Motori & unità di trasmissione

Mentre l'industria automobilistica si sposta rapidamente verso l'elettrificazione, il cuore dei veicoli elettrici (EVs) risiede nei loro motori e nelle unità di trasmissione. Con un'ampia gamma di tipi di motori e inverter complessi, comprendere le complessità di questi componenti è fondamentale per comprendere il funzionamento interno degli EVs.

In questo articolo completo, esamineremo in dettaglio motori e unità di trasmissione per auto elettriche, analizzando i vari tipi di motori comunemente utilizzati negli EVs, esplorando le complessità dell'inverter e approfondendo il ruolo fondamentale che questi componenti svolgono nel guidare il futuro della mobilità.

Per prima cosa, spiegheremo i principi comuni dei motori elettrici.

Successivamente esploreremo i diversi tipi di motori utilizzati nelle auto elettriche, dai motori sincroni a magneti permanenti ai motori a induzione.

Esamineremo le loro caratteristiche uniche, i vantaggi e le limitazioni e forniremo approfondimenti sui loro principi di funzionamento e sull'efficienza.

Successivamente, approfondiremo il ruolo dell'inverter, che funge da cervello del sistema di azionamento del motore, convertendo la potenza DC dalla batteria in potenza AC per azionare il motore.

Esploreremo le complessità del progetto dell'inverter, incluse le sue varie strategie di controllo, la gestione termica e l'elettronica di potenza, e metteremo in evidenza il suo ruolo fondamentale nell'ottimizzare le prestazioni del motore.

Inoltre, discuteremo l'integrazione di motori e unità di trasmissione nei veicoli elettrici, compresa la loro collocazione, i sistemi di raffreddamento e l'efficienza complessiva del sistema.

Esamineremo anche l'impatto del design di motori e unità di trasmissione su fattori quali l'autonomia del veicolo, le prestazioni e il tempo di ricarica e metteremo in luce gli ultimi progressi tecnologici in questo ambito.

Infine, esploreremo le prospettive per motori e unità di trasmissione per auto elettriche, inclusi i progressi nella tecnologia dei motori, i miglioramenti nell'elettronica di potenza e le tendenze emergenti come la ricarica wireless e le batterie allo stato solido. Discuteremo inoltre le sfide e le opportunità associate a queste tecnologie e il loro impatto potenziale sul futuro della mobilità elettrica.

Che tu sia un appassionato di EV, un ingegnere automobilistico o semplicemente curioso di conoscere il funzionamento interno delle auto elettriche, questo articolo completo fornirà una comprensione approfondita di motori e unità di trasmissione, facendo luce sulle tecnologie all'avanguardia che guideranno il futuro dei trasporti. Unisciti a noi in questo emozionante viaggio nel mondo della propulsione dei veicoli elettrici, scoprendo i segreti dietro la potenza che traina il futuro della mobilità.

Come funzionano i motori elettrici?

Anche se esistono diversi tipi di motori elettrici, i principi sono gli stessi. I motori elettrici funzionano basandosi sui principi dell'elettromagnetismo. Sono composti da uno statore e da un rotore, con lo statore che è la parte fissa e il rotore che è la parte rotante.

Lo statore contiene avvolgimenti di bobine collegati a una fonte di alimentazione, che genera una corrente elettrica che fluisce attraverso gli avvolgimenti, creando un campo magnetico.

Il rotore, invece, contiene magneti o avvolgimenti e quando il campo magnetico generato dallo statore interagisce con i magneti o gli avvolgimenti nel rotore, si crea una forza che fa ruotare il rotore. Questo moto rotatorio viene poi trasferito al carico meccanico, ad esempio alle ruote di un veicolo, che spinge il veicolo in avanti.

Il controller del motore controlla la direzione e la velocità di rotazione del motore variando la corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti dello statore, il che modifica l'intensità e l'orientamento del campo magnetico. Questa tecnica consente un controllo preciso delle prestazioni del motore, inclusi coppia del motore, velocità e potenza erogata.

Tipi diversi di motori elettrici, come quelli a magneti permanenti e a induzione, hanno progettazioni e principi operativi differenti. Tuttavia, tutti si basano sull'interazione tra campi magnetici e correnti elettriche per generare movimento.

