Cos’è, la tecnica e la guida

Auto elettrica

Cos'è

L’auto elettrica, o full electric, rientra nella categoria delle BEV (Battery Electric Vehicle).

È caratterizzata da una trazione puramente elettrica, che è la soluzione tecnicamente più semplice che esista, sia per quanto riguarda il numero dei componenti installati, che per il loro funzionamento.

Nelle auto elettriche, l’autonomia e i tempi di ricarica sono gli aspetti più importanti, essendo la batteria l’unica fonte di energia.

Oltre all’installazione di pacchi batteria con grande capacità di stoccaggio, gli sforzi tecnici vengono concentrati anche nella capacità di recupero di energia in frenata e in decelerazione, sull’efficienza dei sistemi elettrici ausiliari (come riscaldamento, raffrescamento, tergicristalli, luci) e sulla riduzione delle resistenze, sia meccaniche che aerodinamiche.

Un veicolo full electric è più efficiente durante un utilizzo dove si alternano fasi di accelerazione a fasi di decelerazione, come in città, mentre ha un’efficacia limitata nella marcia autostradale, caratterizzata da un costante assorbimento energetico, accentuato dalla velocità e dalle resistenze aerodinamiche.

Il ridotto ingombro del powertrain e l’assenza del sistema di scarico permettono, oltre che garantire una migliore abitabilità interna, di estremizzare le forme esterne e di pannellare completamente il sottoscocca, ottenendo così valori molto bassi di coefficiente di resistenza aerodinamica (Cx), prossimi allo 0,2.

Come è fatta

L’auto elettrica può essere spinta da un motore elettrico, da due (uno per ogni asse), oppure da quattro (uno per ogni ruota). Nella maggior parte delle auto elettriche vengono utilizzati motori elettrici a magneti permanenti (brushless sinusoidali) in corrente alternata. Quasi tutte le Case utilizzano motori sincroni (quindi con una velocità di rotazione proporzionale alla frequenza di alimentazione), alcune invece motori asincroni.

L’energia elettrica viene immagazzinata in una batteria agli ioni di litio, la cui capienza si misura in kWh, che viene ricaricata tramite una presa di corrente, ma può anche ricevere energia rigenerativa, in frenata o in rilascio. Mentre gli anodi sono composti da grafite litiata su un supporto di rame, i catodi sono realizzati in una lega al Litio, Nickel, Manganese e Cobalto (Li-NMC) su un supporto in alluminio, soluzione che garantisce il miglior compromesso tra velocità di ricarica, capacità di erogare potenza, durata e costo. Allo studio ci sono nuove tecnologie, tra cui la batteria agli ioni di sodio, che garantisce le stesse prestazioni ma a un costo nettamente inferiore, e la batteria allo stato solido (il cui elettrolita è solido e non liquido o polimerico), che promettono più capacità di immagazzinare energia e una carica più veloce.

Il pacco batterie è diviso in moduli, all’interno dei quali vi sono le celle, ed è posizionato nel sottoscocca all’interno di una gabbia protettiva, per ridurre l’altezza del centro di gravità del veicolo.

Ci sono varie tipologie di connettori per la ricarica della batteria, il connettore che sta avendo maggiore diffusione è il CCS Combo 2, che permette la ricarica sia in corrente continua DC (quella più rapida), che in corrente alternata AC, la quale deve essere successivamente trasformata in corrente continua per poter ricaricare la batteria. Un altro standard diffuso in tutto il mondo per la ricarica veloce in corrente continua DC è il CHAdeMO. Il connettore dedicato alla corrente alternata, come standard Europeo, è invece quello di Tipo 2 (Mennekes), con una limitazione di corrente a 32 A e 22 kW. Tutte le auto possono essere equipaggiate di adattatori per collegarsi anche alla una normale presa Schuko domestica in corrente alternata, con una limitazione a 16 A e 3,7 kW a 230 V e quindi una ricarica molto lenta.

Tra la batteria e i motori elettrici ci sono due componenti importanti. Il primo è il sistema BMS (Battery Management System) che si occupa di controllare le batterie durante le fasi di carica e scarica, in modo da evitare un danneggiamento delle stesse, monitorando parametri come lo stato di carica (SOC – State of Charge), lo stato di salute (SOH – State of Health), il voltaggio, la temperatura e la corrente in entrata o in uscita. Il secondo è l’inverter (VFD – Variable Frequency Drive), che ha la funzione di fornire corrente alternata ai motori, regolandone i giri tramite la variazione della frequenza di alimentazione.

La tensione nominale generalmente utilizzata dalle auto elettriche nel circuito principale è 400 V, ma alcune vetture prestazionali adottano una tensione più alta, fino a 800 V, per garantire più potenza a parità di corrente.

I motori sono di solito collegati alle ruote tramite semplici riduttori monomarcia, anche se molte aziende stanno ultimamente sviluppando cambi di velocità per motori elettrici, tipicamente automatici a due rapporti. Uno dei motivi per i quali il cambio non è ancora diffuso è la difficoltà realizzativa, visto che gli ingranaggi e la scatola del cambio devono resistere a coppie molto elevate e soprattutto erogate in un arco temporale ridottissimo. Ma grazie alla variazione del rapporto, il motore elettrico può essere sfruttato in un range di giri più limitato e più vicino al campo di efficienza massima, con un risparmio medio del 5% in termini di aumento dell’autonomia. Per questo motivo presto si potrebbe assistere a una rapida diffusione dei cambi automatici per i veicoli elettrici, anche se saranno gestiti completamente dall’elettronica.

