Negli ultimi anni le auto elettriche sono diventate sempre più diffuse, in quanto rappresentano una soluzione efficiente per la mobilità sostenibile e la riduzione delle emissioni di gas serra. Tuttavia non è sempre chiaro come funziona un motore elettrico, una tecnologia innovativa completamente differente rispetto ai propulsori endotermici.
I powertrain elettrici di ultima generazione sono dei veri e propri gioielli tecnologici, in grado di offrire un rendimento eccellente di gran lunga superiore a quello dei motori diesel e benzina. Ecco tutto quello che bisogna sapere sul funzionamento del motore elettrico delle auto e delle batterie di nuova concezione.
Come è fatto un motore elettrico
Nelle auto a combustione interna sono presenti motori composti da decine di elementi diversi, un aspetto che aumenta i costi di manutenzione e il rischio di guasti e rotture. In questi propulsori il carburante viene mischiato all’aria e incendiato con una scintilla, per azionare i pistoni e mettere in funzione il motore generando una forza con la quale muovere le ruote e spostare il veicolo.
I motori elettrici sono formati da pochi componenti, con una struttura meno complessa in confronto a quella di un’auto diesel o benzina. Il sistema è composto da uno statore e un rotore, i quali sono alimentati dalla corrente elettrica fornita dalla batteria e muovendosi generano dei campi elettromagnetici, i quali producono a loro volta una forza con la quale azionano le ruote attraverso la trasmissione.
Un motore elettrico può funzionare a corrente alternata o continua, a seconda della tecnologia adottata. Le differenze principali risiedono nel tipo di rotore e del dispositivo inverter utilizzato, un sistema che consente di commutare la corrente continua per trasformarla in corrente alternata trifasica, necessaria per l’azionamento dei vari dispositivi e l’azionamento delle ruote motrici.
Molte aziende automobilistiche usano motori elettrici sincroni di tipo brushless, ovvero senza spazzole, dotati di un rotore permanente e alimentato dalla corrente continua fornita dalla batteria. Alcune case come Tesla utilizzano invece motori asincroni, i quali funzionano con la corrente alternata al posto della continua, con una velocità angolare del rotore più bassa in confronto a quella dello statore.
Come sono fatte le batterie per auto elettriche
Oltre al motore elettrico un componente essenziale dei veicoli a zero emissioni sono le batterie, indispensabili per azionare il powertrain elettrico fornendo elettricità in corrente continua. La batteria dell’auto elettrica è un sistema di accumulo, infatti viene ricaricata con una fonte e successivamente cede energia al motore per azionarlo.
Le batterie delle macchine endotermiche servono appena per la messa in moto, per questo motivo se la batteria è scarica l’auto non parte, infatti dopo l’accensione del motore termico è quest’ultimo che alimenta tutti i dispositivi. Si tratta in genere di batterie al piombo, modelli economici presenti nelle vetture convenzionali nelle versioni EFB, AGM e ad acido libero.
Nelle macchine elettriche e nelle auto ibride plug-in si usano invece le batterie agli ioni di litio, in quanto a fronte di dimensioni ridotte per contenere l’ingombro e il peso hanno una densità energetica superiore, fornendo un rendimento migliore. Un’evoluzione è rappresentata dalle batterie ai polimeri di litio, le quali sono in grado di incrementare l’autonomia grazie a una maggiore densità energetica.
Motore elettrico: come funziona esattamente
Nelle vetture con motore elettrico quando si spinge il pedale dell’acceleratore si invia un comando all’inverter, il quale in base all’impulso ricevuto regola di conseguenza la frequenza della corrente. Queste variazioni permettono di gestire il motore elettrico e la velocità, con una risposta immediata da parte del propulsore elettrico.
Quando invece si frena o si decelera la corrente alternata prodotta dal motore non viene sprecata, ma è recuperata e trasformata in corrente continua, in questo modo aiuta a ricaricare la batteria e aumentare l’autonomia e l’efficienza. Oggi i moderni powertrain elettrici possono vantare un rendimento elevato, raggiungendo oltre il 98% di efficienza nei motori asincroni a corrente continua.
La potenza inoltre è subito disponibile, senza la variazione graduale tipica delle macchine endotermiche, le quali hanno bisogno di un certo tempo per accelerare e prendere velocità. In un’auto elettrica l’accelerazione è immediata, con scatti da vetture sportive in auto apparentemente semplici come berline e utilitarie, offrendo spesso una partenza da fermo degna di una supercar.
Senza dubbio questa tecnologia ha compiuto passi in avanti notevoli, considerando che alla fine del XIX secolo i primi prototipi raggiungevano appena i 32 Km/h. Oggi invece un’auto elettrica come la Elektron Quasar ha 2.300 cv, una velocità massima di 450 Km/h e un’accelerazione da 0 a 100 Km/h in appena 1,65 secondi, mentre la Tesla Roadster può arrivare fino a 1.000 Km di autonomia.
Come si guida un’auto con motore elettrico
La guida di un veicolo con motore elettrico è completamente diversa rispetto a quella di una macchina benzina o diesel. Innanzitutto questi veicoli sono estremamente silenziosi, in quanto i powertrain elettrici non emettono quasi nessun rumore, inoltre non ci sono né la frizione né il cambio poiché non servono in una vettura elettrica.
L’auto è dunque facile da guidare, basta spingere l’acceleratore e frenare, prestando attenzione perché la risposta fornita dal motore elettrico è istantanea e la macchina scatta con facilità. Inoltre è importante evitare gli sprechi, per ottimizzare l’autonomia e riuscire a percorrere un numero maggiore di chilometri prima di ricaricare la batteria dell’auto elettrica.
In questo caso è fondamentale cercare di mantenere una velocità costante, evitando le accelerazioni brusche e le frenate intense, utilizzando il climatizzatore in modo parsimonioso per non aumentare eccessivamente il consumo energetico. Anche il tragitto deve essere calcolato in base all’autonomia e alla distanza da coprire, ad ogni modo le moderne vetture elettriche sono dotate di sistemi smart che aiutano in questo compito.
Nelle auto elettriche, infatti, un parametro importante è il consumo del motore elettrico, cercando di sfruttare al massimo il rendimento del powertrain per mantenere bassi i costi di ricarica e coprire distanze maggiori. Il funzionamento del motore elettrico continua a migliorare ed evolversi, perciò in futuro questi veicoli potranno coprire distanze considerevoli con una ricarica e aumentare ulteriormente il livello di efficienza.
