Hogyan viszonyul ennek az elektromos motorkerékpárnak a súlyeloszlása ​​és súlypontja az egyenértékű ICE motorkerékpárokhoz?

Elektromos motorkerékpárok általában van a alacsonyabb súlypont (CoG), de nagyobb össztömeg az egyenértékű ICE motorkerékpárokhoz képest. Az akkumulátorcsomag – a legnehezebb egyedi alkatrész, amely gyakran az A motorkerékpár teljes tömegének 30-40%-a — alacsonyan van felszerelve a keretbe, közel a lengőkar forgócsapjához. Ez a tömeget közelebb helyezi a talajhoz, mint a belső égésű motor hengerei és üzemanyagtartálya, amelyek magasabban és előrébb helyezkednek el. Az eredmény egy mérhetően eltérő kezelhetőség: inkább alacsony sebességnél és lassú manővereknél, de egyedi kompromisszumokkal azon a határon, amelyet az ICE gépekről áttérő versenyzőknek meg kell érteniük.

Ez nem marginális különbség. Egy közepes méretű ICE sportmotoron, mint például a Yamaha MT-07 (193 kg vizes úton), a motor nagyjából a vázközepes magasságban ül, és az üzemanyagtartály a felső központi gerincet foglalja el. A Nulla SR/F (220 kg) esetében az akkumulátor egy alacsonyan dőlt alumínium keretben helyezkedik el, így a CoG becsült mértékben csökken. 40-60 mm egy hasonló ICE meztelen kerékpárhoz képest. Ennek a különbségnek kézzelfogható következményei vannak a motorkerékpár érzésére, kormányzására és a motoros bemeneteire való reagálásra.

Miért az akkumulátor elhelyezése határoz meg mindent a CoG-ról?

Egy ICE motorkerékpárban a legnehezebb alkatrészek – a motorblokk, a sebességváltó és az üzemanyag – nagyjából 400–700 mm-es függőleges tartományban oszlanak el a talaj felett. A motor középen, de felemelve ül, az üzemanyagtartály még magasabban van, a kipufogórendszer pedig az alsó oldalakon fut végig. Ez egy kissé magas és előre torzított tömegeloszlást hoz létre, amelyet a mérnökök a vázgeometria és a felfüggesztés hangolása révén kezelnek.

Az elektromos motorkerékpárok ennek az építészetnek a nagy részét megfordítják. A motor kompakt és jellemzően alacsonyan, a lengőkar közelében van felszerelve. Az akkumulátorcsomag, amely egy olyan teljesítményű elektromos motorkerékpáron, mint az Energica Ego megközelítőleg súlya 110 kg önmagában , a váz gerincét és az alsó részeket foglalja el – ezt a pozíciót korábban a sokkal könnyebb üzemanyagtartály és a keskenyebb motorház foglalta el. Mivel az akkumulátorsűrűség követelményei arra késztetik a tervezőket, hogy maximalizálják a csomagtérfogatot a legalacsonyabb szerkezetileg megvalósítható ponton, a CoG csökkenése gyakran az elrendezés velejárója, nem pedig szándékos hangolási választás.

Egyes gyártók továbbmennek a prizmás vagy tasakos cellák vízszintes elrendezésével a kereten belül, hogy még lejjebb tolják a CoG-t. A Harley-Davidson LiveWire például olyan szerkezeti akkumulátor-kialakítást használ, ahol a csomag maga a ház részét képezi – ez az elrendezés lehetővé teszi a legnehezebb tömegnek is beleférni. 300-350 mm talajszint , lényegesen alacsonyabb, mint bármely belső égésű hajtáslánc-konfiguráció.

Súlybüntetés: Mennyivel nehezebbek az elektromos motorkerékpárok?

A CoG előnye ellenére az elektromos motorkerékpárok jelentős súlyprémiumot képviselnek az ICE megfelelőivel szemben ugyanabban a teljesítményosztályban. Ez szinte teljes mértékben az akkumulátor tömegének tulajdonítható – a jelenlegi lítium-ion technológia kb 200–270 Wh/kg cellaszinten , de a csomagszintű energiasűrűség (beleértve a burkolatot, a BMS-t, a hűtőhardvereket és a vezetékeket) jellemzően 130-160 Wh/kg-ra csökken. A 20 kWh-s csomag eléréséhez – nagyjából 150–200 km vegyes kerékpározáshoz elegendő – tehát csak körülbelül 125–155 kg akkumulátor hardverre van szükség.

