Come funziona un'auto elettrica?

Dimentica pistoni, cambi e cinghie: un'auto elettrica non li ha. Queste auto funzionano molto più facilmente di un'auto alimentata a diesel o benzina. Automobile-Propre spiega in dettaglio la loro meccanica.

In apparenza, un'auto elettrica è simile a qualsiasi altro veicolo. Bisogna guardare sotto il cofano, ma anche sotto il pavimento, per vedere le differenze. Al posto di un motore a combustione interna che utilizza il calore come energia, utilizza l'elettricità. Per capire passo dopo passo come funziona un'auto elettrica, ripercorreremo il percorso dell'elettricità dalla rete pubblica alla ruota.

La ricarica

Tutto inizia con la ricarica. Per fare rifornimento, il veicolo deve essere collegato a una presa, a una scatola a muro o a una stazione di ricarica. Il collegamento viene effettuato con un cavo con connettori idonei. Ce ne sono diversi, corrispondenti alla modalità di ricarica desiderata. Per la ricarica a casa, al lavoro o in piccoli terminali pubblici, di solito usi il tuo cavo di tipo 2. Ai terminali a sgancio rapido è collegato un cavo che soddisfa due standard: il "Combo CCS" europeo e il giapponese "Chademo". All'inizio può sembrare scoraggiante, ma in realtà diventerà più facile man mano che ci si abitua. Non c'è rischio di errore: i connettori hanno forme diverse e quindi non possono essere inseriti nello slot sbagliato.

Una volta collegata, una corrente elettrica alternata (AC) che circola nella rete di distribuzione scorre attraverso un cavo che è collegato al veicolo. Esegue una serie di controlli tramite il suo computer di bordo. In particolare, assicura che la corrente sia di buona qualità, sia correttamente impostata e che la fase di terra sia sufficiente per garantire una ricarica sicura. Se tutto è in ordine, l'auto fa passare l'elettricità attraverso il primo elemento di bordo: un convertitore, chiamato anche "caricatore di bordo".

Porta di ricarica standard Renault Zoé Combo CCS.

convertitore

Questo corpo converte la corrente alternata della rete in corrente continua (DC). Le batterie, infatti, immagazzinano energia solo sotto forma di corrente continua. Per evitare questo passaggio e accelerare la ricarica, alcuni terminali stessi convertono l'elettricità per fornire alimentazione CC direttamente alla batteria. Si tratta di stazioni di ricarica DC cosiddette "veloci" e "ultraveloci", simili a quelle che si trovano nelle stazioni autostradali. Questi terminali molto costosi e ingombranti non sono progettati per essere installati in una casa privata.

Batteria

In una batteria, la corrente è distribuita all'interno dei suoi elementi costitutivi. Si presentano sotto forma di piccole pile o tasche raccolte insieme. La quantità di energia immagazzinata dalla batteria è espressa in kilowattora (kWh), che equivale a un "litro" del serbatoio del carburante. Il flusso o potenza di elettricità è espresso in kilowatt "kW". I produttori possono segnalare la capacità "utilizzabile" e/o la capacità "nominale". È piuttosto semplice: la capacità utilizzabile è la quantità di energia effettivamente utilizzata dal veicolo. La differenza tra utile e nominale offre il margine per prolungare la durata della batteria.

Un esempio per capire: una batteria da 50 kWh che si carica con 10 kW si ricarica in circa 5 ore. Perché "in giro"? Poiché è superiore all'80%, le batterie rallenteranno automaticamente la velocità di ricarica. Come una bottiglia d'acqua che si riempie da un rubinetto, è necessario ridurre il flusso per evitare schizzi.

La corrente accumulata nella batteria viene poi inviata ad uno o più motori elettrici. La rotazione viene eseguita dal rotore del motore sotto l'influenza di un campo magnetico creato nello statore (bobina statica del motore). Prima di raggiungere le ruote, il movimento passa solitamente attraverso un cambio a rapporti fissi per ottimizzare la velocità di rotazione.

Trasmissione dell'infezione

Pertanto, un veicolo elettrico non ha un cambio. Questo non è necessario, perché il motore elettrico può funzionare senza problemi a velocità fino a diverse decine di migliaia di giri al minuto. Ruota direttamente, al contrario di un motore termico, che deve convertire il movimento lineare dei pistoni in un movimento circolare attraverso l'albero motore. È logico che un'auto elettrica abbia molte meno parti mobili di una locomotiva diesel. Non necessita di olio motore, non ha cinghia di distribuzione e quindi necessita di molta meno manutenzione.

