Înțelegerea puterii unui motor electric

Ce înseamnă „puterea motorului” la o mașină?

În fizică, puterea se referă la cantitatea de energie furnizată într-un interval de timp dat. Aplicat în sectorul auto, acest termen se referă la cantitatea de energie mecanică produsă de motor, tot într-un interval de timp dat. Puterea influențează accelerația mașinii, capacitatea sa de tracțiune (greutatea pe care este capabilă să o deplaseze) și capacitatea sa de a urca pante.

Fie că este vorba de un motor cu ardere internă sau de un motor electric, puterea energiei mecanice corespunde produsului dintre viteza de rotație (măsurată în rotații pe minut) și cuplul (exprimat în newtoni-metri (Nm)). Cuplul reprezintă forța de tracțiune a motorului.

Prin urmare, două motoare cu aceeași putere pot avea un comportament diferit și pot oferi șoferului senzații foarte diferite. Performanțele unui automobil sport nu au nimic de-a face cu cele ale unui camion mare, chiar dacă cele două vehicule au o putere a motorului echivalentă!

Cum se măsoară puterea unui motor de mașină electrică?

Producătorii nu se pot mulțumi doar să anunțe puterea motorului: aceasta este măsurată în cadrul unui proces de testare și se traduce prin variații ale cuplului în funcție de turația motorului. Valoarea luată în considerare de producătorii auto se referă, în general, la puterea maximă măsurată. Aceasta este exprimată în wați (W) sau, mai frecvent, în kilowați (kW).

Cum se determină puterea unui motor de mașină electrică?

În cazul unui sistem precum cel dintr-un vehicul electric, puterea mecanică – exprimată în wați (W), kilowați (kW) sau cai-putere (ch) – se calculează înmulțind turația (rpm) cu cuplul, echivalentul rotativ al forței liniare, măsurat în newtoni-metri (Nm). Înainte de a vă lansa în calcule complexe, puteți efectua o căutare rapidă online: mai multe site-uri web calculează puterea vehiculului dvs. electric în kilowați. Este suficient să introduceți turația și cuplul acestuia. De asemenea, puteți consulta manualul de utilizare al vehiculului.

Care este relația dintre kilowați (kW) și cai-putere (ch)?

Unitatea „cal-vapor” se referă, în mod tradițional, la puterea motorului unui autoturism. Aceasta datează de la sfârșitul secolului al XIX-lea. Aceasta permite exprimarea puterii într-un mod mai concret, asimilând-o unei sarcini de muncă pe care oricine o poate înțelege. Caii (adesea prescurtat „ch”) corespund puterii pe care o depune un cal pentru a ridica o greutate de 75 kg la o înălțime de un metru într-o secundă. În sistemul metric, un cal echivalează cu aproximativ 736 W.

Prin urmare, puterea motorului unui vehicul electric poate fi exprimată atât în kW, cât și în ch. Motorul R135 al Noului ZOE dezvoltă, de exemplu, o putere de 100 kW, adică 135 ch, de unde îi provine și denumirea. Acesta dezvoltă acum un cuplu de 245 Nm, față de 225 Nm în cazul motorului R110 cu care era echipat modelul ZOE în 2018. Această îmbunătățire sporește performanțele vehiculului electric în situațiile care necesită accelerare, de exemplu la depășiri sau la inserarea pe o autostradă.

Care sunt factorii care determină puterea unui automobil electric?

Rolul unui motor este acela de a genera energie mecanică pornind de la o altă formă de energie. Puterea sa rezultă, așadar, din capacitatea maximă de energie pe care o poate transforma. În cazul unui vehicul electric, puterea depinde de dimensiunea motorului (volumul său) și de intensitatea curentului de intrare.

Ce înseamnă „energie utilă” pentru un motor electric?

Puterea depinde, de asemenea, de randament, adică de raportul dintre cantitatea de energie electrică furnizată la intrare și cantitatea de energie mecanică transmisă la ieșire.

