توزیع وزن و مرکز ثقل این موتورسیکلت برقی در مقایسه با موتورسیکلت های مشابه ICE چگونه است؟

موتور سیکلت های برقی به طور کلی یک مرکز ثقل کمتر (CoG) اما وزن کلی بالاتر در مقایسه با موتورسیکلت های مشابه ICE. بسته باتری - سنگین ترین جزء منفرد، که اغلب به حساب می آید 30 تا 40 درصد از کل جرم موتور سیکلت - در قسمت پایین قاب، نزدیک به محور بازوی چرخشی نصب شده است. این توده را نسبت به سیلندرها و مخزن سوخت موتور احتراقی که بالاتر و جلوتر قرار می گیرند، به زمین نزدیکتر می کند. نتیجه یک ویژگی هندلینگ قابل اندازه گیری متفاوت است: بیشتر در سرعت های پایین و در مانورهای آهسته کاشته می شود، اما با مبادلات منحصر به فرد در حدی که سوارکارانی که از ماشین های ICE باید درک کنند.

این یک تفاوت حاشیه ای نیست. در یک دوچرخه اسپرت ICE سایز متوسط ​​مانند یاماها MT-07 (193 کیلوگرم خیس)، موتور تقریباً در ارتفاع وسط قاب قرار می گیرد و مخزن سوخت قسمت مرکزی بالایی را اشغال می کند. در صفر SR/F (220 کیلوگرم)، بسته باتری در یک قاب آلومینیومی کم قرار می گیرد و CoG را به میزان تخمینی کاهش می دهد. 40-60 میلی متر در مقایسه با یک دوچرخه برهنه ICE قابل مقایسه است. این شکاف عواقب ملموسی در احساس موتورسیکلت، هدایت و واکنش به ورودی سوار دارد.

چرا قرار دادن باتری همه چیز را در مورد CoG تعیین می کند؟

در یک موتورسیکلت ICE، سنگین‌ترین قطعات - بلوک موتور، گیربکس و سوخت - در محدوده عمودی تقریباً 400 تا 700 میلی‌متر از سطح زمین توزیع می‌شوند. موتور به صورت مرکزی اما مرتفع قرار می گیرد، مخزن سوخت حتی بالاتر است و سیستم اگزوز در امتداد طرفین پایین تر حرکت می کند. این یک توزیع جرمی تا حدودی بلند و متعصب ایجاد می کند که مهندسان از طریق هندسه قاب و تنظیم سیستم تعلیق آن را مدیریت می کنند.

موتورسیکلت های برقی بیشتر این معماری را وارونه می کنند. موتور جمع و جور است و معمولاً در نزدیکی بازوی چرخشی نصب می شود. بسته باتری، که در یک موتورسیکلت الکتریکی عملکردی مانند Energica Ego تقریباً وزن دارد 110 کیلوگرم به تنهایی ، ستون فقرات قاب و بخش های پایینی را اشغال می کند - موقعیتی که قبلاً توسط مخزن سوخت بسیار سبک تر و جعبه های باریک موتور اشغال شده بود. از آنجایی که الزامات چگالی باتری، طراحان را مجبور می‌کند تا حجم بسته را در پایین‌ترین نقطه ممکن از لحاظ ساختاری به حداکثر برسانند، کاهش CoG اغلب یک محصول جانبی ذاتی طرح‌بندی است، نه یک انتخاب تنظیم عمدی.

برخی از تولیدکنندگان با جهت دهی سلول های منشوری یا کیسه ای به صورت افقی در داخل قاب جلوتر می روند تا CoG را حتی پایین تر بکشند. به عنوان مثال، هارلی دیویدسون لایو وایر از طراحی ساختاری باتری استفاده می کند که در آن بسته خود بخشی از شاسی را تشکیل می دهد - طرحی که به سنگین ترین جرم اجازه می دهد تا درون آن قرار گیرد. 300-350 میلی متر از سطح زمین ، به طور قابل توجهی کمتر از هر پیکربندی پیشرانه احتراق داخلی است.

