Molte tecnologie avanzate stanno cambiando la nostra vita ogni giorno. L'avvento e la crescita delVeicolo elettrico (EV)è un importante esempio di quanto questi cambiamenti possano significare per la nostra vita lavorativa e per la nostra vita personale.
I progressi tecnologici e le pressioni normative ambientali sui veicoli con motore a combustione interna (ICE) stanno guidando il crescente interesse per il mercato dei veicoli elettrici. Molti produttori automobilistici affermati stanno introducendo nuovi modelli di veicoli elettrici, insieme a nuove start-up che entrano nel mercato. Con la selezione di marche e modelli disponibili oggi, e molti altri in arrivo, la possibilità che tutti noi guideremo veicoli elettrici in futuro è più vicina che mai alla realtà.
La tecnologia che alimenta i veicoli elettrici di oggi richiede molti cambiamenti rispetto al modo in cui sono stati fabbricati i veicoli tradizionali. Il processo di costruzione dei veicoli elettrici richiede quasi la stessa attenzione alla progettazione quanto all’estetica del veicolo stesso. Ciò include una linea fissa di robot appositamente progettata per applicazioni EV, nonché linee di produzione flessibili con robot mobili che possono essere spostati dentro e fuori in vari punti della linea secondo necessità.
In questo numero esamineremo quali cambiamenti sono necessari per progettare e produrre in modo efficiente i veicoli elettrici oggi. Parleremo di come i processi e le procedure produttive differiscono da quelli utilizzati per fabbricare veicoli a gas.
Progettazione, componenti e processi produttivi
Sebbene lo sviluppo del veicolo elettrico sia stato perseguito con vigore da ricercatori e produttori all'inizio del XX secolo, l'interesse è stato bloccato a causa dei costi più bassi e della produzione di massa dei veicoli a benzina. La ricerca diminuì dal 1920 fino all'inizio degli anni '60, quando i problemi ambientali dell'inquinamento e il timore di esaurire le risorse naturali crearono la necessità di un metodo di trasporto personale più rispettoso dell'ambiente.
Ricarica di veicoli elettriciprogetto
I veicoli elettrici di oggi sono molto diversi dai veicoli alimentati a benzina ICE (motore a combustione interna). La nuova generazione di veicoli elettrici ha beneficiato di una serie di tentativi falliti di progettare e costruire veicoli elettrici utilizzando metodi di produzione tradizionali utilizzati dai produttori per decenni.
Esistono numerose differenze nel modo in cui vengono prodotti i veicoli elettrici rispetto ai veicoli ICE. Un tempo l’attenzione era rivolta alla protezione del motore, ma ora l’attenzione si è spostata sulla protezione delle batterie nella produzione di un veicolo elettrico. I progettisti e gli ingegneri automobilistici stanno ripensando completamente la progettazione dei veicoli elettrici, oltre a creare nuovi metodi di produzione e assemblaggio per costruirli. Ora stanno progettando un veicolo elettrico da zero, prestando particolare attenzione all’aerodinamica, al peso e ad altre efficienze energetiche.
An batteria per veicoli elettrici (EVB)è la designazione standard per le batterie utilizzate per alimentare i motori elettrici di tutti i tipi di veicoli elettrici. Nella maggior parte dei casi, si tratta di batterie ricaricabili agli ioni di litio progettate specificamente per un'elevata capacità di ampere-ora (o kilowattora). Le batterie ricaricabili con tecnologia agli ioni di litio sono alloggiamenti in plastica che contengono anodi e catodi metallici. Le batterie agli ioni di litio utilizzano un elettrolita polimerico anziché un elettrolita liquido. Polimeri semisolidi (gel) ad alta conduttività formano questo elettrolita.
Ioni di litiobatterie per veicoli elettricisono batterie a ciclo profondo progettate per fornire energia per periodi di tempo prolungati. Più piccole e leggere, le batterie agli ioni di litio sono desiderabili perché riducono il peso del veicolo e quindi ne migliorano le prestazioni.