Motorul nu primește întreaga energie furnizată de rețeaua electrică sau de stația de încărcare. O parte din aceasta se poate pierde din cauza căldurii sau a frecării. Cu alte cuvinte, energia mecanică care este efectiv utilizată de motor este energia așa-numită „utilă”. Împărțind puterea de ieșire reală a unui motor electric la puterea de ieșire teoretică (corespunzătoare puterii de intrare inițiale), se obține randamentul mecanic al motorului.

Astfel, în cazul unui vehicul electric, energia „utilă” se poate calcula împărțind puterea de ieșire (viteza × cuplul) la puterea de intrare. Rezultatul va fi exprimat în procente. În termeni mai generali, această metodă permite calcularea eficienței energetice, prin formula „Eficiență = W/energie”, unde W reprezintă cantitatea de energie utilă produsă în raport cu cantitatea de resurse consumate.

Obiectivul este apoi acela de a reduce pierderile de putere pentru a atinge o eficiență energetică optimă. Astfel, cea mai mare parte a energiei stocate în baterie este valorificată pe deplin pentru a spori autonomia vehiculului electric. În acest sens, noul ZOE se remarcă prin performanțe deosebite. Cu o autonomie WLTP* de 395 de kilometri, datorită unei baterii de 52 kWh, acesta înregistrează unul dintre cele mai bune raporturi de pe piața vehiculelor electrice, indiferent de segment.

Putere, consum și autonomie

Puterea maximă nu afectează însă în mod direct autonomia unui vehicul electric, deoarece stilul de conducere este cel care influențează în primul rând consumul motorului. Prin urmare, nu este vorba de a determina care este cel mai eficient motor al unei mașini electrice, ci mai degrabă de a identifica modul cel mai eficient de a conduce. O accelerare bruscă va determina, de exemplu, un vârf de consum de energie electrică. De asemenea, fazele de conducere la viteză mare solicită foarte mult bateria. Cu cât viteza este mai mare, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru a o menține la acest nivel.
În schimb, o conducere lină permite reducerea consumului instantaneu, îmbunătățind în același timp eficiența frânării regenerative. Acesta este principiul conducerii ecologice, care constituie una dintre cele mai bune modalități de a crește autonomia unui autovehicul electric.

Cum se poate crește puterea motoarelor electrice?

Deși „motorul ideal”, fără pierderi de putere între intrare și ieșire, nu există (sau, în orice caz, există doar ca sistem mecanic ipotetic), anumiți factori permit creșterea puterii de ieșire. Cu cât un motor de mașină electrică este mai eficient, cu atât poate absorbi mai multă putere pentru a genera energie mecanică utilă funcționării vehiculului.

Eficiența este cuvântul cheie pentru proiectanții de vehicule electrice. Acest concept se aplică în fiecare etapă a procesului de fabricație: la transferul energiei electrice din rețea către mașină (prin intermediul unei stații de încărcare sau fără intermediari), la conversia curentului alternativ în curent continuu, la stocarea energiei în baterie, la reconversia acesteia în curent alternativ și, în cele din urmă, la eficiența motorului mecanic în sine. Pe scurt, cu cât un vehicul este mai eficient, cu atât poate valorifica mai bine puterea pe care o primește și cu atât este mai rentabil pentru toate părțile implicate, de la producător până la șofer.

Dacă le comparăm cu omologii lor cu motor cu ardere internă, vehiculele electrice se află cu mult în frunte în cursa pentru eficiența energetică. PotrivitDepartamentului Energiei al SUA, „vehiculele electrice convertesc peste 77 % din energia electrică furnizată de rețea în putere la nivelul roților. Vehiculele tradiționale pe benzină convertesc doar 12–30 % din energia conținută în combustibil pentru a propulsa roțile”.

*WLTP: Proceduri armonizate la nivel mondial pentru testarea vehiculelor ușoare. Ciclul standardizat WLTP cuprinde 57 % trasee urbane, 25 % trasee extraurbane și 18 % trasee pe autostradă.

Drepturi de autor: MOUNOURY Jean-Christophe, Renault Marketing 3D-Commerce