Frenata rigenerativa

Un altro vantaggio dei veicoli a batteria è che possono generare elettricità. Questa è chiamata "frenata rigenerativa" o "modalità B". Infatti, quando un motore elettrico ruota "nel vuoto" senza fornire corrente, la produce. Questo accade ogni volta che togli il piede dall'acceleratore o dal pedale del freno. In questo modo l'energia recuperata viene iniettata direttamente nella batteria.

I modelli EV più recenti offrono anche modalità per selezionare la potenza di questo freno rigenerativo. In modalità massima, frena con forza l'auto senza caricare i dischi e le pastiglie e allo stesso tempo risparmia diversi chilometri di riserva di carica. Nelle locomotive diesel, questa energia viene semplicemente sprecata e accelera l'usura dell'impianto frenante.

Il cruscotto di un veicolo elettrico ha spesso un misuratore che mostra la potenza della frenata rigenerativa.

rottura

Pertanto, i guasti tecnici dei veicoli elettrici sono meno comuni. Tuttavia, può capitare di rimanere senza energia dopo aver atteso male il conducente, come in un'auto a benzina o diesel. In questo caso, il veicolo avverte in anticipo che il livello della batteria è basso, solitamente dal 5 al 10% rimanente. Uno o più messaggi vengono visualizzati sul cruscotto o sullo schermo centrale e avvisano l'utente.

A seconda del modello, puoi percorrere diverse decine di chilometri in più fino al punto di ricarica. La potenza del motore è talvolta limitata per ridurre i consumi e quindi ampliare la gamma. Inoltre, si attiva automaticamente la "modalità tartaruga": l'auto rallenta gradualmente fino a fermarsi completamente. I segnali sul cruscotto spingono il conducente a trovare un posto dove fermarsi in attesa di un carro attrezzi.

Una piccola lezione di meccanica su un'auto elettrica

Per semplificare le cose, di' a te stesso che invece di un motore termico, la tua auto ha un motore elettrico. Questa fonte di energia è nella batteria.

Potresti aver notato che il veicolo elettrico non ha la frizione. Inoltre, il guidatore deve solo premere il pedale dell'acceleratore per ottenere una corrente costante. La corrente continua viene convertita in corrente alternata a causa dell'azione del convertitore. È anche ciò che genera il campo elettromagnetico attraverso la bobina di rame in movimento del motore.

Il tuo motore contiene uno o più magneti fissi. Oppongono il loro campo magnetico al campo della bobina, che li mette in movimento e fa girare il motore.

I conducenti informati potrebbero aver notato che non c'era nemmeno il cambio. In un veicolo elettrico, questo è l'asse motore, che, senza intermediari, include gli assi delle ruote motrici. Pertanto, l'auto non ha bisogno di pistoni.

Infine, affinché tutti questi "dispositivi" siano perfettamente sincronizzati tra loro, il computer di bordo controlla e modula la potenza sviluppata. Pertanto, a seconda della situazione, il motore della tua auto regola la sua potenza in base al rapporto dei giri al minuto. Questo è spesso inferiore rispetto ai veicoli a combustione.

Ricarica: da dove tutto inizia

Affinché la tua auto sia in grado di guidare la tua auto, devi collegarla a una presa di corrente o a una stazione di ricarica. Questo può essere fatto usando un cavo con connettori adatti. Esistono diversi modelli per adattarsi a diverse modalità di ricarica. Se vuoi trovare la tua nuova auto a casa, al lavoro o nelle stazioni di ricarica pubbliche, avrai bisogno di un connettore di tipo 2. Usa un cavo "Combo CCS" o "Chedemo" per utilizzare i terminali rapidi.

Durante la carica, una corrente elettrica alternata scorre attraverso il cavo. La tua auto viene sottoposta a diversi controlli:

• Hai bisogno di una corrente di alta qualità e ben sintonizzata;
• La messa a terra deve fornire una ricarica sicura.

Dopo aver verificato questi due punti, l'auto autorizza il passaggio dell'elettricità attraverso il convertitore.