A LiveWire-összehasonlítás tanulságos: a nagy V-ikermotor és az üzemanyagrendszer szerkezeti akkumulátorcsomagra cserélésével a Harley-Davidson közel súlyparitást ért el saját ICE cruiserével – miközben drámaian csökkentette a CoG-t. Ez azt mutatja, hogy a súlybüntetés nem elkerülhetetlen, de a bezárása tudatos mérnöki beruházást igényel a könnyű vázanyagok és a szerkezeti akkumulátor-integráció terén.

Hogyan befolyásolja az alacsony COG a kezelést: a valós világbeli különbség

Az alacsonyabb súlypont számos mérhető kezelhetőségi előnyt biztosít, amelyeket a versenyzők azonnal észrevesznek:

• Javított alacsony sebességű stabilitás: A motorkerékpár hatékonyabban ellenáll a billenésnek parkolási manővereknél, visszafordulásoknál és lassú forgalomban – ez közvetlenül releváns, tekintettel a legtöbb elektromos modell nagyobb össztömegre.
• Csökkentett lean erőfeszítés: A karcsúság elindításához a teljes tömeg giroszkópos tehetetlenségének leküzdése szükséges. Az alacsonyabb CoG csökkenti a kar karját, amelyen keresztül ez a tömeg hat, így a befordulás könnyebbnek tűnik, mint a teljes tömeg sugallja.
• Kiszámíthatóbb középsarok egyensúly: Mivel a tömeg a lengőkar forgáspontja közelében összpontosul, a motorkerékpár forgási tehetetlensége a kanyartengely körül csökken, ami hozzájárul a semlegesebb, ültetvényesebb érzéshez a tartós kanyarokban.
• Jobb felépülés a diákból: Az alacsony CoG a csúszott vagy destabilizált motorkerékpárnak erősebb önkorrigáló hajlamot ad, csökkentve az egyensúly helyreállításához szükséges energiát a tapadási zavar után.

Sok tapasztalt motoros, aki először tesztel elektromos motorkerékpárokat, arról számol be, hogy a gép érzi könnyebb, mint a specifikációs lapja sugallja — olyan észlelés, amelyet közvetlenül az alacsony COG magyaráz, nem pedig a tényleges tömeg bármiféle csökkentése. A 220 kg-os Zero SR/F-et gyakran úgy írják le, mint egy 190 kg-os meztelen ICE-t mindennapi lovaglási körülmények között.

A kompromisszum: ahol az extra tömeg valódi kihívásokat jelent

Az alacsony COG-előny nem szünteti meg a nagyobb össztömeg következményeit – egyszerűen újraosztja azokat. Egyes lovaglási forgatókönyvek egyértelműen felfedik a tömeges büntetést:

Nagy sebességű irányváltások

A gyors sikán átmenetek – a pályán való vezetés és bizonyos sporttevékenységek meghatározó jellemzője – megkívánják a motorostól, hogy legyőzze a motorkerékpár forgási tehetetlenségét, hogy a kerékpárt egyik dőlésszögből a másikba lendítse. A teljes tömeg, nem csak a fogaskerék magasság határozza meg, hogy ez mennyi erőfeszítést igényel. Egy 260 kg-os elektromos motorkerékpár mindig nagyobb fizikai ráfordítást igényel a gyors irányváltások során, mint egy 193 kg-os ICE versenyző, függetlenül a súlytól.

Féktávolságok

A nagyobb tömeg nagyobb mozgási energiát jelent bármely adott sebességnél. -tól 100 km/h sebességnél egy 260 kg-os motorkerékpár körülbelül 35%-kal több mozgási energiát hordoz, mint egy 193 kg-os megfelelője — mindezt a fékeknek és a gumiabroncsoknak kell eloszlatniuk. Az elektromos motorkerékpárok ezt részben ellensúlyozzák a regeneratív fékezéssel, de a nettó fékút jellemzően hosszabb, mint egy hasonló ICE gépnél, kivéve, ha a fék hardvert ennek megfelelően bővítik.

Terepjáró és alacsony tapadású környezetek

Laza vagy burkolatlan felületeken az alacsonyabb CoG kevésbé előnyös, mivel az abroncsok oldalirányú erőkifejtési képessége már eleve veszélybe kerül. Ekkor a többlettömeg lesz a domináns tényező – a nehezebb elektromos motorkerékpárokat nehezebb irányítani kavicson, sáron vagy homokon, és nehezebb visszaszerezni, ha leesnek. Ez az oka annak, hogy az erre a célra épített elektromos terepmotorkerékpárok, mint például a KTM Freeride E-XC, az agresszív tömegcsökkentést részesítik előnyben az akkumulátor kapacitásával szemben.

