Come funziona il motore delle auto elettriche: tutto quello che devi sapere

Le normative sull'emissione globale hanno incentivato i produttori a adottare la mobilità elettrica come priorità, portando un numero crescente di persone a scegliere le auto elettriche anziché quelle a benzina o diesel. Tuttavia, è importante notare che ci sono differenze nel motore di un'auto elettrica che gli acquirenti dovrebbero conoscere prima di prendere una decisione. In Italia, sempre più persone sono interessate ai veicoli elettrici, ma sussistono alcune preoccupazioni come la durata della batteria, l'autonomia e la ricarica dell'energia.

Da quanto tempo esistono le auto elettriche

Le auto elettriche esistono da molto tempo e tutti i componenti necessari sono stati inventati molti anni fa. Il motore elettrico a corrente continua risale al 1834, mentre le batterie ricaricabili al piombo sono state inventate nel 1859 e già nel 1880 Edison ha brevettato il sistema di generazione e distribuzione dell'elettricità a corrente continua. La prima auto elettrica fu realizzata da Thomas Parker nel 1884, utilizzando batterie speciali da lui progettate.

Le auto elettriche risultavano più semplici da produrre e guidare rispetto a quelle a combustione interna, con un design semplice ed economico. Nel corso del tempo, i motori elettrici per auto hanno visto un progresso significativo, tuttavia, la velocità massima raggiungibile era di soli 32 Km/h.

In Italia, la prima auto elettrica fu creata da Giuseppe Carli nel 1891, ma il prototipo non fu mai prodotto o commercializzato. Oggi, l'industria automobilistica sta vivendo una rivoluzione con l'incremento della produzione di auto elettriche, dimostrando che gli elementi necessari erano già disponibili molti anni fa.

Il motore elettrico: caratteristiche e componenti

Per comprendere il funzionamento del sistema di propulsione dell'auto elettrica è importante conoscere le caratteristiche e le componenti che lo compongono.

Come funziona il motore delle auto elettriche?

Per consentire alla vettura di muoversi il motore elettrico utilizza l’energia elettrica accumulata dalla batteria, convertendola in energia meccanica. Per farlo utilizza un dispositivo inverter, responsabile della gestione e del flusso di corrente verso il motore e gli altri componenti dell'autoveicolo. L’inverter svolge un ruolo cruciale nella trasformazione della corrente continua in alternata (e viceversa) utilizzabile dal motore elettrico. Questo permette al motore elettrico di funzionare in modo efficiente, fornendo la giusta quantità di energia in base alle richieste della batteria.

Durante la decelerazione dell'auto elettrica, il motore elettrico diventa un generatore, sfruttando l'energia cinetica della vettura per produrre energia elettrica che viene immagazzinata nella batteria. In quasi tutte le auto elettriche, ormai, il sistema di recupero dell'energia viene utilizzato anche in frenata, aumentando così l'efficienza dell'intero sistema di propulsione dell'auto elettrica.

Le parti fondamentali del motore elettrico per auto

Le vetture elettriche possono essere facilmente confuse con i modelli a motore a scoppio a causa della loro somiglianza estetica, se non fosse per la mancanza del tubo di scarico. Tuttavia, l'interno del cofano della vettura è dove si possono osservare le differenze significative tra i due tipi di motore.

Il motore elettrico di un'auto è notevolmente meno complesso tecnicamente rispetto al motore a benzina o diesel tradizionale, ed è caratterizzato da una struttura più semplice, più compatta e di maggiore durata.

Il funzionamento del motore elettrico si basa sulla legge di Faraday, per cui un campo magnetico in movimento attraverso una bobina di filo di rame genera una corrente elettrica. Quando l'energia elettrica viene fornita allo statore, il campo magnetico che genera induce correnti elettriche nel rotore attraverso i magneti permanenti. Lo statore e il rotore generando due campi magnetici producono la coppia motrice.