جریمه وزن: موتورسیکلت های برقی چقدر سنگین تر هستند؟

علیرغم مزیت CoG، موتورسیکلت های الکتریکی دارای وزن قابل توجهی نسبت به معادل های ICE در همان کلاس عملکرد هستند. این تقریباً به طور کامل به جرم باتری نسبت داده می شود - فناوری فعلی لیتیوم یون تقریباً ارائه می دهد 200-270 Wh/kg در سطح سلول ، اما چگالی انرژی در سطح بسته (شامل پوشش، BMS، سخت افزار خنک کننده و سیم کشی) معمولاً به 130-160 وات ساعت بر کیلوگرم کاهش می یابد. دستیابی به بسته 20 کیلووات ساعتی - برای تقریبا 150 تا 200 کیلومتر سواری ترکیبی کافی است - بنابراین به تنهایی به 125 تا 155 کیلوگرم سخت افزار باتری نیاز دارد.

مقایسه LiveWire آموزنده است: با جایگزینی یک موتور بزرگ V-twin و سیستم سوخت با یک بسته باتری ساختاری، هارلی دیویدسون به وزن تقریباً برابری با رزمناو ICE خود دست یافت - در حالی که CoG را به طور چشمگیری کاهش داد. این نشان می‌دهد که جریمه وزن اجتناب‌ناپذیر نیست، اما بستن آن نیازمند سرمایه‌گذاری مهندسی عمدی در مواد قاب سبک وزن و یکپارچه‌سازی باتری ساختاری است.

چگونه CoG پایین بر هندلینگ تأثیر می گذارد: تفاوت در دنیای واقعی

مرکز ثقل پایین‌تر چندین مزیت هندلینگ قابل اندازه‌گیری ایجاد می‌کند که سواران بلافاصله متوجه آن می‌شوند:

• بهبود پایداری در سرعت کم: این موتورسیکلت در مانورهای پارک، دور برگردان و ترافیک آهسته در مقابل واژگونی مقاومت بیشتری نشان می‌دهد - با توجه به وزن کل بیشتر اکثر مدل‌های الکتریکی، مستقیماً مرتبط است.
• کاهش تلاش ناب: شروع ناب مستلزم غلبه بر اینرسی ژیروسکوپی کل جرم است. CoG پایین تر، بازوی اهرمی را که از طریق آن این جرم عمل می کند، کاهش می دهد و باعث می شود چرخش سبک تر از وزن کلی باشد.
• تعادل در میانه گوشه قابل پیش بینی تر: با تمرکز جرم در نزدیکی محور بازو، اینرسی چرخشی موتورسیکلت حول محور پیچش کاهش می‌یابد و به ایجاد احساس خنثی‌تر و کاشته‌شده از طریق خمیدگی‌های پایدار کمک می‌کند.
• بازیابی بهتر از اسلایدها: CoG پایین به موتورسیکلت در حال لغزش یا بی ثبات تمایل بیشتری به خود درست کردن می دهد و انرژی لازم برای به دست آوردن تعادل پس از اختلال کشش را کاهش می دهد.

بسیاری از موتورسواران باتجربه که برای اولین بار موتورسیکلت های برقی را آزمایش می کنند، گزارش می دهند که این دستگاه احساس می کند سبک تر از آنچه در برگه مشخصات آن نشان می دهد - تصوری که مستقیماً توسط CoG پایین توضیح داده می شود تا هر گونه کاهش در جرم واقعی. Zero SR/F در 220 کیلوگرم اغلب به عنوان احساسی مشابه با یک ICE برهنه در وزن 190 کیلوگرم در شرایط سواری روزمره توصیف می شود.

