Auto elettriche: il futuro?
Al giorno d’oggi, le auto elettriche stanno portando grandi cambiamenti nell’industria dell’automotive. Questi veicoli silenziosi, non inquinanti e dalle alte prestazioni potrebbero rendere obsoleti i motori a combustione interna entro il 2025.
Questo articolo svelerà le tecnologie nascoste dietro la Tesla Model S che, recentemente, è diventata l’auto elettrica dall’accelerazione più veloce al mondo.
Vedremo come le auto elettriche hanno ottenuto prestazioni superiori, analizzando la tecnologia che sta dietro al motore a induzione, all’inverter, all’alimentazione della batteria agli ioni di litio e, soprattutto, alla sincronizzazione dei meccanismi del veicolo, in maniera logica e passo dopo passo.
La tecnologia di Tesla Motors
Il cuore di una Tesla è un’invenzione fatta dal grande scienziato Nikola Tesla (1856-1943) circa 100 anni fa: il motore a induzione.
Il motore a induzione ha 2 parti principali: rotore e statore.
Il rotore è un pacco di barre elettricamente conduttive cortocircuitate all’estremità da anelli. Lo statore viene alimentato da corrente alternata trifase. Nelle bobine la corrente alternata trifase produce un campo magnetico rotante.
Il motore Tesla produce un campo magnetico a quattro poli. Questo campo magnetico rotante induce corrente sulle barre del rotore, facendolo ruotare (il motore per funzionare ha bisogno che si avveri questa relazione: velocità di rotazione del rotore < velocità di rotazione del campo magnetico).
La particolarità di un motore a induzione è che la sua velocità dipende dalla frequenza di alimentazione in corrente alternata; così, variando la frequenza dell’alimentazione, saremo in grado di modificare la velocità della ruota motrice. Questo rende facile e affidabile il controllo di velocità dell’auto elettrica, che può variare da 0 a 18000 giri/min.
L’alimentazione del motore viene fornita da un driver a frequenza variabile, il quale, a sua volta, controlla la velocità del motore. Questo è il vantaggio più consistente che le auto elettriche hanno rispetto a quelle a combustione interna.
Un motore a combustione interna produce coppia e potenza utilizzabili solo entro un intervallo di tempo e una velocità limitata. Pertanto, la connessione diretta della rotazione del motore alla ruota motrice non è un’idea intelligente. È necessario introdurre una trasmissione per variare la velocità della ruota motrice. Diversamente, un motore a induzione funziona in modo efficiente in qualsiasi campo di velocità e, quindi, non è necessaria alcuna trasmissione di velocità variabile per un’auto elettrica.
Un motore a combustione interna non produce moto rotativo diretto del pistone ma lineare che dovrà, quindi, essere convertito in moto rotativo. Questo causa maggiori problemi per il bilanciamento meccanico. Inoltre, non è auto-avviante e l’uscita di potenza è sempre irregolare. Molti sono gli accessori necessari per risolvere questi problemi. Dall’altra parte, con un motore a induzione, si ha moto rotativo diretto e potenza uniforme in uscita; molti componenti del motore a combustione interna possono essere evitati.
Come risulta da questi fattori, un motore a induzione ha un maggior grado di risposta e un più elevato rapporto peso/potenza che determina prestazioni superiori per il veicolo.
A questo punto, la domanda da porci è: da dove riceve l’alimentazione il motore?
Ti lasciamo con questa domanda per il fine settimana, continueremo l’articolo lunedì. Nel frattempo ti auguriamo buon weekend e non dimenticare di farci sapere con un commento le tue idee sulle auto elettriche!
Aggioramento:
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Davvero interessante questo articolo. Si parla sempre dell’effetto “green” che questi mezzi alimentano, ma mai del loro funzionamento. Speriamo che l’auto elettrica diventi a breve più accessibile per la popolazione, sia per quanto riguarda i costi, ancora troppo elevati, che per una questione di infrastrutture e incentivi. L’Italia ha ancora molto da fare in questo senso.