Lo statore è dunque la parte fissa del motore elettrico di un'auto e svolge un ruolo importante nella generazione dei campi magnetici necessari per la rotazione del rotore. È costituito da un conduttore formato da fili di rame avvolto su un nucleo di ferro elettricamente isolato. Quando l'energia elettrica viene applicata allo statore, il conduttore genera un campo magnetico variabile nel tempo che si oppone al campo magnetico dei magneti del rotore. Questa interazione tra i due campi magnetici genera una forza magnetica che fa girare il rotore.

Il rotore è la parte mobile del motore elettrico dell'auto e contiene magneti permanenti. Quando il campo magnetico del rotore viene a contatto con quello del campo magnetico variabile del conduttore dello statore, il rotore inizia a ruotare generando la forza necessaria per far muovere le ruote motrici dell'auto.

In sintesi, il movimento del rotore è causato dall'interazione tra i campi magnetici del rotore e dello statore. La coppia generata viene quindi trasmessa alle ruote motrici attraverso magneti, consentendo all'auto di muoversi.

La batteria è considerata il cuore del motore elettrico dei veicoli elettrici, poiché fornisce l'energia necessaria per alimentare il motore elettrico. Pertanto, il potenziamento dei veicoli elettrici necessita l'implementazione di batterie più potenti e performanti, che possono aumentare le prestazioni del motore elettrico e migliorare l'esperienza di guida dell'utente.

Tipi di motore elettrico

I motori elettrici sono progettati per funzionare con una delle due tipologie di corrente: continua o alternata. Anche se i motori costruiti per la corrente continua possono funzionare anche con la corrente alternata.

La differenza tra i due tipi di motori a corrente continua o a corrente alternata risiede nel rotore e nella logica di funzionamento dell'inverter, che controlla la corrente che alimenta il motore.

Il motore elettrico si divide quindi in due tipi: il motore sincrono, in cui la velocità di rotazione è legata alla frequenza della tensione di alimentazione, e il motore asincrono, in cui la velocità di rotazione dell'asse è inferiore alla velocità di rotazione del campo rotante, legata alla frequenza della tensione di alimentazione.

La batteria

Le batterie sono un elemento fondamentale nel funzionamento dei motori elettrici per le auto. Solitamente, le singole batterie vengono raggruppate in grandi sistemi con diverse capacità e tensioni al fine di ottenere l'energia necessaria per il funzionamento del veicolo.

autonomia

Le case automobilistiche stanno lavorando intensamente alla realizzazione di batterie sempre più longeve, potenti e veloci nella fase di ricarica, ma nonostante i progressi nella tecnologia delle batterie, l'autonomia rimane ancora una sfida importante per i costruttori di auto elettriche. Attualmente, per i modelli dotati di batterie al litio, i produttori dichiarano un'autonomia che varia da 200 a 400 Km (mettiamo 700km), ma questo valore può essere influenzato dallo stile di guida adottato dal conducente.

Tempi di ricarica

Le auto elettriche richiedono la ricarica regolare delle loro batterie per garantire un funzionamento adeguato. Solitamente, ci vogliono circa 30 minuti per caricare l'80% della capacità delle batterie delle auto elettriche. La velocità di ricarica domestica può variare a seconda del proprio fornitore di energia elettrica, ed è importante pianificare attentamente l'utilizzo dell'auto per evitare di dover ricorrere alla ricarica rapida, favorendo invece la ricarica convenzionale durante i periodi di fermo dell'auto a casa o sul posto di lavoro.

Un'alternativa alla ricarica delle batterie sarebbe quella di sostituire rapidamente il pacco batterie scarico con uno già carico, ma il costo totale di una tale operazione al momento è ancora antieconomico.

durata

Attualmente, la vita media di una batteria di un veicolo elettrico è di circa 200.000 chilometri, dopodiché potrebbe essere necessaria la sostituzione. Questo significa che la durata delle batterie deve essere considerata quando si calcola il costo totale dell'investimento in un veicolo elettrico.

