Il principio di funzionamento di un'auto elettrica sull'esempio del modello Tesla: le principali caratteristiche progettuali delle auto elettriche

Sono apparse in vendita auto ecologicamente pulite, ma la tecnologia attira i nostri utenti e connazionali con l'opportunità di abbandonare la benzina costosa. Quanto è realistico e possibile? Ci sono molti miti sulle auto elettriche, sono anche chiamate auto elettriche. Innanzitutto sono molto costosi.

Sì, questo piacere è inaccessibile all'ucraino medio, il modello economico Tesla Model 3 del 2019 costa 35mila dollari. Un altro inconveniente è legato al limitato chilometraggio dell'auto con una sola ricarica e ancora una rete insufficiente di colonnine di ricarica.

Devo dire che il problema del costo e della durata della corsa è risolvibile. Ad esempio, elettrico foglia di nissan costa 15500 $ alla velocità massima disponibile di 160 km/h. La riserva di carica è di 180 km/h. Cioè, per andare da Kiev a Odessa, avrai bisogno di tre distributori di benzina. Per la Tesla Model 3, questa cifra è leggermente migliore, circa il doppio, ma il costo dell'auto è più alto.

Quindi l'auto elettrica è abbastanza degna di attenzione e la tecnologia è già così avanzata che le auto possono essere acquistate dai normali acquirenti. Ciò significa che la macchina non si guasterà costantemente né richiederà un costoso supporto tecnico. Tuttavia, vale la pena capire qual è il principio di funzionamento di un'auto elettrica e come funziona un'auto elettrica.

Nel nostro articolo "Come funziona un'auto", abbiamo analizzato questo problema per i veicoli con un design convenzionale. Ora notiamo cosa distingue e come funziona già un'auto elettrica.

Il design dell'auto elettrica Tesla Model

Più di recente, l'auto elettrica Tesla Model è entrata tra le prime tre auto più veloci al mondo, ma questi non sono tutti i suoi vantaggi. Questo veicolo è stato uno dei primi a supportare la guida autonoma di livello 5 e a passare alla modalità pilota automatico completo. La versione base offre solo assistenza al parcheggio, la versione avanzata dell'autopilota dovrà pagare altri 5.000 dollari. Va notato che dopo una serie di incidenti, l'autopilota non è ancora molto affidabile. Ma aiuta molto quando devi essere distratto o l'attenzione del guidatore è ridotta.

Il design dell'auto elettrica Tesla Model include:

• inverter motore asincrono con disposizione posteriore;
• batteria agli ioni di litio situata sul fondo dell'auto;
• cambio sincronizzato.

Qui vale la pena toccare la questione del perché l'auto elettrica si chiama ancora Tesla e non Musk. Questo perché si basa su un motore asincrono o, meglio, asincrono a induzione, sviluppato da Nikola Tesla. Ha due parti principali statore e rotore. Il rotore è un'asta conduttiva su piastre cortocircuitate. Lo statore è costituito da anelli di metallo.

La corrente trifase crea un campo magnetico che genera una coppia magnetica e un campo magnetico quadripolare che fa ruotare lo statore. Pertanto, l'energia elettrica viene convertita in lavoro meccanico. Il principio è fondamentalmente diverso dal funzionamento del motore a combustione interna.

Caratteristiche del motore elettrico di un'auto elettrica

Secondo le sue caratteristiche, il motore a induzione è leggermente più debole del motore a combustione interna, il che crea alcune difficoltà nel raggiungimento delle prestazioni di velocità. Tuttavia, questo problema viene risolto con l'aiuto della frequenza CA. Le variazioni della velocità di rotazione possono essere ottenute modificando la frequenza della corrente all'ingresso. È su questo principio che funziona la trasmissione, che può fornire una migliore manovrabilità del veicolo rispetto ai veicoli ICE. L'azionamento a frequenza controllata è responsabile di queste funzioni nelle auto elettriche. La velocità del motore può variare da 0 a 18 mila giri al minuto.e

Più debole, ma più potente ed equilibrato

La trasmissione è una parte necessaria della progettazione di un'auto con motore a combustione interna, in quanto consente il funzionamento in un intervallo di velocità limitato. Sono loro che sono strutturalmente confrontati con l'organizzazione a più stadi della trasmissione. Il motore a induzione di un'auto elettrica, al contrario, può funzionare a qualsiasi gamma di velocità. Le auto elettriche semplicemente non hanno bisogno di un cambio. E il principio stesso dell'organizzazione della trasmissione in EV è stato cambiato.

La caratteristica principale del motore asincrono a induzione è la sua eccezionale affidabilità. Queste unità sono più resistenti all'usura operativa e praticamente non si guastano. Ma i vantaggi non sono solo questo. Il motore a scoppio ha problemi strutturali di bilanciamento della potenza, è sempre irregolare. Ciò è dovuto al principio di convertire il movimento rotatorio non lineare in movimento lineare del rotore.

Nei motori a combustione interna, il problema del bilanciamento della potenza è compensato da nodi aggiuntivi. In un motore a induzione, è possibile fornire una potenza uniforme senza il peso aggiuntivo che è fondamentale ai fini della riduzione dell'energia. Questo, in generale, si riflette, ad esempio, nelle caratteristiche fisiche.

