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 un sacco di parti mobili e, sebbene i veicoli elettrici abbiano le loro complessità, sono molto più digitali che meccanici. Diamo un’occhiata più da vicino a come funzionano esattamente i veicoli elettrici.

Come funziona un pacco batterie per veicoli elettrici?

Invece della 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 a loro volta sono 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 quel liquido di raffreddamento e assicura che ogni cella si scarichi alla stessa velocità, prolungando la vita del pacco.

Sdk16420 / Wikimedia Commons

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 di una batteria. Gli elettroni vogliono seguire quegli ioni di litio, ma una membrana di separazione all’interno della batteria impedisce loro di venire per il viaggio. Di conseguenza, devono passare attraverso cavi che alimentano anche i nostri telefoni, tablet, lampadine, computer e automobili. Quando carichi una batteria, attiri gli atomi di litio sul lato originale della batteria caricandola di elettroni.

Come funziona un inverter EV?

La maggior parte della tua elettronica domestica funziona a corrente alternata. Ciò significa che gli elettroni stanno perennemente avanti e indietro attraverso i fili a intervalli prestabiliti. Le batterie, tuttavia, funzionano a corrente continua, quindi gli elettroni vengono espulsi in una direzione in un flusso costante. Un veicolo elettrico utilizza un inverter per cambiare la corrente del pacco batteria da diretta ad alternata prima che raggiunga il motore. Questo è un passaggio importante poiché la variazione della frequenza CA effettuata dall’inverter influisce direttamente sulla velocità del veicolo elettrico.

Come funziona un motore elettrico?

I motori elettrici 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. Quando la corrente scorre attraverso 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 respingeranno. Più potenza viene pompata attraverso lo statore, più velocemente ruota il campo magnetico. Il rotore muove un asse, che fa girare le ruote dell’EV. Poiché la potenza generata da un motore EV è significativa, un componente necessario chiamato riduttore porta la forza al livello desiderato prima di passare dal rotore alle ruote.

I motori EV non sono solo motori: possono anche agire come generatori. Quando si frena il veicolo elettrico, la forza meccanica del veicolo in rallentamento 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 affrontano molto meno stress meccanico su tutta la linea, non solo in frenata. I motori per veicoli elettrici non hanno a che fare con reazioni chimiche esplosive ripetute come i motori a combustione interna, trasferendo la forza lineare di un pistone in forza di rotazione (coppia) tramite un albero a gomiti o facendo affidamento su un volano per stabilizzare l’immissione di forza variabile. 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 è probabilmente una buona cosa che tu sappia una o due cose su come funzionano.

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