Situazione attuale e futura

Molte Case automobilistiche sono convinte che l’auto elettrica sia il futuro e che le tecnologie ibride rappresentino soltanto una fase di transizione. In effetti, l’auto elettrica è quella che meglio interpreta il concetto di mobilità sostenibile, grazie all’assenza totale di emissioni, sia inquinanti che acustiche. Esistono però ancora tanti interrogativi, principalmente legati allo sviluppo delle batterie, come la capacità di carica, i tempi di ricarica, i costi, e i processi di produzione e smaltimento. I tempi di ricarica sono al momento un fattore molto penalizzante, che obbliga a rivedere le proprie abitudini, come la programmazione della ricarica nella propria abitazione durante le ore notturne e la pianificazione delle soste se si affronta un viaggio. Inoltre, l’auto elettrica necessita di una fitta rete di infrastrutture, che attualmente non è capillare su tutto il territorio. Infine, l’incremento esponenziale della domanda di energia metterà presto in ginocchio la rete elettrica, che vedrà saturare la propria capacità. Fino a che queste problematiche non verranno risolte e non verrà dimostrato che l’intero processo di realizzazione e demolizione del veicolo sia sostenibile e a basso impatto ambientale, l’auto elettrica avrà ancora parecchi ostacoli per una sua diffusione di massa.

PRO

  • Emissioni azzerate.
  • Ridotta manutenzione.
  • Facilità di utilizzo.
  • Silenziosità.

CONTRO

  • Tempi di ricarica.
  • Ridotta autonomia.
  • Peso elevato.
  • Frenata poco sincera nell’uso sportivo.

PRO

  • Emissioni azzerate.
  • Ridotta manutenzione.
  • Facilità di utilizzo.
  • Silenziosità.

CONTRO

  • Tempi di ricarica.
  • Ridotta autonomia.
  • Peso elevato.
  • Frenata poco sincera nell’uso sportivo.

Come si guida

Le elettriche sono molto semplici da guidare essendoci un controllo elettronico digitale che comanda il motore (o i motori). È come avere un collegamento diretto tra l’acceleratore e le ruote, senza ritardi o esitazioni, come al contrario avviene per i motori a combustione, specialmente se turbocompressi.

Sono rapide e precise nel seguire gli input dell’acceleratore, con un comportamento agile e scattante nella guida cittadina. Grazie al lavoro dei tecnici sulle rampe digitali di accelerazione, l’erogazione della coppia non è mai brusca, ma risulta dolce, nonostante una spinta molto forte.

Grazie alla frenata rigenerativa, un vantaggio delle elettriche è quello di utilizzare poco le pastiglie dei freni e quindi allungare l’intervallo di sostituzione: per poter sfruttare al meglio questo vantaggio occorre aumentare le fasi di rilascio evitando le frenate brusche ma anticipando il più possibile i rallentamenti dovuti al traffico o alle curve. Di solito è possibile regolare l’entità della frenata rigenerativa, con un comando dedicato. Alcuni modelli permettono addirittura di guidare con un solo pedale, quello dell’acceleratore, rilasciandolo per avere un rallentamento molto intenso, fino all’arresto.

Nella guida sportiva, dove si impegnano di più i freni, emergono alcuni aspetti negativi, come il peso elevato e il feeling sul pedale del freno. Il freno è infatti l’aspetto più particolare del comportamento in pista di un’auto elettrica. Il fatto di esserci la doppia frenatura (rigenerativa e idraulica) può creare una variazione di intensità di frenata quando avviene la transizione tra le due. L’utilizzo della frenata rigenerativa è comunque soggetto alle logiche pensate dalle Case in fase di impostazione e sviluppo dell’auto, per questo motivo ogni auto elettrica ha un comportamento diverso in frenata. Generalmente, nelle frenate più dolci su strada, interviene per la maggior parte il freno elettrico rigenerativo.

Il peso elevato contribuisce all’aumento degli spazi di frenata e a rendere più lenti i transitori in ingresso di curva, mentre è meno influente sul rollio grazie al ridotto centro di gravità dovuto alle grandi batterie posizionate nel sottoscocca. Per evitare situazioni di instabilità in fase di inserimento curva, occorre quindi anticipare la frenata ed essere molto dolci con lo sterzo e nel rilascio del freno, per assecondare il trasferimento di carico.

L’assenza totale di rumore può generare situazioni di pericolo, sia per il guidatore che può non accorgersi che l’auto è accesa e premere involontariamente l’acceleratore, sia per i pedoni che non percepiscono il sopraggiungere dell’auto specialmente se a bassa velocità. È allo studio l’obbligatorietà per legge di un rumore fittizio del motore, generato dalle casse acustiche, per ovviare a questi problemi.

SCUDERIA DE ADAMICH

Scuderia de Adamich S.p.A. ha iniziato la sua storia nel 1990 come Dorado Centro Internazionale Guida Sicura srl.

Da allora la continua evoluzione delle sue attività l’ha portata ad essere una struttura leader nel campo dei Corsi di Guida e degli eventi legati all’industria automobilistica.

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