Motori a induzione

I motori a induzione, noti anche come motori asincroni, sono un tipo di motore elettrico ampiamente utilizzato nei veicoli elettrici (EVs) per le loro caratteristiche uniche e i vantaggi.

Scopri i motori a induzione.

Motori sincroni a magneti permanenti

I motori sincroni sono un tipo di motore elettrico utilizzato anch'essi nei veicoli elettrici (EVs) per la propulsione, ma funzionano in modo diverso rispetto ai motori asincroni. I motori sincroni richiedono una connessione fisica tra il rotore e lo statore, tipicamente tramite magneti permanenti, il che li rende distinti dai motori asincroni che si basano sull'induzione elettromagnetica.

Scopri i PMSM.

Motore sincrono a rotore avvolto

Un motore sincrono a rotore avvolto, noto anche come motore sincrono a anelli striscianti, è un tipo di motore elettrico che combina caratteristiche sia dei motori sincroni sia dei motori a induzione a rotore avvolto.

Scopri i WRSM.

L'inverter

L'inverter è un componente cruciale dell'unità di trasmissione di un veicolo elettrico (EV). È responsabile della conversione della corrente continua (DC) immagazzinata nella batteria del veicolo in corrente alternata (AC), che viene poi utilizzata per alimentare il motore elettrico che muove le ruote dell'EV.

Scopri l'inverter.

Raffreddamento del motore

Il raffreddamento è un aspetto importante del design del motore elettrico nei veicoli elettrici (EVs) per garantire prestazioni, efficienza e affidabilità ottimali.

Scopri tutto sul raffreddamento

Ingranaggi

I veicoli elettrici (EVs) utilizzano tipicamente vari tipi di cambi nelle loro unità di trasmissione, a seconda del design specifico e dei requisiti dell'auto.

Scopri tutto sugli ingranaggi.

Configurazione del motore

I veicoli elettrici (EVs) possono utilizzare varie configurazioni del motore a seconda del design specifico e dei requisiti dell'auto. Alcune delle configurazioni di motore tipiche utilizzate negli EVs includono:

Configurazione a motore singolo: In una configurazione a motore singolo, un unico motore elettrico viene utilizzato per azionare il veicolo. Questo motore può essere un motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) o un motore asincrono o a induzione (ASM). Aziona o le ruote anteriori o quelle posteriori del veicolo.

Configurazione a doppio motore: in una configurazione a doppio motore vengono utilizzati due motori elettrici, generalmente uno per ciascun asse o ruota. Questa configurazione consente una distribuzione della coppia del motore più precisa tra le ruote anteriori e posteriori, migliorando il controllo della trazione e le prestazioni, soprattutto nelle configurazioni a trazione integrale (AWD). I motori possono essere PMSM, WRSM, ASM o una combinazione di essi.

Configurazione a tre motori: una configurazione a tre motori è simile a un design a doppio motore ma con tre motori elettrici invece di due. Questa configurazione è rara e utilizzata in modelli ad alte prestazioni come Tesla Model S Plaid e Audi SQ8 e-tron. Un vantaggio è la possibilità di ripartizione vettoriale della coppia.

Configurazione a quattro motori Una configurazione a quattro motori prevede un motore per ciascuna ruota. Ecco alcuni vantaggi di avere quattro motori in un EV

Controllo della trazione preciso: ogni motore può regolare indipendentemente la coppia del motore su ciascuna ruota, in base alle condizioni della strada e all'input del conducente. Questo può migliorare la stabilità, la maneggevolezza e la sicurezza del veicolo, soprattutto in situazioni fuoristrada e innevate. Ad esempio, il Rivian R1S Quad Motor può utilizzare una funzionalità chiamata "tank turn" per ruotare sul posto facendo girare le ruote di un lato in una direzione e quelle dell'altro lato nella direzione opposta
Ripartizione vettoriale della coppia: ogni motore può variare la coppia del motore su ciascuna ruota per migliorare lo sterzo e la tenuta in curva del veicolo. Questo può ridurre il sovrasterzo e il sottosterzo, problemi comuni nei veicoli convenzionali. La ripartizione vettoriale della coppia può anche rendere il veicolo più agile, reattivo e divertente da guidare.

Alcuni modelli con configurazione a quattro motori sono

Di seguito, puoi vedere il Rivian R1T Quad Motor eseguire un tank turn con la configurazione a quattro motori.