Súlyeloszlás elölről-hátulra: Hogyan viszonyulnak az elektromos kerékpárok

A függőleges fogaskerekű elosztáson túl az első és a hátsó tengely közötti súlyeloszlás előre-hátra alakítja a motorkerékpár kormányzását és gyorsulását. Az ICE sportkerékpárok általában a 50/50 - 52/48 elöl-hátul elosztás — a motor gondos elhelyezésével és az üzemanyagtartály tömegével való egyensúlyozásával érhető el. A nehéz táskákkal ellátott túrakerékpárok a hátsó elfordítás irányába kapcsolnak, néha elérve a 45/55 arányt.

Az elektromos motorkerékpárok itt szerkezeti kihívással néznek szembe: az akkumulátorcsomag gyakran hátrafelé nyúlik a korábban könnyebb alkatrészek által elfoglalt térbe, és a tömeget a hátsó tengely felé tolja. Számos gyártó úgy oldja meg ezt, hogy a motort a lengőkar eleje felé helyezi, és a nehéz kábelkötegeket előre vezeti. Az Energica platformot például úgy tervezték, hogy a 48/52 elöl-hátul osztás – enyhén hátrahajló, de azon a tartományon belül van, ahol a modern alvázgeometria és a kipörgésgátló teljes mértékben képes kompenzálni.

A hátsó eloszlás figyelemre méltó következménye az enyhén csökkent elülső érzés és a kormányzás pontossága alacsony sebességnél – az első nehéz ICE sportmotorokhoz szokott versenyzők először azt tapasztalhatják, hogy az elektromos motorkerékpár kormányzása kissé homályos vagy lebegő érzést kelt az első keréknél. Ez az észlelés csökken, ahogy a versenyzők alkalmazkodnak a különböző egyensúlyi pontokhoz, és ennek megfelelően újrakalibrálják a bemeneti időzítést.

Az elektromos platform tömege által megkövetelt felfüggesztési hangolási különbségek

Az elektromos motorkerékpárok többlettömege az ICE-egyenértékekhez képest újrakalibrált felfüggesztést igényel. Növelni kell a rugósebességet, hogy megakadályozzuk a túlzott megereszkedést a nagyobb rugózatlan és rugózott terhelés hatására, míg a csillapítási görbéket módosítani kell, hogy megakadályozzuk, hogy a nagyobb tehetetlenség túlterhelje a villát és a lökést a kompressziós és visszapattanó átmenetek során.

Számos következmény következik az elektromos motorkerékpárt értékelő vagy már birtokló versenyzőkre nézve:

• A gyári felfüggesztés beállításai az elektromos platform fajlagos tömegéhez vannak kalibrálva – ne feltételezzük, hogy az ICE felfüggesztés-frissítési alkatrészek közvetlenül átruházhatók.
• A súlyspektrum könnyebb végén (70 kg alatti) versenyzők túl merevnek találhatják a gyári rugóerőt, ami egyszerű előfeszítés-beállítás helyett rugózást igényel.
• Poggyász vagy utasszállító utasok száma jelentősen felerősíti a hátsó súlyeltolódást; az állítható hátsó előfeszítés különösen fontos a túrázáshoz használt elektromos motorkerékpároknál.
• A gumiabroncsok terhelhetőségét ellenőrizni kell — egyes elektromos motorkerékpárok megközelítik vagy túllépik az egyenértékű ICE modelleken használt gumiabroncsok terhelhetőségét, és meg kell erősíteni, hogy a felszerelt gumiabroncs specifikációja megfelel-e a tényleges terhelt tömegnek.
  
  

Az utazás iránya: Szilárdtest-akkumulátorok és a CoG lehetőség

Az elektromos motorkerékpárok jelenlegi tömege és CoG profilja a mai akkumulátortechnológiai korlátok terméke, nem pedig a platform állandó jellemzője. Szilárdtest akkumulátorok, motorkerékpáros alkalmazásokhoz tervezve a 2020-as évek végétől a 2030-as évek elejéig 400-500 Wh/kg energiasűrűséget ígérnek, ami a jelenlegi lítium-ion teljesítmény nagyjából háromszorosa. Ennél a sűrűségnél egy 20 kWh-s csomag körülbelül 40–50 kg-ot nyomna 125–155 kg helyett.

Ez az átalakítás lehetővé tenné, hogy az elektromos motorkerékpárok valódi súlyparitást érjenek el az ICE gépekkel, miközben megtartják az alacsony CoG-előnyöket – mivel a tervezők továbbra is dönthetnek úgy, hogy a kisebb, könnyebb csomagot alacsonyan helyezik el a vázban. Az elektromos architektúra kezelési előnyei teljes mértékben megjelennének a jelenlegi tömeges kompromisszumok nélkül, ami alapvető változást jelent az elektromos és az ICE motorkerékpárok dinamikus összehasonlításában.