Il cut-off (improvviso spegnimento del motore) fa paura perché se succede a velocità sostenuta son brutte cadute (a velocità piuttosto basse si cade in piedi).
Molti sono erroneamente convinti che il cut-off dipenda solo da "eccessiva velocità" o da eventi imprevedibili.
In realtà la velocità c'entra al massimo indirettamente.
Breve lezione di elettronica e fisica:
- per mantenere la velocità occorre potenza solo per vincere l'attrito volvente¹;
- per l'accelerazione occorre erogare più potenza² (in proporzione a quanto è forte/improvvisa);
- quando la strada non è liscia occorre più potenza (micro-accelerazioni, micro-salite, attriti);
- se la strada è in salita occorre più potenza³ (fisica del piano inclinato, m·g·sen(α));
- le batterie sotto stress (scariche, calde, fredde, ecc) possono erogare meno potenza⁴;
- il controller ha dei suoi limiti riguardo a potenza erogabile e temperature ideali di funzionamento;
- il controller "sa" che oltre un certo livello deve staccare (cut-off) altrimenti va a fuoco (o va a fuoco la batteria);
- l'autobilanciamento del monoruota dipende dalla possibilità di "erogare⁵ più potenza" in un qualsiasi momento, in qualsiasi condizione.
I fabbricanti hanno risolto come da manuale di elettrotecnica:
- i firmware dei controller conoscono la tipica "curva di scarica" del pacco batterie a ogni temperatura;
- su quella curva conservano sempre una "riserva di potenza" (cioè non acconsentono a prestazioni-limite) che viene continuamente ricalcolata a seconda di temperature e scarica;
- quando la potenza richiesta comincia a intaccare la "riserva", danno un allarme (beep-beep e tilt-back delle pedane) perché non possono mica perdere l'autobilanciamento "frenando";
- se l'utente insiste, è a suo rischio è pericolo.
Quando avvengono i cut-off?
- quando viene richiesta troppa potenza a controller/batterie già stressati (beep e tilt-back servono proprio per evitare questo caso);
- quando il pacco batterie è guasto o scadente (esempio: una cella che al voltaggio nominale non riesce a erogare la potenza dichiarata dal fabbricante);
- quando il pacco batterie è surriscaldato (o a temperature gelide) ma per qualche motivo (guasto ai sensori?) il controller "non sapeva" che doveva chiedere meno potenza.
In sintesi:
- un monoruota è ingegnerizzato tenendo presente i limiti delle batterie;
- il cut-off si rischia richiedendo più potenza di quanta il mezzo possa fornire in quel momento, cioè si rischia più sulle accelerazioni che sulla velocità;
- la velocità massima c'entra poco col cut-off (e c'entra solo perché accelerare da 35 a 40 km/h richiede di vincere più attrito - cioè richiede più potenza - che da 25 a 30);
- così come nel cruscotto delle auto da corsa si dà più importanza al contagiri che al tachimetro, così nel "cruscotto" dei monoruota bisognerebbe dare importanza alla quantità di ampere erogabili in ogni momento.
Note:
- l'attrito volvente (dissipazione di energia meccanica dovuta al rotolamento) varia continuamente a seconda del terreno accidentato, dell'aderenza dello pneumatico, della pressione dello stesso (e dunque del peso sopportato);
- come per tutti i mezzi a trazione elettrica, il problema delle batterie non sta sulla "velocità massima" (poiché per mantenere la velocità a 30 occorre meno potenza che per accelerare da 29 a 30) ma sulla "accelerazione massima" (cioè quanta potenza è richiedibile in ogni momento); lievi cambiamenti nell'assetto del monoruotista, o lievi cambiamenti del manto stradale, potrebbero necessitare di piccole improvvise accelerazioni (cioè "più potenza istantanea") per conservare l'equilibrio;
- il monoruota, per autobilanciarsi, ha bisogno in ogni momento della possibilità di erogare un po' più di potenza (per rispondere alle asperità del terreno o a cambiamenti nella postura del monoruotista) perciò, concettualmente, anziché erogare sempre "da 0 a 100 per cento del motore", è programmato per erogare "da 0 a 85", "da 0 a 75", ecc., adattati a seconda dello stato della batteria, per avere sempre una "riserva di potenza" per restare al di sotto del limite massimo di erogazione dalle batterie;
- generalmente, le batterie più sono scariche e meno corrente sono in grado di erogare (e c'entrano anche la temperatura e la "vecchiaia" del pacco batterie); il controller è progettato per il tipo di batterie che userà, programmato in funzione dei limiti che hanno sulla carica e scarica;
- fermo restando che in "frenata" il motore funziona come generatore e ricarica la batteria (a rischio di un ulteriore aumento di temperatura), e che anche un eccesso di carica può portare al cut-off (motivo per cui se il percorso da affrontare comincia con delle discese non brevissime, conviene partire con batteria un po' meno carica del 100%).
FAQ:
- Non ho letto niente, me lo fai un disegnino?
Eccolo qua.
Sull'asse verticale: "potenza" (nel senso di corrente massima che le batterie riescono ad erogare in ogni momento e che il controller riesce a dare al motore).
Sull'asse orizzontale: stato di carica delle batterie (verso sinistra: cariche; verso destra: scariche).
