Le trasmissioni elettriche segnano un cambiamento fondamentale nel panorama automobilistico. Di conseguenza, molte parti presenti in un veicolo con motore a combustione interna (ICE) diventano superflue in un veicolo elettrico. Alcuni componenti mantengono funzioni simili, mentre altri assumono nuovi ruoli. Questo articolo si propone di delineare le principali differenze tra le auto ICE e quelle elettriche.
Cosa è cambiato?
Cominciamo con l’elemento unico dei veicoli elettrici: la batteria ad alta tensione. Questa batteria funge da controparte elettrica del serbatoio del carburante di un’auto ICE, fornendo l’energia elettrica essenziale al motore elettrico.
Un altro componente distintivo di un veicolo elettrico è il motore elettrico. Il suo compito è convertire l'energia elettrica in movimento meccanico per spingere l'auto. L’interazione non è semplice, tuttavia, perché il motore e la batteria funzionano in “linguaggi” elettrici diversi: la batteria ad alta tensione utilizza CC (corrente continua), mentre il motore funziona con CA trifase (corrente alternata).
È ovvio che abbiamo bisogno di un “interprete” tra queste due parti. Questo ruolo è svolto dal dispositivo elettronico di potenza comunemente noto come inverter.
L'elettronica di potenza è responsabile della conversione della corrente continua della batteria ad alto voltaggio in corrente alternata trifase per il motore elettrico durante la propulsione. Durante la frenata rigenerativa accade il contrario: la corrente alternata viene convertita in corrente continua per caricare la batteria ad alta tensione.
L’efficienza dell’inverter gioca un ruolo cruciale nell’efficienza complessiva del veicolo elettrico. L’elettronica di potenza non è però l’unico “interprete” di un veicolo elettrico. Il caricabatterie integrato è il secondo dispositivo di connessione. Converte la fase AC 1 o 3 dalla rete in DC per caricare la batteria. Quando utilizziamo la ricarica CC ad alta potenza, il caricabatterie integrato viene bypassato.
Un altro ambito molto diverso è il riscaldamento dell'abitacolo dei riscaldatori EV - PTC (Positive Temperature Coefficient) e delle pompe di calore. Questi dispositivi non esistono nei veicoli ICE, che sprecano molta energia termica (a causa della bassa efficienza termica dei loro motori) ed è facile utilizzarne una parte per riscaldare gli abitacoli.
Nei veicoli elettrici, tuttavia, ciò non è possibile. L'elevata efficienza della trasmissione fa sì che l'energia termica prodotta sia minima. Ecco perché sono necessari diversi dispositivi per produrre il calore necessario per l'abitacolo e per la batteria.
Il convertitore DC/DC è un altro componente completamente nuovo. Questo dispositivo è responsabile della conversione della corrente continua ad alta tensione della batteria a 12 V per le utenze a bassa tensione dell'auto (luci, infotainment, alzacristalli elettrici, specchietti).
Infine, anche la presa di ricarica è un componente unico che incontriamo in un’auto elettrica.
Cosa c'è di diverso?
Sebbene sia le auto ICE che quelle elettriche utilizzino il compressore dell'aria condizionata, il modo in cui alimentano questo componente è completamente diverso. In un'auto elettrica, il compressore del climatizzatore è un dispositivo ad alta tensione ed è alimentato dalla batteria. In un'auto ICE, tuttavia, questa è una parte meccanica che prende energia dall'albero motore. Ecco perché, quando accendiamo l'aria condizionata in un'auto ICE, potremmo avvertire una leggera perdita di potenza poiché il compressore dell'aria condizionata toglie potenza al motore.
Entrambi i tipi di auto utilizzano il cambio, ma in un'auto elettrica è molto più semplice (con poche eccezioni degne di nota) di solito viene fornita con una sola velocità. Nelle moderne autovetture ICE, le trasmissioni automatiche a 9 velocità si stanno già diffondendo. Il motivo per cui ciò accade è trattato in questo articolo.
Anche la filosofia di un sistema frenante differisce tra le auto ICE e quelle elettriche. Nella maggior parte dei veicoli elettrici, quando il conducente preme il pedale del freno, il motore elettrico funge da generatore che effettua la frenata iniziale e allo stesso tempo ricarica la batteria: ecco perché la chiamiamo “frenata rigenerativa”.
Se il conducente necessita di maggiore potenza frenante, esiste una soglia oltre la quale il sistema idraulico convenzionale frena l'auto. Nella maggior parte delle situazioni quotidiane, le auto elettriche non utilizzano affatto il sistema frenante convenzionale, prolungando così la durata delle pastiglie e dei dischi dei freni. In un'auto ICE, invece, i freni idraulici vengono utilizzati ogni volta che il conducente preme il pedale del freno.
Un’altra differenza tra le auto a carburante e quelle elettriche è la semplicità del motore stesso. Il motore elettrico nella maggior parte dei casi non necessita di manutenzione e ha solo due parti mobili. Al contrario, il motore a combustione interna ha molte parti mobili: un motore medio a 4 cilindri ne ha almeno 40. Ha bisogno che i filtri dell'olio e del carburante vengano cambiati regolarmente, la catena di distribuzione o la cinghia sono vitali e necessitano di manutenzione, le cinghie Poly-V azionano ogni componente ausiliario - come sapete per esperienza, l'elenco potrebbe continuare all'infinito.
Cos'è lo stesso?
Tutto ciò che ha a che fare con sospensioni, ruote e pneumatici è abbastanza simile tra le auto ICE e quelle elettriche. A partire dalle sospensioni, in entrambe le tipologie di vetture vengono utilizzate le stesse architetture.
Le auto elettriche basate su piattaforme ICE di solito hanno lo stesso design delle sospensioni delle loro compagne di scuderia ICE. Le auto elettriche basate su piattaforme EV dedicate, utilizzano per lo più sospensioni completamente indipendenti come multi-link, doppi bracci trasversali e montanti McPherson.
Naturalmente, nelle auto elettriche gli ammortizzatori e le molle vengono adattati per far fronte al peso extra.
Anche i pneumatici sono simili nel design tra ICE ed elettrici. Per entrambi i tipi di veicoli esistono pneumatici che offrono caratteristiche di bassa resistenza al rotolamento. Le ruote erano diverse tra le auto ICE e quelle elettriche a causa del design “aerodinamico” utilizzato dalla maggior parte delle auto elettriche per ridurre la resistenza aerodinamica, ma ora non più. Molti modelli ICE recenti sono dotati di ruote “aerodinamiche” che riducono anche il flusso turbolento attorno alle ruote. Quella differenza apparentemente piccola nel design influisce su 1/3 della resistenza totale di un'auto.
Infine, il sistema di sterzo sia degli ICE che degli EV è simile. Sono entrambi dotati di impianti elettromeccanici con relative centraline. I sistemi elettromeccanici sono obbligatori perché in grado di supportare sistemi avanzati di assistenza alla guida, come l’assistenza alla corsia e il parcheggio autonomo.
Conclusions
In sintesi, le principali distinzioni tra veicoli con motore a combustione interna e modelli elettrici derivano dai loro sistemi di propulsione fondamentalmente diversi, che richiedono set di componenti completamente separati. Una volta messe da parte queste differenze, il terreno comune diventa evidente: dopo tutto, entrambe sono automobili e molte parti sono condivise nonostante i propulsori divergenti.
Questa sovrapposizione è vantaggiosa; se i veicoli elettrici fossero stati diversi dalle auto ICE sotto ogni aspetto, i loro costi sarebbero aumentati e l’adozione di massa sarebbe progredita molto più lentamente.
