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Cosa sono e come funzionano le auto elettriche


Cosa sono e come funzionano le auto elettriche L’arrivo sul mercato delle nuove auto elettriche porta con sé tanti pro e, allo stesso tempo, tanti contro. Non ci sono più pistoni, bielle e camere di combustione, quindi a prima analisi il powertrain elettrico potrebbe risultare più semplice. In realtà non mancano alcune complicazioni poiché le tensioni e gli amperaggi in gioco sono elevati, quindi senza le dovute conoscenze elettriche è meglio non metterci mano.

Come funziona il motore nelle auto elettriche?

Come si sviluppa l’energia elettrica immagazzinata dalle batterie? Il compito è attribuito all’inverter, un dispositivo che trasforma la corrente continua dell’accumulatore in corrente alternata (trifase), fruibile al motore. La sua funzione è quella di gestire la potenza e modularne la coppia, che viene inviata al sistema di trasmissione, modificando così la velocità del veicolo in funzione della richiesta sul pedale dell’acceleratore. Il motore elettrico, invece, trasforma i kW accumulati nelle batterie agli ioni di litio per convertirli in coppia meccanica necessaria a muovere la vettura. In generale, questo propulsore vanta di una maggiore efficienza energetica rispetto a quasi tutti i motori a combustione interna. Il motore a benzina ha una efficienza energetica attorno al 27-30%, un motore a gasolio si avvicina al 40%. Un motore elettrico, a seconda della tipologia e della sua potenza, può anche essere prossimo tra l’85 (induzione) e il 95% (Brushless). La differenza principale tra i due sistemi appena citati è che nel secondo caso (Brushless) non ci sono bobine né fili di rame ma due o più magneti permanenti che hanno il compito di generare il campo magnetico all’interno del nucleo dello statore. La spiegazione principale di questa differenza nell’efficienza è che il motore elettrico non consuma nei casi di fermo/stop e i sistemi di recupero dell'energia cinetica dissipata in frenata tipo KERS consentono di recuperare mediamente un quinto dell'energia. La frenata rigenerativa è – anch’essa – gestita dall’inverter, che intuisce la decelerazione voluta dal conducente e coordina la frenata tra i motori stessi (che fungono da generatori) e l’impianto frenante composto dai classici freni ad attrito. Guidando un’auto elettrica, il conducente percepisce una dinamica silenziosa e apprezza la totale assenza di vibrazioni. Quello che più sorprende è la coppia istantanea che, rispetto ad una vettura equipaggiata da un propulsore tradizionale, consente una spinta immediata per poi allentare il “tiro” salendo con i regimi di rotazione.

Batterie e autonomia per le auto elettriche

Altro componente fondamentale per le auto elettriche è il pacco batterie che, nella maggioranza dei casi, è composto da celle agli ioni di litio. Legato a questa tecnologia di alimentazione, ci sono due grandi sfide con cui l’utilizzatore deve fare i conti: l’autonomia e la durata delle batterie. Le case automobilistiche dichiarano un’autonomia che in media registra un dato di 300 km nel nuovo protocollo di omologazione WLTP. La vita media garantita per una batteria è di circa 8 anni o 160.000 km e, se si pensa che la sostituzione del pacco batterie incide molto sul portafogli (costa quanto un’auto compatta con motore endotermico), la scelta dell’elettrico mette in difficoltà gli acquirenti che vorrebbero investire sulla lunga durata. Le batterie agli ioni di litio sono una delle migliori offerte in termini di rapporto peso/potenza, non hanno alcun effetto memoria e vantano una lenta perdita della carica quando non sono utilizzate. Oltretutto, sono molto versatili perché possono adattarsi per ricoprire in modo efficace ogni spazio. Lo svantaggio principale, però, è legato dal loro degrado progressivo, anche se non vengono utilizzate.

Modalità di ricarica dell’auto elettrica

Per ricaricare una vettura elettrica, sono disponibili differenti soluzioni. Le più comuni sono tre modalità di ricarica:

  • da una presa domestica classica, non servono installazioni particolari, ma per una ricarica completa servono circa 20-24 ore;
  • da una wallbox da fissare in garage: permette una ricarica completa in 5-8 ore nella versione trifase (11 kW) o in 8-12 ore in monofase (7,4 kW);
  • da una colonnina di ricarica pubblica dedicata, in questo tutto dipende dalla capacità di recepire la corrente (fino a 100 kW oppure oltre) e in media permette di raggiungere l’80% della ricarica in soli 30-50 minuti.

Come succede banalmente sugli smartphone, la batteria si usura maggiormente quando si esce dal range 20% - 80%. Se non sono previsti lunghi tragitti è infatti consigliato mantenere il livello di carica sotto questa soglia.

Questo è facilitato dall’interfaccia con le colonnine oppure direttamente dallo smartphone, grazie alla possibilità di pianificare e interrompere la ricarica in qualsiasi momento. La connessione da remoto, permette di segnalare alla vettura quando verrà messa in moto, in modo da ottimizzare la temperatura delle batterie per una migliore autonomia e una minore usura.

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