Queste batterie forniscono un'energia specifica più elevata rispetto ad altri tipi di batterie al litio. Vengono generalmente utilizzati in applicazioni in cui il peso è una caratteristica fondamentale, come dispositivi mobili, aerei radiocomandati e, ora, veicoli elettrici. Una tipica batteria agli ioni di litio può immagazzinare 150 wattora di elettricità in una batteria del peso di circa 1 chilogrammo.
Negli ultimi due decenni i progressi nella tecnologia delle batterie agli ioni di litio sono stati guidati dalla domanda di dispositivi elettronici portatili, computer portatili, telefoni cellulari, utensili elettrici e altro ancora. L’industria dei veicoli elettrici ha raccolto i benefici di questi progressi sia in termini di prestazioni che di densità energetica. A differenza di altre batterie chimiche, le batterie agli ioni di litio possono essere scaricate e ricaricate quotidianamente e a qualsiasi livello di carica.
Esistono tecnologie che supportano la creazione di altri tipi di batterie più leggere, affidabili ed economiche – e la ricerca continua per ridurre il numero di batterie necessarie per i veicoli elettrici di oggi. Le batterie che immagazzinano energia e alimentano i motori elettrici si sono evolute in una tecnologia propria e cambiano quasi ogni giorno.
Sistema di trazione
I veicoli elettrici sono dotati di motori elettrici, definiti anche sistemi di trazione o propulsione, e hanno parti in metallo e plastica che non necessitano mai di lubrificazione. Il sistema converte l'energia elettrica dalla batteria e la trasmette alla trasmissione.
I veicoli elettrici possono essere progettati con propulsione a due o quattro ruote, utilizzando rispettivamente due o quattro motori elettrici. In questi sistemi di trazione o propulsione per veicoli elettrici vengono utilizzati sia motori a corrente continua (CC) che a corrente alternata (CA). I motori AC sono attualmente più popolari perché non utilizzano spazzole e richiedono meno manutenzione.
Controller del veicolo elettrico
I motori EV includono anche un sofisticato controller elettronico. Questo controller ospita il pacchetto elettronico che opera tra le batterie e il motore elettrico per controllare la velocità e l'accelerazione del veicolo, proprio come fa un carburatore in un veicolo a benzina. Questi sistemi informatici di bordo non solo avviano l'auto, ma gestiscono anche porte, finestrini, aria condizionata, sistema di monitoraggio della pressione dei pneumatici, sistema di intrattenimento e molte altre funzionalità comuni a tutte le auto.
Freni per veicoli elettrici
Sui veicoli elettrici è possibile utilizzare qualsiasi tipo di freno, ma nei veicoli elettrici sono preferiti i sistemi di frenata rigenerativa. La frenata rigenerativa è un processo mediante il quale il motore viene utilizzato come generatore per ricaricare le batterie quando il veicolo sta rallentando. Questi sistemi frenanti recuperano parte dell'energia persa durante la frenata e la incanalano nuovamente nel sistema batteria.
Durante la frenata rigenerativa, parte dell'energia cinetica normalmente assorbita dai freni e trasformata in calore viene convertita in elettricità dal controller e utilizzata per ricaricare le batterie. La frenata rigenerativa non solo aumenta l’autonomia di un veicolo elettrico dal 5 al 10%, ma ha anche dimostrato di diminuire l’usura dei freni e di ridurre i costi di manutenzione.
Caricabatterie per veicoli elettrici
Sono necessari due tipi di caricabatterie. Per ricaricare i veicoli elettrici durante la notte è necessario un caricabatterie di dimensioni standard da installare in un garage, nonché un caricabatterie portatile. I caricabatterie portatili stanno rapidamente diventando una dotazione standard di molti produttori. Questi caricabatterie vengono tenuti nel bagagliaio in modo che le batterie dei veicoli elettrici possano essere ricaricate parzialmente o completamente durante un lungo viaggio o in caso di emergenza come un'interruzione di corrente. In un prossimo numero approfondiremo ulteriormente le tipologie diStazioni di ricarica per veicoli elettricicome Livello 1, Livello 2 e Wireless.
Orario di pubblicazione: 20 febbraio 2024