Centralina per monopattino elettrico: a cosa serve, come funziona, come sceglierla

Su un monopattino elettrico si parla molto della batteria e del motore. Eppure, è un terzo componente, più discreto, a decidere quasi tutto: la centralina. È lei che dosa, in ogni istante, l'energia che la batteria invia al motore. L'accelerazione, la frenata elettrica, la velocità massima, il riscaldamento e gran parte dei guasti dipendono da essa.

Questa guida spiega cosa fa una centralina, come leggere le sue caratteristiche senza farsi ingannare e in quale ordine ragionare prima di sostituirla.

Il ruolo della centralina, in un'immagine

Una batteria fornisce corrente continua: due fili, un positivo e un negativo, una tensione più o meno stabile. Un motore da monopattino, invece, è un motore «senza spazzole» a tre fili, chiamati tre fasi. Per farlo girare, bisogna far circolare la corrente in questi tre fili a turno, al momento giusto e con la giusta intensità, migliaia di volte al secondo.

La centralina fa esattamente questo lavoro. All'interno, degli interruttori elettronici si aprono e si chiudono molto rapidamente per suddividere la corrente della batteria e ripartirla tra le tre fasi. Un piccolo calcolatore pilota questi interruttori in base a ciò che chiedi all'acceleratore, alla posizione del motore e a tutto ciò che la centralina monitora.

Inoltre, la centralina svolge altri compiti:

• la frenata elettrica: fa funzionare il motore come una dinamo, rallentando la ruota e rimandando un po' di energia verso la batteria;
• le protezioni: riduce o interrompe la potenza se la sua temperatura, quella del motore o la tensione della batteria escono dai limiti previsti;
• il dialogo con il display: velocità, livello della batteria, modalità di guida e codici di errore provengono da essa.

I numeri che contano e come leggerli

La tensione: quella della batteria carica

La batteria di un monopattino è composta da celle al litio montate in serie. Ogni cella vale circa 3,6 V in media e 4,2 V una volta carica al massimo. La batteria viene indicata con la sua tensione media, detta nominale, ma è la tensione a pieno carico che la centralina deve supportare.

Ci vuole inoltre un margine: durante la frenata elettrica, la tensione risale al di sopra di quella della batteria. Una centralina data per 100 V, ad esempio, accetta una batteria da 72 V (84 V a pieno carico) con un certo margine. Una centralina data per «72 V» senza ulteriori precisazioni va verificata: supporta davvero 84 V e i picchi della frenata?

Due correnti differenti: batteria e fase

Questo è il punto che la maggior parte delle schede tecniche confonde. Una centralina ha due limiti di corrente:

• la corrente di batteria, quella che preleva dalla batteria. Moltiplicata per la tensione, dà la potenza realmente consumata;
• la corrente di fase, quella che invia nel motore. È quella che crea la coppia, quindi la forza in partenza e in salita.

Perché queste due correnti non sono uguali? A bassa velocità, il motore ha bisogno di una tensione ridotta ma di una forte corrente per produrre coppia. La centralina agisce quindi come un trasformatore: scambia tensione con corrente. Allo spunto, la corrente di fase può quindi essere molto più elevata della corrente di batteria, senza che la batteria debba erogare di più. Questo è ciò che permette una forte accelerazione senza scaricare la batteria di colpo.

A titolo d'esempio, le nostre centraline RageLink X400 Dual sono date per 400 A di corrente di fase e 250 A di corrente di batteria per motore: il primo numero indica la forza, il secondo ciò che la batteria deve essere in grado di fornire.

I watt: un calcolo, non una promessa

La potenza elettrica prelevata dalla batteria si calcola semplicemente: tensione × corrente di batteria. Una centralina limitata a 50 A su una batteria da 72 V consuma al massimo 72 × 50 = 3.600 W. Su un monopattino a doppio motore e doppia centralina, si sommano entrambi i valori.

Questo calcolo è spesso più indicativo rispetto al numero in watt scritto sul motore, che in genere indica una potenza continua, ovvero quella che può sostenere a lungo senza surriscaldarsi, e non la potenza di picco.

Onda quadra o onda sinusoidale

Esistono due modi principali per far girare un motore brushless. Il primo, detto a onda quadra (o trapezoidale), alimenta le fasi a scatti: è semplice e robusto, ma il motore è più rumoroso e un po' meno fluido a bassa velocità. Il secondo, spesso chiamato controllo vettoriale o FOC (Field Oriented Control), fa variare la corrente in modo continuo, a onda sinusoidale. Il motore è più silenzioso, più progressivo e il rendimento è in genere migliore.