Il ruolo importante del convertitore in un veicolo plug-in

Il convertitore "converte" la corrente alternata che scorre attraverso il terminale in corrente continua. Questo passaggio è necessario perché le batterie EV possono immagazzinare solo corrente CC. Tuttavia, tieni presente che puoi trovare terminali che convertono direttamente AC in DC. Inviano il loro "prodotto" direttamente alla batteria del tuo veicolo. Queste stazioni di ricarica forniscono una ricarica rapida o super veloce, a seconda del modello. D'altronde, se dovessi dotarti di questi terminali per caricare la tua nuova auto elettrica, sappi che sono molto costosi e imponenti, e quindi vengono installati, comunque, al momento solo in luoghi pubblici (ad esempio , ad esempio, aree ricreative sulle autostrade).

Due tipi di motore per auto elettriche

Un veicolo elettrico può essere dotato di due tipi di motori: un motore sincrono o un motore asincrono.

Un motore asincrono genera un campo magnetico quando ruota. Per fare ciò, si affida allo statore, che riceve elettricità. In questo caso, il rotore ruota costantemente. Il motore asincrono è installato principalmente nei veicoli che effettuano lunghi viaggi e si muovono ad alta velocità.

In un motore a induzione, il rotore stesso assume il ruolo di un elettromagnete. Pertanto, crea attivamente un campo magnetico. La velocità del rotore dipende dalla frequenza della corrente ricevuta dal motore. È il tipo di motore ideale per la guida in città, fermate frequenti e partenze lente.

Batteria, alimentazione per veicoli elettrici

La batteria non contiene pochi litri di benzina, ma kilowattora (kWh). Il consumo che la batteria può fornire è espresso in kilowatt (kW).

La batteria di tutti i veicoli elettrici è composta da migliaia di celle. Quando la corrente li attraversa, si distribuisce tra queste migliaia di componenti. Per darti un'idea più specifica di queste celle, pensale come pile o tasche collegate tra loro.

Una volta che la corrente passa attraverso le batterie della batteria, viene inviata al motore elettrico della tua auto. In questa fase, lo statore vede il campo magnetico generato. È quest'ultimo che aziona il rotore del motore. A differenza di un motore termico, stampa il suo movimento su ruote. A seconda del modello di auto, può trasmettere il suo moto alle ruote tramite un cambio. Ha un solo rapporto, che aumenta la sua velocità di rotazione. È lui che trova il miglior rapporto tra coppia e velocità di rotazione. Buono a sapersi: la velocità del rotore dipende direttamente dalla frequenza della corrente che scorre attraverso il motore.

Per informazioni, tieni presente che le nuove batterie ricaricabili utilizzano il litio. L'autonomia di un veicolo elettrico varia in media da 150 a 200 km. Le nuove batterie (litio-aria, litio-zolfo, ecc.) aumenteranno notevolmente la capacità della batteria di questi veicoli nei prossimi anni.

Come cambiare il look della tua auto elettrica senza cambio?

Questo tipo di veicolo ha un motore che può compiere diverse decine di migliaia di giri al minuto! Pertanto, non è necessario un cambio per modificare la velocità di crociera.

Il motore di un veicolo completamente elettrico trasmette la rotazione direttamente alle ruote.

Cosa ricordare di una batteria agli ioni di litio?

Se stai seriamente pensando di acquistare un veicolo elettrico, ecco alcune informazioni importanti sulle batterie agli ioni di litio.

Uno dei vantaggi di questa batteria è il suo basso tasso di autoscarica. Concretamente, questo significa che se non usi la tua auto per un anno, perderà meno del 10% della sua capacità di carico.

Un altro vantaggio significativo: questo tipo di batteria non richiede praticamente alcuna manutenzione. Deve invece essere sistematicamente dotato di un circuito di protezione e regolazione, BMS.

I tempi di ricarica della batteria possono variare a seconda del modello e della marca del veicolo. Quindi, per scoprire per quanto tempo la tua auto rimarrà collegata, fai riferimento alla sua densità della batteria e alla modalità di ricarica che scegli. La carica durerà circa 10 ore. Pianifica in anticipo e aspetta!

Se non vuoi o non hai tempo per pianificare in anticipo, collega la tua auto a una stazione di ricarica o a un wall box: il tempo di ricarica si dimezza!

Un'altra alternativa per chi ha fretta: opta per la "ricarica rapida" rispetto alla ricarica completa: la tua auto si ricarica fino all'80% in soli 30 minuti!

Buono a sapersi: nella maggior parte dei casi, le batterie delle auto si trovano sotto il pavimento. La loro potenza varia da 15 a 100 kWh.

