Come funzionano le auto elettriche? Spiegazione dei motori e delle batterie dei veicoli elettrici

I veicoli elettrici funzionano in modi fondamentalmente diversi rispetto alle auto tradizionali. I motori a combustione interna hanno tantissime parti mobili e, sebbene i veicoli elettrici abbiano le loro complessità, sono molto più digitali che meccanici. Diamo uno sguardo più da vicino a come funzionano esattamente i veicoli elettrici.

Come funziona una batteria per veicoli elettrici?

Invece che dalla benzina, i veicoli elettrici traggono la loro energia da un pacco batteria, che di solito si estende lungo la parte inferiore dell’auto per mantenere il peso il più basso possibile. È composto da più moduli, che sono a loro volta suddivisi in singole celle della batteria, di dimensioni simili alle batterie AA. Uno strato di refrigerante scorre tra le celle poiché le batterie calde sono batterie esplosive. Un sistema di gestione della batteria regola il liquido di raffreddamento e garantisce che ciascuna cella si scarichi alla stessa velocità, prolungando la durata del pacco.

Abbiamo un intero articolo su come funzionano le batterie, ma la versione breve è che gli elettroni vengono attirati attraverso un circuito spostando gli atomi di litio da un lato all'altro della batteria. Gli elettroni vogliono seguire gli ioni di litio, ma una membrana di separazione all'interno della batteria impedisce loro di accompagnarli durante il viaggio. Di conseguenza, devono passare attraverso cavi che alimentano anche i nostri telefoni, tablet, lampadine, computer e automobili. Quando si carica una batteria, si attirano gli atomi di litio sul lato originale della batteria caricandola di elettroni.

Come funziona un inverter EV?

La maggior parte dei dispositivi elettronici domestici funziona con corrente alternata. Ciò significa che gli elettroni vanno continuamente avanti e indietro attraverso i fili a intervalli prestabiliti. Le batterie, tuttavia, funzionano corrente continua, quindi gli elettroni vengono semplicemente lanciati in una direzione in un flusso coerente. Un veicolo elettrico utilizza un inverter per modificare la corrente del pacco batteria da continua ad alternata prima che raggiunga il motore. Questo è un passo importante poiché la variazione della frequenza CA effettuata dall’inverter influisce direttamente sulla velocità del veicolo elettrico.

Come funziona un motore elettrico?

I motori EV trasformano l'elettricità in movimento creando un campo magnetico rotante. Un cilindro chiamato statore contiene fili di rame strettamente avvolti, attraverso i quali scorre la corrente alternata proveniente dall'inverter. Poiché la corrente si alterna, i poli nord e sud di questi campi magnetici cambiano avanti e indietro. Eseguendo circuiti diversi a frequenze elettriche leggermente diverse, il campo magnetico complessivo ruota.

All'interno dello statore, un rotore fluttuante risente dell'effetto di tutti questi campi magnetici rotanti. Mentre la corrente attraversa lo statore, l'attrazione magnetica fa girare il rotore per raggiungerlo. Dopotutto, i poli magnetici del rotore opposti a quelli dello statore saranno attratti e i poli simili si respingono. Maggiore è la potenza pompata attraverso lo statore, più velocemente gira il campo magnetico. Il rotore muove un asse, che fa girare le ruote del veicolo elettrico. Poiché la potenza generata da un motore EV è significativa, un componente necessario chiamato riduttore riduce la forza al livello desiderato prima di passare dal rotore alle ruote.

I motori dei veicoli elettrici non sono solo motori: possono anche fungere da generatori. Quando freni il tuo veicolo elettrico, la forza meccanica del veicolo che rallenta fa girare il rotore, che produce corrente che scorre attraverso lo statore, fino alla batteria.

Poiché gran parte della forza necessaria per rallentare un veicolo viene spinta nella frenata rigenerativa, le pastiglie dei freni di un veicolo elettrico subiscono un’usura inferiore rispetto a un’auto normale. I veicoli elettrici sopportano molto meno stress meccanico su tutta la linea, non solo in frenata. I motori dei veicoli elettrici non devono affrontare ripetute reazioni chimiche esplosive come i motori a combustione interna, trasferendo il forza lineare di un pistone in forza di rotazione (coppia) tramite un albero a gomiti o facendo affidamento su un volano per stabilizzare la forza variabile ingresso. Nel complesso, questa è una buona notizia per i costi di riparazione dei veicoli elettrici.

Si spera che questo fornisca alcune informazioni sul funzionamento interno di un veicolo elettrico. I veicoli elettrici stanno conquistando il mondo, quindi probabilmente è una buona cosa sapere una o due cose su come funzionano.

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