مبادله: جایی که انبوه اضافی چالش های واقعی را ایجاد می کند

سود پایین CoG عواقب ناشی از وزن کل بالاتر را از بین نمی برد - فقط آنها را دوباره توزیع می کند. سناریوهای خاص سواری جریمه انبوه را به وضوح نشان می دهند:

تغییر جهت با سرعت بالا

انتقال سریع شیکین - مشخصه تعیین کننده پیست سواری و برخی از جاده سواری های ورزشی - نیاز دارد که راکب بر اینرسی چرخشی موتورسیکلت غلبه کند تا دوچرخه را از یک زاویه به زاویه دیگر تکان دهد. جرم کل، نه ارتفاع CoG به تنهایی، میزان تلاش را تعیین می کند. یک موتورسیکلت الکتریکی 260 کیلوگرمی، صرف نظر از اینکه وزنش در کجاست، همیشه در هنگام تغییر جهت سریع نسبت به یک رقیب 193 کیلوگرمی ICE، ورودی فیزیکی بیشتری را طلب می کند.

فواصل ترمز

جرم بیشتر به معنای انرژی جنبشی بیشتر در هر سرعت معین است. از با سرعت 100 کیلومتر در ساعت، یک موتورسیکلت 260 کیلوگرمی تقریباً 35 درصد انرژی جنبشی بیشتری نسبت به یک موتورسیکلت معادل 193 کیلوگرم حمل می کند. - همه آنها باید توسط ترمزها و لاستیک ها از بین بروند. موتورسیکلت های برقی تا حدی این را از طریق ترمز احیا کننده جبران می کنند، اما فاصله ترمز خالص معمولاً طولانی تر از یک دستگاه ICE قابل مقایسه است مگر اینکه سخت افزار ترمز متناسب با آن ارتقا یابد.

محیط های خارج از جاده و کم کشش

در سطوح شل یا بدون آسفالت، CoG کمتر سودمند است زیرا توانایی تایرها برای ایجاد نیروی جانبی در حال حاضر به خطر افتاده است. سپس جرم اضافی به عامل غالب تبدیل می‌شود - کنترل موتورسیکلت‌های الکتریکی سنگین‌تر روی شن، گل یا ماسه سخت‌تر است و در صورت سقوط، بازیابی آن‌ها دشوارتر است. به همین دلیل است که موتورسیکلت‌های آفرود الکتریکی هدفمند مانند KTM Freeride E-XC کاهش جرم تهاجمی را نسبت به ظرفیت باتری در اولویت قرار می‌دهند.

توزیع وزن از جلو به عقب: نحوه مقایسه دوچرخه های الکتریکی

فراتر از CoG عمودی، توزیع وزن جلو و عقب بین محورهای جلو و عقب نحوه هدایت و شتاب موتورسیکلت را شکل می دهد. دوچرخه های ورزشی ICE معمولاً a را هدف قرار می دهند توزیع 50/50 تا 52/48 جلو به عقب - با قرار دادن دقیق موتور و متعادل کردن آن در برابر جرم مخزن سوخت به دست می آید. دوچرخه‌های تور با بال‌های سنگین به سمت عقب حرکت می‌کنند و گاهی اوقات به 45/55 می‌رسند.

موتورسیکلت های الکتریکی در اینجا با یک چالش ساختاری روبرو هستند: بسته باتری اغلب به سمت عقب به فضایی که قبلاً توسط اجزای سبک تر اشغال شده بود گسترش می یابد و جرم را به سمت محور عقب می راند. چندین تولیدکننده با قرار دادن موتور در جلوی بازو و هدایت سیم کشی های سنگین به جلو، این موضوع را برطرف می کنند. به عنوان مثال، پلت فرم Energica برای دستیابی به a تقسیم 48/52 از جلو به عقب - کمی جهت عقب، اما در محدوده ای که هندسه شاسی مدرن و کنترل کشش می تواند به طور کامل آن را جبران کند.

