Tutto quello che c'è da sapere sul motore di un'auto elettrica

L'energia di un motore elettrico: come funziona?

Come funziona il motore di un'auto elettrica? A bordo di un veicolo elettrico, quando il conducente preme l'acceleratore, la batteria dell'auto trasmette l'elettricità allo statore: questo provoca la rotazione del rotore, che genera l'energia meccanica necessaria per far girare gli ingranaggi dell'auto. Quando gli ingranaggi girano, girano anche le ruote. Tutte queste fasi si susseguono in un lampo, senza ricorrere alla combustione di combustibili fossili!

Di che tipo di motore sono dotate le auto elettriche?

Quali sono i diversi tipi di motori delle auto elettriche e come funzionano?

Motori delle auto elettriche: corrente alternata (CA) o corrente continua (CC)?

La corrente alternata (CA) e la corrente continua (CC) sono due tipi di flusso elettrico. Come suggeriscono i loro nomi, la corrente continua è una corrente in cui la carica elettrica circola in un'unica direzione, mentre la corrente alternata cambia direzione a intervalli regolari.

I motori alimentati a corrente continua si trovano nei veicoli elettrici, ma solo sotto forma di mini-motori. Servono in particolare per azionare i tergicristalli e gli alzacristalli, ma non per spingere il veicolo stesso. La trazione di un veicolo elettrico è invece assicurata da un motore a corrente alternata.

Tipi di motori elettrici: motori asincroni vs motori sincroni

Esistono due tipi di motori elettrici a corrente alternata destinati alla trazione di un veicolo elettrico: i motori asincroni (o a induzione) e i motori sincroni.

In un motore asincrono, o a induzione, il rotore è sottoposto a rotazione e cerca costantemente di «raggiungere» il campo magnetico rotante generato dallo statore. Questo tipo di motore per auto elettriche è noto per la sua elevata potenza. È montato su numerosi veicoli.

In un motore sincrono, invece, il rotore gira alla stessa velocità del campo magnetico. Genera una coppia elevata a basse velocità ed è quindi ideale per la guida in città. Tra i suoi altri vantaggi va citata la dimensione: un motore sincrono per auto elettriche può infatti avere dimensioni compatte e un peso ridotto.

Come viene alimentato il motore elettrico?

Affinché il motore asincrono o sincrono della vostra auto elettrica possa funzionare, la corrente elettrica che lo alimenta deve seguire una serie di fasi, fino a raggiungere la sua destinazione finale e svolgere la sua funzione di trazione.

Quali sono i componenti alimentati a corrente alternata e continua in un'auto elettrica?

Non bisogna confondere il motore a corrente alternata di un'auto elettrica con le modalità di ricarica, che possono avvenire sia in corrente alternata che in corrente continua, a seconda che ci si colleghi direttamente alla rete elettrica o che si utilizzi una stazione di ricarica ultraveloce dedicata. Il motore di un'auto elettrica funziona a corrente alternata, mentre la batteria deve essere alimentata a corrente continua. È quindi necessario convertire la corrente alternata in corrente continua, a bordo del veicolo o esternamente.

La corrente proveniente dalla rete è sempre corrente alternata. Questa passa attraverso il caricatore di bordo del veicolo elettrico (che si può immaginare come un convertitore CA-CC), il quale invia poi tale energia alla batteria. Le stazioni di ricarica rapida che si trovano sulle autostrade, nei parcheggi e in città effettuano esse stesse il processo di conversione della corrente alternata in corrente continua: l’energia destinata alla batteria arriva quindi direttamente nell’auto sotto forma di corrente continua. Questo sistema è più veloce rispetto alle prese elettriche a corrente alternata, ma richiede anche molto più spazio.

In che modo l'auto trasforma poi la corrente continua in corrente alternata per alimentare il motore? La conversione avviene tramite un inverter, un dispositivo integrato nel gruppo motopropulsore.

Il gruppo motopropulsore di un veicolo elettrico

In un veicolo elettrico, il motore elettrico fa parte di un sistema più ampio: il gruppo motopropulsore. In quest'ultimo si trova il controller elettronico di potenza (PEC, Power Electronic Controller), che raggruppa tutti i componenti elettronici incaricati dell'alimentazione del motore e della ricarica della batteria. Esso integra anche il riduttore, che permette di regolare la coppia (o momento di forza) e la velocità di rotazione.

La progettazione dei vari componenti di un motore per veicoli elettrici richiede una notevole competenza. Tatiana Sueur, responsabile dell’assemblaggio dei motori elettrici presso Renault, spiega che «per costruire uno statore, abbiamo dovuto in particolare capire come avvolgere 2 chilometri di filo di rame nelle piccole scanalature della lamiera senza danneggiare la ceramica isolante che le ricopre».

Renault migliora costantemente l'efficienza del gruppo motopropulsore. Ne sono prova le innovazioni tecniche apportate al gruppo motopropulsore della Nuova ZOE, che migliorano le prestazioni complessive del veicolo e lo dotano di nuove funzionalità.

Durata dei motori delle auto elettriche

La durata di un motore per auto elettrica dipende da così tante variabili che è difficile stimarla con precisione. In condizioni ideali, si ritiene che la durata ottimale sia compresa tra i 15 e i 20 anni. Rispetto a un motore a combustione, un motore per auto elettrica è composto da un numero inferiore di componenti, il che comporta una manutenzione minore e più semplice.

Qual è la potenza di un'auto elettrica?

In un veicolo elettrico, la potenza in uscita corrisponde alla differenza tra l'energia elettrica in ingresso e l'energia meccanica «utile» che fa funzionare il motore. Questo rapporto è chiamato rendimento di conversione energetica. Una parte di questa energia può andare persa a causa del calore o degli attriti, il che significa che il motore non sfrutta tutta l'energia elettrica proveniente dalla batteria dell'auto elettrica.

La potenza di un'auto elettrica dipende dalla cilindrata del motore e dalla potenza della corrente in ingresso. La Nuova ZOE, ad esempio, eroga ora una potenza di 100 kW e una coppia di 245 Nm. Con un'autonomia WLTP* di 395 chilometri grazie a una batteria da 52 kWh, la Nuova ZOE offre prestazioni eccellenti in termini di efficienza energetica.

Di che tipo di motore sono dotati i veicoli elettrici ibridi?

Un veicolo ibrido elettrico è dotato sia di un motore a combustione interna che di un motore elettrico alimentato da una batteria. Fino a poco tempo fa, le batterie dei veicoli ibridi potevano essere ricaricate solo tramite recupero di energia, ovvero durante la frenata e le fasi di decelerazione. Di conseguenza, funzionavano essenzialmente grazie al motore a combustione.

Da allora, però, è nata una nuova generazione di modelli ibridi: le auto elettriche ibride ricaricabili. Questi veicoli, tra cui la Renault Captur E-TECH Hybrid Rechargeable, combinano i vantaggi delle due tecnologie: sono dotati di una presa di ricarica specifica, di due motori elettrici e di un motore a combustione.

* WLTP: Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures. Il ciclo WLTP standardizzato comprende il 57% di percorrenza urbana, il 25% di percorrenza extraurbana e il 18% di percorrenza in autostrada.

Diritti d'autore: Jean-Christophe MOUNOURY, Pagecran