Le recenti centraline ad alte prestazioni lavorano quasi tutte in FOC. Per un pilota, la differenza si avverte soprattutto nella dolcezza della partenza e nella precisione dell'acceleratore.

Con sensori o senza sensori

Per inviare la corrente al momento giusto, la centralina deve sapere dove si trova il rotore del motore. Due soluzioni:

• con sensori: la maggior parte dei motori per monopattino ha tre sensori detti «ad effetto Hall» (cinque fili sottili accanto ai tre grossi fili di fase). La centralina conosce la posizione del motore anche da fermo, garantendo una partenza decisa e senza strattoni;
• senza sensori: la centralina deduce la posizione del motore in base alla tensione che questo produce mentre gira. È molto efficiente in marcia, ma più delicato alla partenza da fermo completo.

Un sensore difettoso o un connettore inserito male producono sintomi tipici: motore che strappa, che esita alla partenza o che parte solo se si spinge il monopattino.

Una o due centraline?

Un monopattino a doppio motore ha spesso due centraline, una per la ruota anteriore e una per la posteriore, che i costruttori a volte distinguono con una lettera (centralina A e centralina B). Non sono sempre intercambiabili: una può gestire la comunicazione con il display e l'altra no.

Esistono anche centraline doppie, che pilotano due motori in un unico box, come la RageLink X400 Dual. Un solo box da alloggiare, cablare e configurare, con entrambe le ruote gestite insieme.

Come scegliere una centralina, in ordine

Cambiare centralina per aumentare le prestazioni è una tentazione forte. Ma la centralina è solo un anello della catena: non può estrarre da una batteria più corrente di quanta ne possa fornire, né inviare a un motore più di quanto questo possa sopportare senza surriscaldarsi. L'ordine logico da seguire in officina è il seguente.

1. La tensione della batteria. La centralina deve accettare la tensione a pieno carico, con un certo margine.
2. Ciò che la batteria può erogare. La corrente massima del suo sistema di gestione (il BMS) e la qualità delle celle fissano il limite massimo. Oltre questa soglia, la batteria si blocca o siusura rapidamente. Scopri le nostre batterie per monopattino, le cui versioni Performance sono fatte per erogare di più.
3. Ciò che il motore può sopportare. La corrente di fase si trasforma in coppia, ma anche in calore all'interno del motore. Un motore più grande o meglio raffreddato accetta di più. Guarda i nostri motori per monopattino elettrico.
4. Lo spazio e il raffreddamento. Una centralina che si surriscalda riduce la sua potenza per proteggersi. Deve essere fissata su una superficie che dissipi il calore.
5. I collegamenti. Sensori del motore, acceleratore, freno, display: ogni connettore deve corrispondere o essere adattato correttamente.
6. La configurazione. Una centralina programmabile permette di adattare le correnti alla batteria e al motore. Bisogna però saperlo fare.

E non bisogna dimenticare il resto del mezzo: più potenza richiede freni e pneumatici all'altezza.

Guasti che provengono (o sembrano provenire) dalla centralina

• Il monopattino si spegne quando si accelera con decisione: il più delle volte è la batteria (o il suo BMS) che si protegge perché le viene chiesta troppa corrente, non la centralina.
• Il motore strappa o procede a scatti: sensore Hall difettoso, connettore del sensore inserito male o cavo di fase danneggiato.
• La potenza diminuisce dopo qualche minuto: protezione termica della centralina o del motore.
• Viene visualizzato un codice di errore: indica una famiglia di guasti (motore, sensore, tensione, comunicazione), da interpretare in base alla marca del display.
• La centralina si è realmente bruciata: acqua, cortocircuito sulle fasi o frenata elettrica con una batteria già carica su una centralina priva di margine di tensione.

Velocità e legge: cosa c'è da sapere

En France, une trottinette électrique qui roule sur la voie publique doit être limitée par construction à 25 km/h. Un contrôleur plus puissant ne change rien à cette règle : sur la route, la machine reste bridée. Les performances se mesurent sur circuit ou sur terrain privé, là où roule notre écurie de course.

Le nostre centraline RageLink

Stiamo sviluppando la nostra gamma di centraline: RageLink. Progettate dal nostro ufficio tecnico a Lione e prodotte nei nostri laboratori in Francia, vanno da 400 a 2.000 A di corrente di fase, a 100 V, e si configurano, si aggiornano e si bloccano tramite un'applicazione per smartphone. Non sono ancora in vendita: puoi iscriverti alla lista d'attesa per essere avvisato per primo.