یک پیامد قابل توجه توزیع سوگیری در عقب، کاهش اندکی احساس جلو و دقت فرمان در سرعت‌های پایین است – دوچرخه‌سوارانی که به دوچرخه‌های اسپرت ICE از جلو عادت کرده‌اند، ممکن است در ابتدا متوجه شوند که فرمان موتورسیکلت الکتریکی کمی مبهم یا شناور در چرخ جلو است. این درک کاهش می یابد زیرا سوارکاران با نقاط تعادل مختلف سازگار می شوند و زمان بندی ورودی خود را بر این اساس مجدداً تنظیم می کنند.

تفاوت های تنظیم تعلیق مورد نیاز توسط جرم پلت فرم الکتریکی

جرم اضافی موتورسیکلت های الکتریکی به سیستم تعلیق مجدد در مقایسه با معادل های ICE نیاز دارد. نرخ فنر باید افزایش یابد تا از افتادگی بیش از حد تحت بار سنگین‌تر فنر نشده و فنر جلوگیری شود، در حالی که منحنی‌های میرایی نیاز به تنظیم دارند تا از اینرسی بیشتر از غلبه بر دوشاخه و ضربه در حین انتقال فشار و برگشت جلوگیری شود.

چندین پیامد برای سوارکارانی که موتورسیکلت برقی را ارزیابی می‌کنند یا قبلاً دارند، دنبال می‌شود:

• تنظیمات تعلیق کارخانه برای جرم خاص پلت فرم الکتریکی کالیبره شده است - فرض نکنید قطعات ارتقاء تعلیق ICE مستقیماً قابل انتقال هستند.
• سواران در انتهای سبک تر طیف وزن (زیر 70 کیلوگرم) ممکن است نرخ فنرهای کارخانه را خیلی سفت ببینند و به جای تنظیم ساده پیش بارگیری به یک فنر نیاز دارند.
• اضافه کردن چمدان یا یک مسافر سرنشین، تعصب وزن عقب را به میزان قابل توجهی تقویت می کند. پیش بار قابل تنظیم عقب به ویژه در موتورسیکلت های برقی که برای تور استفاده می شوند مهم است.
• رتبه بندی بار تایر باید تأیید شود - برخی از موتورسیکلت‌های برقی به میزان بار لاستیک‌های مورد استفاده در مدل‌های مشابه ICE نزدیک می‌شوند یا از آن فراتر می‌روند، که نیاز به تأیید صحت مشخصات تایر نصب‌شده برای وزن بار واقعی دارند.
  
  

جهت سفر: باتری های حالت جامد و فرصت CoG

وزن فعلی و مشخصات CoG موتورسیکلت های برقی محصول محدودیت های تکنولوژی باتری امروزی است، نه یک مشخصه دائمی پلت فرم. باتری های حالت جامد، پیش بینی شده برای کاربردهای موتور سیکلت در اواخر دهه 2020 تا اوایل دهه 2030 ، چگالی انرژی در سطح بسته نزدیک به 400-500 Wh/kg - تقریباً سه برابر عملکرد فعلی لیتیوم یون است. در این چگالی، یک بسته 20 کیلووات ساعتی به جای 125 تا 155 کیلوگرم، تقریباً 40 تا 50 کیلوگرم وزن خواهد داشت.

این دگرگونی به موتورسیکلت‌های برقی اجازه می‌دهد تا به وزن واقعی با ماشین‌های ICE دست یابند و در عین حال مزیت CoG پایین را حفظ کنند – زیرا طراحان همچنان می‌توانند بسته کوچک‌تر و سبک‌تر را در پایین قاب قرار دهند. پس از آن، مزیت‌های مدیریتی معماری الکتریکی بدون معاوضه‌های انبوه فعلی کاملاً ظاهر می‌شود، که نشان‌دهنده یک تغییر اساسی در نحوه مقایسه پویا موتورسیکلت‌های الکتریکی و ICE است.