Confronto tra motori EV e motori a combustione interna con le stesse caratteristiche di potenza:

• Il motore elettrico ha un peso di 31,8 kg e una potenza di 270 kW, ovvero 8,5 kW/kg;
• Il motore ICE pesa 180 kg e ha una potenza di 140 kW, ovvero 0,8 kW/kg.

In altre parole, in termini di ricalcolo, il motore EV risulta essere più stabile e più redditizio del motore a combustione interna, non solo in termini di carburante. Va notato che con la crescente rilevanza delle auto elettriche, il costo dell'elettricità aumenterà. Quindi la disponibilità di elettricità non può essere inclusa nell'elenco dei vantaggi delle piattaforme EV per i consumatori.

Batteria per auto elettrica

Per fornire corrente continua al motore, questo deve essere convertito in AC, oppure DC Pover deve essere convertito in AC Power. A tal fine, l'auto elettrica utilizza un inverter che converte e controlla la frequenza della corrente. Di conseguenza, cambia anche la velocità. È possibile modificare la potenza di uscita attraverso l'ampiezza della corrente. Di conseguenza, l'inverter svolge un lavoro molto importante, regolando la velocità dell'auto, che in un'auto d'epoca è svolta dal sistema di sterzo e dalla trasmissione.

La batteria dell'auto elettrica Tesla Model è molto semplice, è un set di normali batterie. Questi sono quelli che usiamo nelle nostre vite. Gli elementi sono combinati in blocchi e quelli sono collegati in parallelo. Le batterie richiedono refrigerante glicole, il sistema di raffreddamento è un progetto proprietario di Elon Musk ed è costituito da piastre tra le celle. L'uso di molte piccole batterie consente una temperatura più uniforme e un raffreddamento tempestivo della batteria. Questa soluzione aiuta a evitare il surriscaldamento e ad aumentare la durata della batteria. La batteria del modello Tesla combina 16 blocchi e 7000 batterie.

Il glicole nelle batterie viene raffreddato da un radiatore nella parte anteriore dell'auto (griglia del radiatore). Quando l'auto è in movimento, il calore viene rilasciato naturalmente, proprio come quando è in funzione una ventola.

Abbassando la batteria si abbassa il baricentro e si migliora il carico aerodinamico del veicolo. La batteria svolge anche il ruolo di elemento portante della scocca e fornisce rigidità strutturale alla piattaforma.

Trasmissione

L'assenza di un cambio nelle auto elettriche non significa la completa assenza di una trasmissione. Il modello Tesla utilizza un semplice cambio a una velocità, o meglio un semplice cambio. Questa soluzione è possibile grazie alla gamma di potenza disponibile. Il trasferimento del lavoro dal motore alla trasmissione avviene con l'aiuto di un albero aggiuntivo. Con una diminuzione della potenza, la coppia aumenta, in questo processo è coinvolto un differenziale. Inoltre, viene utilizzato un semplice differenziale libero, questo viene fatto per trasmettere una coppia maggiore.

Il classico problema della trazione insufficiente su differenziale libero si risolve frenando e spegnendo selettivamente il generatore. In un motore a combustione interna, ciò è impossibile a causa del ritardo, il motore elettrico risponde molto rapidamente a tali modifiche. Il design della trasmissione posteriore, come puoi vedere, è molto semplice, pur essendo affidabile. Il risultato è un controllo di trazione efficiente e tempestivo.

Le caratteristiche strutturali sono completate dal controllo del sensore e dal controllo elettronico. Tesla integra un sistema meccanico efficiente e facilmente regolabile con software e hardware altamente sensibili, monitorando i parametri del motore.

Autonomia, autonomia e ancora autonomia

La semplicità del design offre maggiori opportunità per l'introduzione della guida autonoma. Questo approccio, in generale, aiuta a risparmiare energia cinetica ea ridurre il consumo di carica elettrica. Il che, di conseguenza, aumenta l'autonomia del veicolo con una sola carica.

Oltre a una soluzione più efficiente e di risparmio energetico, il modello Tesla dispone di un sistema di recupero dell'energia durante la frenata. Quando l'auto è ferma, il motore funziona come un generatore elettrico e ricarica le batterie. Tuttavia, un tale sistema non è un know-how proprietario, è disponibile in commercio da Magneti Marelli ed è utilizzato nelle hypercar Koenigsegg.

Comando a pedale singolo

Con una tale organizzazione, puoi controllare il veicolo solo premendo un pedale. Il pedale del freno nel modello Tesla viene utilizzato solo per fermarlo completamente. Un'auto del genere risulta essere molto più sicura di un'auto con motore a combustione interna. Nella parte anteriore, nel tradizionale vano motore, c'è molto spazio di stivaggio.

Evidenziamo quindi i vantaggi delle auto elettriche:

• ad alta potenza;
• opzioni di sicurezza migliorate;
• silenziosità;
• ottima manovrabilità;
• nessun impatto negativo sull'ambiente naturale.

Svantaggi:

• tempo di ricarica 1 ora. Per andare da Kiev a Odessa è necessaria una tariffa e il tempo di percorrenza aumenterà di 1 ora.
• è piuttosto costoso.
• ha una piccola riserva di carica.

Tuttavia, il design semplice ed economico pone la Tesla Model e altre auto elettriche in prima linea tra le migliori auto di oggi.

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