Incredibile funzione di frenata per veicoli elettrici

Forse non lo sai ancora, ma guidare un'auto elettrica ti permette di generare elettricità! Le case automobilistiche hanno dotato i loro veicoli elettrici di "superpotenza": quando il tuo motore esaurisce l'elettricità (ad esempio, quando il piede viene sollevato dal pedale dell'acceleratore o quando freni), lo fa! Questa energia va direttamente alla tua batteria.

Tutti i moderni veicoli elettrici hanno diverse modalità che consentono ai loro conducenti di scegliere l'una o l'altra potenza della frenata rigenerativa.

Come si ricaricano queste nuove auto verdi?

Vivi in ​​una casa piccola? In questo caso, puoi caricare l'auto direttamente a casa.

Ricarica l'auto a casa

Per caricare la tua auto a casa, prendi il cavo che è stato venduto con la tua auto e collegalo a una presa di corrente standard. Quello da cui sei abituato a caricare il tuo smartphone andrà bene! Tuttavia, essere consapevoli del potenziale rischio di surriscaldamento. L'amperaggio è spesso limitato a 8 o 10 A per evitare incidenti. Inoltre, se hai bisogno di una carica completa per mantenere in funzione il tuo piccolo veicolo elettrico, è meglio programmare l'accensione di notte. Questo perché una corrente più bassa si traduce in tempi di ricarica più lunghi.

Un'altra soluzione: installare una scatola a muro. Costa tra € 500 e € 1200, ma puoi richiedere un credito d'imposta del 30%. Otterrai una ricarica più rapida e una corrente più elevata (circa 16 A).

Ricarica la tua auto al terminal pubblico

Se vivi in ​​un appartamento, non puoi collegare la tua auto a casa o sei in viaggio, puoi collegare la tua auto a una stazione di ricarica pubblica. Troverai tutto in applicazioni specializzate o su Internet. Sapere in anticipo che potrebbe essere necessaria una carta di accesso al chiosco emessa dal marchio o dalla comunità che ha installato il chiosco in questione.

Anche la potenza trasmessa e quindi il tempo di ricarica differiscono a seconda dei diversi dispositivi.

I modelli elettrici possono guastarsi?

Questi veicoli più ecologici hanno anche il vantaggio di una minore rottura. È logico, dal momento che hanno meno componenti!

Tuttavia, questi veicoli potrebbero subire interruzioni di corrente. Infatti, per quanto riguarda i veicoli a benzina o diesel, se non ti aspetti abbastanza "carburante" nel tuo "serbatoio", la tua auto non potrà andare avanti!

Il tuo veicolo completamente elettrico ti invierà un messaggio di avviso quando il livello della batteria diventa particolarmente basso. Sappi che hai ancora dal 5 al 10% della tua energia! Gli avvisi vengono visualizzati sul cruscotto o sullo schermo centrale.

Stai tranquillo, sarai (non necessariamente) sul ciglio di una strada deserta. Questi veicoli puliti possono portarti ovunque da 20 a 50 km: è ora di raggiungere il punto di ricarica.

Dopo questa distanza, la tua auto riduce la potenza del motore e dovresti sentire una decelerazione graduale. Se continui a guidare, vedrai altri avvisi. Quindi la modalità Turtle si attiva quando la tua auto è davvero senza fiato. La tua velocità massima non supererà i dieci chilometri, e se (davvero) non vuoi essere sul ciglio di una strada solitaria, dovrai sicuramente parcheggiare o caricare la batteria.

Quanto costa caricare un veicolo elettrico?

Il costo della ricarica dipende da diversi fattori. Tieni presente che ricaricare la tua auto a casa ti costerà meno che ricaricare in un terminale pubblico. Prendi ad esempio Renault Zoé. La ricarica in Europa costerà circa 3,71 euro, ovvero appena 4 centesimi al chilometro!

Con un terminal pubblico, aspettati circa € 6 per coprire 100 km.

Troverai anche terminali da 22 kW gratuiti per un determinato periodo di tempo prima che vengano pagati.

Le più costose sono senza dubbio le stazioni di “ricarica rapida”. Ciò è dovuto al fatto che richiedono molta potenza e ciò richiede una certa infrastruttura. Se continuiamo con il nostro esempio Renault Zoé, 100 km di autonomia ti costeranno € 10,15.

Infine, sappi che nel complesso, un'auto elettrica ti costerà meno di una locomotiva diesel. In media costa 10 euro percorrere 100 km.