martedì 7 novembre 2023 · 0 min read
Moto da cross a motore endotermico vs moto da cross elettrica - due mondi a confronto
A chi di voi non è capitato di sentire frasi come: “Guidare un veicolo elettrico non potrà mai dare le sensazioni che dà guidare un veicolo a motore”.
O come: “Non ha prezzo il potersi muovere nell’assoluto silenzio che da un motore elettrico”.
Il settore automotive è sempre più orientato all’e-mobility ed è appassionante vedere come si siano delineate due distinte scuole di pensiero.
Per noi della Dewesoft, che da sempre supportiamo le aziende nel settore della ricerca e sviluppo grazie ai nostri sistemi di misura, è stata una conseguenza naturale volgere la nostra attenzione a questo nuovo tipo di applicazioni. Quindi, per provare a rispondere alla domanda “meglio un veicolo a motore endotermico o un veicolo elettrico?”, abbiamo pensato proprio di metterne due a confronto, con l’aiuto di un nostro caro amico.
Il motocross è una forma di corsa motociclistica fuoristrada. La parola deriva dalla parola francese "moto" - è l'abbreviazione di motocyclette - e dall'inglese "cross-country". Il nostro caro amico, Valerio Lata, che conosciamo da anni, è un pilota ufficiale KTM - la casa austriaca di moto, biciclette e auto sportive - ed il Campione Europeo di Motocross EMX 125cc.
Nato a Roma, Valerio ha ormai quasi 17 anni. All'età di cinque anni salì per la prima volta su una moto e già all'età di sette anni è passato al motocross. Nonostante sia un ragazzino molto giovane, Valerio ha già dimostrato di essere un serio professionista e un grande amico della famiglia Dewesoft.
Lo seguiamo in giro per il mondo, gara dopo gara, ed è sempre un’emozione indescrivibile vederlo compiere evoluzioni incredibili e conquistare vittorie prestigiose sempre a cavallo della sua moto. Quest’anno è alla rincorsa del titolo Europeo nella classe 250cc e siamo sicuri che ci darà tantissime soddisfazioni, come sempre!
Proprio pensando a lui è nata l’idea di utilizzare due moto da motocross per il nostro confronto. E’ così che abbiamo proposto a Valerio di portare in pista due moto strumentate con i sistemi DAQ Dewesoft, e Valerio ha risposto: “Ogni volta che i ragazzi della Dewesoft mi chiamano, so già che ci sarà da divertirsi!”
Con Valerio a bordo, non ci restava che preparare tutto il materiale e far sì che le misure che avremmo ottenuto fossero, come sempre, le più accurate possibili.
La sfida più grande che ci siamo trovati davanti era quella di riuscire ad equipaggiare con i nostri sistemi di acquisizione dati le moto. Per me, che sin da ragazzo non vedevo l’ora di sporcarmi le mani smontando e modificando qualsiasi tipo di veicolo e motore, non poteva esserci occasione migliore per tornare a sentire l’odore pungente della benzina misto a quello pastoso del grasso per motori.
Il setup di misura
Volevamo dotare le due moto dei sistemi DAQ Dewesoft per acquisire i dati di accelerazione, velocità, rollio, beccheggio e imbardata (pitch roll, sleep speed) e dati di altitudine. Dati che ci avrebbero poi consentito di valutare e confrontare le prestazioni delle moto.
Il setup di misura – Figura 3 - scelto per il progetto era composta da:
La nuovissima piattaforma inerziale Dewesoft Navion2i – Figura 4
Un accelerometro triassiale ICP 10 mV/g, 500 g, 2 a 7 kHz, modello PCB 356B21
Un microfono a condensatore a campo libero prepolarizzato da 1/2", 50 mV/Pa (+/-1,5 dB), 3,75 Hz - 20 kHz (+/-2 dB) con preamplificatore ICP® da 1/2" (426E01) e TEDS (PCB model 378B02)
Una Krypton CPU per acquisire i dati. Perfetta grazie alle sue ridotte dimensioni.
Un acquisitore Krypton-4xACC per le misure dinamiche.
Un powerbank per svincolarsi dall’alimentazione della moto.