Bisogna considerare anche che il decadimento delle batterie dipende da numerosi fattori, tra cui la temperatura di esercizio, il tasso di scarica e ricarica, la frequenza di utilizzo e le condizioni ambientali. Pertanto, l'uso accorto delle batterie può prolungarne la vita utile.

Quali sono le principali differenze tra un’auto elettrica e un’auto termica?

Le auto elettriche si differenziano dalle auto a combustione per diversi aspetti. Innanzitutto, mentre le auto termiche hanno un motore che trasmette il movimento alle ruote attraverso una trasmissione complessa, le auto elettriche hanno un motore elettrico che è direttamente collegato alle ruote tramite un riduttore a ingranaggi a rapporto fisso. Questo significa che non sono necessarie una frizione o marce per cambiare la velocità, e la retromarcia viene attivata invertendo semplicemente la polarità del motore.

Inoltre, le auto elettriche sono molto più silenziose rispetto alle auto a combustione interna e la presenza della coppia istantanea consente una spinta immediata e decisa. Questo significa che le auto elettriche hanno una maggiore accelerazione rispetto alle auto a combustione interna.

Infine, il motore elettrico delle auto elettriche funge anche da generatore, ricaricando la batteria mentre l'auto è in movimento. Tutto ciò contribuisce a rendere le auto elettriche un'alternativa interessante alle auto a combustione interna, soprattutto in termini di prestazioni e impatto ambientale.

Consumo del motore elettrico auto: risparmio economico e autonomia

Se stai valutando l'acquisto di un'auto elettrica, oltre a capire come funziona il motore elettrico e bisogna tenere conto anche di come influisce sul consumo. Rispetto ai motori tradizionali, il motore elettrico offre notevoli vantaggi in termini di risparmio economico.

Se stai valutando l'acquisto di un'auto elettrica, è importante considerare l'autonomia e il costo al chilometro delle diverse opzioni disponibili. Ecco alcuni modelli da prendere in considerazione:

Tesla Model S

offre il miglior rapporto autonomia/costo sul mercato, con un'autonomia dichiarata di 600 km con un pieno da 40 euro e un costo di 0,067 euro al km. La Tesla Model X, invece, ha un'autonomia dichiarata di 565 km con un pieno da 40 euro e un costo di 0,071 euro al km.

Renault Zoe

è una vettura elettrica compatta che offre un'alternativa europea interessante, con un'autonomia di 380 km con un pieno di energia da 16,40 euro e un costo di 0,043 euro al km.

Hyundai IONIQ

se cerchi un'auto di dimensioni maggiori e sei disposto a spendere di più, questa è una buona scelta. L'autonomia dichiarata è di 280 km con un pieno da 11,20 euro e un costo di 0,040 euro al km.

Nissan Leaf

è una pietra miliare tra le auto elettriche e ha due opzioni di batteria. Quella da 30 kWh ha un'autonomia di 250 km con un pieno da 12 euro e un costo di 0,048 euro al km, mentre quella da 24 kWh ha un'autonomia di 160 km con un pieno da 9,60 euro e un costo di 0,060 euro al km.

Prima di scegliere un modello, valuta le tue esigenze di guida e l'infrastruttura di ricarica disponibile nella tua zona, in modo da trovare l'auto elettrica più adatta alle tue necessità.

Conclusioni sul funzionamento del motore delle auto elettriche

In conclusione, i motori delle auto elettriche rappresentano un'alternativa sostenibile e sempre più popolare rispetto ai tradizionali motori a combustione interna. In particolare, le ultime normative europee incentrano l'attenzione sulla riduzione delle emissioni di CO2, spingendo i consumatori verso il mercato delle auto elettriche. Grazie alle caratteristiche e ai componenti del motore elettrico, le auto elettriche offrono prestazioni straordinarie e un'esperienza di guida completamente nuova. Inoltre, con l'avanzare della tecnologia delle batterie e dei motori elettrici, le auto elettriche sono pronte a diventare il futuro dei trasporti sostenibili.