Il sistema funziona in maniera molto semplice ed intuitiva: la sensazione è quella di qualcuno che ti da una spinta da dietro, la pedalata è molto leggera, come se ci fosse una corda attaccata al manubrio.

Come detto il sistema è in grado di leggere la cadenza della pedalata e la potenza applicata sui pedali, quindi modulare la spinta di conseguenza. In pratica la centralina è programmata per erogare una spinta minima a basse cadenze, più decisa quando si mulinella. Pedalando “duro” insomma dovremo fornire più energia, pedalando agili il motore ci aiuterà maggiormente. Questa scelta progettuale è piuttosto azzeccata: quando si è stanchi, si tende ad andare più agili, quindi un maggiore aiuto da parte del motore è sicuramente gradito.

Abbiamo visto che il motore eroga potenza sulla corona anteriore, ma questo potrebbe essere un problema durante la cambiata. Quando si cambia infatti si deve alleggerire la pedalata, per evitare una dannosa cambiata sotto sforzo. Se il motore continuasse a tirare, ci sarebbe il rischio di danneggiare la trasmissione o di usurarla precocemente. Per questo motivo il motore è dotato di sensori che sono in grado di leggere quando si sta cambiando, la spinta del motore si riduce di conseguenza e la cambiata risulta fluida e silenziosa come su di una bici normale.

Il sistema è estremamente intuitivo da utilizzare, ci si trova subito a proprio agio e sembra veramente di pedalare una bici normale.

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Come detto, per come è realizzato il motore la spinta erogata non è modulabile tramite un acceleratore. Questo può essere un problema in condizioni di scarsa aderenza, come sulla neve o sul fango. Su questo tipo di fondo bisogna infatti dosare la forza per evitare di perdere grip, cosa che con il motore non è facile. Se il motore eroga troppa potenza, la ruota pattina, non c’è nessun sistema di traction control. Per questo motivo bisogna ridurre la potenza erogata, scendendo di modalità. La modalità eco o tour è perfetta. Nella guida fuoristrada può quindi capitare spesso di dover cambiare modalità: bisogna ricordarsene.

Un’altro aspetto da non sottovalutare è poi l’autonomia: una e-bike è molto pesante ed è faticosissima da pedalare senza il motore. Se ad esempio il nostro giro prevede una risalita prima di ritornare alla base e la batteria si scarica sul più bello, beh è un problema! E’ quindi importante studiare bene i giri prima di partire, gestire correttamente le varie modalità per non consumare troppo, il tutto per evitare spiacevoli sorprese.

Le e-bike come abbiamo visto sono dei prodotti altamente tecnologici, frutto di studi ed attenta progettazione. Sebbene siamo ancora agli albori di questo tipo di bici, il sistema è già piuttosto evoluto e sviluppato. Nei prossimi anni dovremo aspettarci interessanti sviluppi di questa tecnologia e, volenti o nolenti, le e-mountain bike diventeranno sicuramente un’importante realtà.