Una actionCam - posta sul petto del pilota - per filmare tutta l’esperienza di guida e sincronizzarla facilmente con i dati acquisiti grazie ad una delle tante funzione del software DewesoftX.
Una moto KTM 125 con motore endotermico.
Una moto KTM elettrica.
Dopo aver analizzato e studiato i telai delle moto abbiamo individuato dove posizionare i nostri sistemi. Con il supporto del personale del team “ASD Vitinia”, abbiamo iniziato l’installazione.
Pur confrontandoci con spazi veramente limitati, la compattezza dei dispositivi Dewesoft ha reso l’installazione facile e veloce.
Come prima cosa abbiamo posizionato le 2 antenne GPS. In questo caso la discriminante che ci ha guidato è stata quella di mantenere una distanza minima di 1 metro tra di loro.
La distanza di 1 metro è veramente contenuta se paragonata ad alcuni sistemi dei nostri competitor che richiedono almeno 2,5 metri tra le 2 antenne.
Abbiamo quindi realizzato una semplice staffa custom ad “L” che, ancorata al tappo del serbatoio della moto col motore a combustione, ha fatto da base per l’antenna anteriore -Figura 5. Nella moto elettrica l’antenna GPS è stata ancorata con nastro telato 3M sul telaio appena sotto il computer di bordo -
To achieve the right distance, we created a simple custom "L" bracket. This, anchored to the tank cap of the motorcycle with the combustion engine, served as the basis for the front antenna – see figure 5. On the electric motorcycle, the GPS antenna was anchored with 3M cloth tape to the frame just below the onboard computer.
L’accelerometro IEPE invece è stato posizionato direttamente sul telaio delle moto, appena sotto il manubrio. – Figura 7.
Siamo poi passati al fissaggio dell’altra antenna. In questo caso abbiamo sfruttato la rigidità dei parafanghi delle ruote posteriori delle moto. Questi ci hanno fornito un’ottima base di ancoraggio e, sempre con l’aiuto del nastro telato, abbiamo assicurato l’antenna GPS sul posteriore – Figura 8.
Posizionate le antenne, siamo passati al fissaggio del corpo della Navion2i. Questo, per garantire misure accurate, deve essere installato in posizione orizzontale rispetto al suolo e, possibilmente, nei pressi del baricentro del veicolo.
Per rispettare i parametri sopra descritti, abbiamo deciso di posizionare la Navion2i in uno spaziovicino al filtro aria. Anche in questo caso per l’installazione ci sono voluti solo pochi minuti.
Smontato il carter di plastica sul fianco delle moto abbiamo avuto facile accesso al vano con il filtro dell’aria. Una volta lì, le ridotte dimensioni del nostro dispositivo hanno fatto il resto. Fissata con fascette di plastica e nastro telato, la Navion2i era pronta – Figura 9.
Non restava che posizionare il datalogger Krypton CPU, l’acquisitore Krypton-4xACC ed il powerbank. Anche in questo caso le dimensioni compatte e la leggerezza dei dispositivi ci hanno permesso di risolvere il problema con una soluzione perfetta per garantire accuratezza nelle misure e comodità di guida per il pilota.
I 3 dispositivi sono stati collocati all’interno di un piccolo zaino - Figura 10. Il cablaggio è stato dimensionato accuratamente per consentire qualsiasi tipo di movimento al pilota durante le fasi di guida.
Valerio non ha dovuto far altro che indossare lo zaino appena prima di scendere in pista - Figura 11.
Le misure in pista
Arrivati in pista (crossodromo “Il Tridente”, alle porte di Roma) la magia del motocross ci ha conquistato. Il rombo delle moto, la polvere mista all’adrenalina, i piloti “volare” alti sulle nostre teste… semplicemente fantastico
Valerio ha portato in pista prima la moto elettrica poi quella con motore endotermico.
Neanche un giro del tracciato per prendere confidenza del setup, e poi si è lanciato in una serie di giri veloci.
Guarda il video:
La strumentazione non mi ha dato nessun fastidio nella guida, quasi mi scordavo di avere uno zaino sulle spalle
Ci ha confidato Valerio tornato al box.
La strumentazione ed il setup di misura hanno risposto perfettamente. Grazie al software DewesoftX, tra una sessione e l’altra i dati acquisiti erano già disponibili. Questo ci ha permesso di verificare la bontà delle misure svolte, fare prime analisi e valutazioni.
