Tot ce trebuie să știți despre motorul unui automobil electric

Energia unui motor electric: cum funcționează?

Cum funcționează motorul unui autoturism electric? La bordul unui vehicul electric, atunci când șoferul apasă pedala de accelerație, bateria mașinii transmite curentul electric către stator: acest lucru determină rotirea rotorului, care generează energia mecanică necesară pentru a pune în mișcare angrenajele mașinii. Când angrenajele se rotesc, se rotesc și roțile. Toate aceste etape se succed într-o clipă, fără a recurge la arderea combustibililor fosili!

Cu ce tip de motor sunt echipate mașinile electrice?

Care sunt diferitele tipuri de motoare ale mașinilor electrice și cum funcționează acestea?

Motoarele mașinilor electrice: curent alternativ (AC) sau curent continuu (DC)?

Curentul alternativ (AC) și curentul continuu (DC) sunt două tipuri de fluxuri electrice. Așa cum sugerează și denumirile lor, curentul continuu este un curent în care sarcina electrică circulă într-o singură direcție, în timp ce curentul alternativ își schimbă direcția la intervale regulate.

În vehiculele electrice se găsesc motoare alimentate cu curent continuu, dar numai sub formă de mini-motoare. Acestea sunt utilizate, în special, pentru acționarea ștergătoarelor de parbriz și a geamurilor, dar nu pentru propulsarea propriu-zisă a vehiculului. Propulsia unui vehicul electric este asigurată, la rândul său, de un motor cu curent alternativ.

Tipurile de motoare electrice: motoare asincrone vs. motoare sincrone

Există două tipuri de motoare electrice de curent alternativ destinate tracțiunii unui vehicul electric: motoarele asincrone (sau cu inducție) și motoarele sincrone.

Într-un motor asincron, sau cu inducție, rotorul se rotește și încearcă în permanență să „ajungă din urmă” câmpul magnetic rotativ creat de stator. Acest tip de motor pentru mașini electrice este cunoscut pentru puterea sa mare. Este utilizat în numeroase vehicule.

În schimb, într-un motor sincron, rotorul se rotește cu aceeași viteză ca și câmpul magnetic. Acesta generează un cuplu ridicat la turații reduse, fiind astfel ideal pentru conducerea în mediul urban. Printre celelalte avantaje ale sale se numără dimensiunile: un motor sincron pentru mașini electrice poate avea, într-adevăr, o dimensiune compactă și o greutate redusă.

Cum este alimentat motorul electric?

Pentru ca motorul asincron sau sincron al mașinii dvs. electrice să poată funcționa, curentul electric care îl alimentează trebuie să parcurgă o serie de etape, până când ajunge la destinația finală și își îndeplinește rolul de tracțiune.

Care sunt echipamentele alimentate cu curent alternativ și continuu într-o mașină electrică?

Nu trebuie să se facă confuzie între motorul de curent alternativ al unei mașini electrice și tipurile de reîncărcare electrică, care se pot efectua fie cu curent alternativ, fie cu curent continuu, în funcție de faptul dacă vă conectați direct la rețea sau dacă utilizați o stație de reîncărcare specifică ultra-rapidă. Motorul unui autovehicul electric funcționează cu curent alternativ, în timp ce bateria trebuie alimentată cu curent continuu. Prin urmare, este necesară conversia curentului alternativ în curent continuu, fie la bordul vehiculului, fie extern.

Curentul provenit din rețea este întotdeauna curent alternativ. Acesta trece prin încărcătorul integrat al vehiculului electric (pe care ni-l putem imagina ca pe un convertor CA-CC), care trimite apoi această energie către baterie. Stațiile de încărcare rapidă pe care le găsim pe autostrăzi, în parcări și în oraș realizează ele însele procesul de conversie a curentului alternativ în curent continuu: energia destinată bateriei ajunge astfel direct în mașină sub formă de curent continuu. Acest sistem este mai rapid decât prizele electrice cu curent alternativ, dar necesită și mult mai mult spațiu.

Cum transformă apoi mașina curentul continuu în curent alternativ pentru a-și alimenta motorul? Conversia se realizează cu ajutorul unui invertor, un dispozitiv integrat în grupul motopropulsor.

Grupul motopropulsor al unui vehicul electric

Într-un vehicul electric, motorul electric face parte dintr-un ansamblu mai amplu: grupul motopropulsor. În cadrul acestuia se află controlerul electronic de putere (PEC, de la Power Electronic Controller), care reunește toate componentele electronice responsabile de alimentarea motorului și de reîncărcarea bateriei. Acesta include, de asemenea, reductorul, care permite reglarea cuplului (sau a momentului de forță) și a vitezei de rotație.

Proiectarea diferitelor componente ale unui motor pentru vehicule electrice necesită o adevărată expertiză. Tatiana Sueur, care supervizează asamblarea motoarelor electrice la Renault, explică că „pentru a construi un stator, a trebuit, printre altele, să găsim o modalitate de a înfășura 2 kilometri de sârmă de cupru în mici caneluri din tablă, fără a deteriora ceramica izolantă care le acoperă”.

Renault îmbunătățește în mod constant eficiența grupului motopropulsor. O dovadă în acest sens o constituie inovațiile tehnice aduse grupului motopropulsor al modelului ZOE, care îmbunătățesc performanțele generale ale vehiculului și îi conferă noi funcționalități.

Durata de viață a motoarelor mașinilor electrice

Durata de viață a unui motor de mașină electrică depinde de atât de multe variabile, încât este dificil să o estimăm cu precizie. În condiții ideale, se consideră că durata de viață optimă se situează între 15 și 20 de ani. În comparație cu un motor cu ardere internă, un motor de mașină electrică are mai puține piese, ceea ce înseamnă o întreținere mai redusă și mai ușoară.

Care este puterea unei mașini electrice?

Într-un vehicul electric, puterea de ieșire corespunde diferenței dintre energia electrică furnizată la intrare și energia mecanică „utilă” care pune în funcțiune motorul. Acest raport se numește randamentul de conversie energetică. O parte din această energie se poate pierde sub formă de căldură sau prin frecare, ceea ce înseamnă că motorul nu valorifică toată energia electrică provenită de la bateria mașinii electrice.

Puterea unui automobil electric depinde de capacitatea motorului său și de intensitatea curentului de alimentare. Noul ZOE, de exemplu, dezvoltă acum o putere de 100 kW și un cuplu de 245 Nm. Cu o autonomie WLTP* de 395 de kilometri, datorită unei baterii de 52 kWh, Noul ZOE se remarcă prin performanțe deosebite în ceea ce privește eficiența energetică.

Cu ce tip de motor sunt echipate vehiculele electrice hibride?

Un vehicul electric hibrid este echipat atât cu un motor cu ardere internă, cât și cu un motor de curent alternativ alimentat de o baterie. Până de curând, bateriile vehiculelor hibride nu puteau fi reîncărcate decât prin recuperare, adică prin frânare și în fazele de decelerare. Prin urmare, acestea funcționau în principal cu ajutorul motorului cu ardere internă.

Însă, între timp, a apărut o nouă generație de modele hibride: mașinile electrice hibride reîncărcabile. Aceste vehicule, printre care se numără și Renault Captur E-TECH Hybrid Rechargeable, combină avantajele celor două tehnologii: sunt echipate cu o priză de încărcare specifică, cu două motoare electrice și cu un motor termic.

* 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: Jean-Christophe MOUNOURY, Pagecran