Avere i dati acquisiti immediatamente disponibili è un enorme valore aggiunto perché consente di ottimizzare le campagne di misura e di orientarle verso particolari e problematiche che si ignoravano prima di iniziare i test veri e propri.
Irisultati
Oh - Wow!! Il confronto tra le due moto ci ha regalato grandi emozioni e tanti dati su cui riflettere.
A fine giornata Valerio ci ha detto: “La moto elettrica sembra più performante nei tratti misti, ma la moto con motore endotermico mi permette di saltare meglio. Sono proprio curioso di vedere la comparazione dei dati acquisiti per vedere se le mie sensazioni sono confermate da dati oggettivi!”
Avendo testato i veicoli sullo stesso circuito e con lo stesso pilota possiamo dirci confidenti sul fatto che i dati raccolti siano realmente indicativi per un paragone tra le due filosofie motoristiche.
Innanzitutto l’utilizzo della Navion2i ci ha permesso di caratterizzare il diverso comportamento delle due moto da un punto di vista dinamico – Figura 12.
Entering the acceleration field - see figures 13 and 14 - the behavior of the two bikes amazed us. The data on revolutions per minute showed how the electric motorcycle offers prompt and immediate thrust right from the very low revs, while the petrol engine version offers stronger performance at higher revs.
Analyzing the speeds of the two bikes in a stretch of track it can be seen that the performance of the bikes is very similar, though the petrol KTM has a much longer reach - see figure 15.
Another interesting fact that we can observe is the driver's different driving styles riding the electric KTM compared to the traditional KTM. The first part of the graph shows how Valerio breaks down more both at the entrance and at the exit of curves with the petrol bike and is more composed with the electric counterpart - figure 16.
Surely such observations may have been predictable, but with the Navion2i we had the opportunity to quantify the ride differences. This is a tool widely used in automotive development to objectify vehicle longitudinal, lateral, and dynamic performance in general.
The noise analysis – see figures 17 and 18 – on the other hand, confirmed what we expected... a "rumble against a hiss". While Valerio was riding the electric motorcycle, it was curious to note how the noise of the drone trying to keep up with him was much louder than the noise of the bike itself.
The data also confirms that the thermal combustion engine always has a significantly greater contribution when measuring the simple sound pressure level LAF.
In figure 19 the LAFs for the electric and combustion engines were compared in the same portion of the track - thanks to the GPS positioning information of Navion.
On the other hand, the analysis of the frequency content of the two recordings is more interesting - see figure 20.
In the case of the electric motor, we see that even in the 1000-3000Hz range there are components not negligible compared to the total, while no dominant harmonics are detected in this range for the combustion engine.
Such analysis allows objectification of the acoustic signature of the electric motor, which is often the subject of more in-depth studies aiming to modify the acoustic behavior, labeled by many as not very satisfying.
Certainly, in such a comparison, in addition to the data, it is also important to take into account the sensations experienced by the rider.
At the end of the day, Valerio told us: “It was the first time I was riding an electric motorcycle on the track and I must say that it amazed me. I didn't expect the acceleration and aggression out of corners to be so significant”.
Which one is then better? “I don't know which of the two I prefer to drive, but I can say that I had a lot of fun with both”, Valerio said. “One thing is certain, the transition from an internal combustion engine to an electric one involves a change in driving style. This aspect should not be underestimated, especially for those approaching the world of two wheels for the first time”.
In the end, the EMX 125cc European Champion concluded: “I am unable to choose a motorcycle from this comparison”.
The conclusion
The measurement campaign carried out on the track gave some confirmations, but also showed aspects that were not so obvious to expect.
Dewesoft data acquisition systems have proven to be perfect for high-difficulty applications like this one. They withstood significant stresses like jumps, bumps, and hard impacts with the ground - and the driving of a champion, without any suffering. Their small size and low weight allowed us to create a setup that guaranteed great measurement performance and the right driving comfort for the driver.
As to the question from which we started - whether an electric vehicle or one with an internal combustion engine is better - however, we must disappoint you, because ...
There is no answer! As the ancient Romans used to say, "De gustibus non disputandum est" - there is no accounting for taste!
