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Le auto elettriche stanno rivoluzionando il mondo automobilistico. Questi veicoli silenziosi, privi di emissioni e ad alte prestazioni si prevede renderanno obsolete le loro controparti con motore a combustione interna entro il 2025. Questo video svelerà le tecnologie nascoste dietro la Tesla Model S, che di recente è diventata l’auto con l'accelerazione più rapida al mondo. Vedremo come le auto elettriche abbiano raggiunto prestazioni superiori analizzando la tecnologia del motore a induzione, dell’inverter, della batteria agli ioni di litio, e soprattutto del meccanismo veicolare sincronizzato, in modo logico e passo dopo passo.
Il cuore dell’auto Tesla è un’invenzione dello scienziato Nikola Tesla di circa 100 anni fa: il motore a induzione. Il motore a induzione ha due parti principali, lo statore e il rotore. Puoi vedere qui i dettagli costruttivi del motore. Il rotore è semplicemente un insieme di barre conduttrici cortocircuitate da anelli terminali. Allo statore viene fornita una corrente alternata trifase. La corrente alternata trifase nelle bobine produce un campo magnetico rotante. Il motore Tesla produce un campo magnetico a quattro poli. Questo campo magnetico rotante induce corrente nelle barre del rotore facendolo ruotare. In un motore a induzione, il rotore è sempre in ritardo rispetto al campo magnetico rotante (RMF). Un motore a induzione non ha né spazzole né magneti permanenti. Allo stesso tempo, è robusto e potente.
La bellezza di un motore a induzione è che la sua velocità dipende dalla frequenza della corrente alternata fornita. Quindi, variando semplicemente la frequenza della corrente di alimentazione, saremo in grado di modificare la velocità delle ruote motrici. Questo semplice fatto rende il controllo della velocità dell’auto elettrica facile e affidabile. L’alimentazione del motore proviene da un convertitore a frequenza variabile, che a sua volta controlla la velocità del motore. La velocità del motore può variare da zero a 18.000 giri/min.
Questo è il vantaggio più significativo che le auto elettriche hanno rispetto alle auto con motore a combustione interna. Un motore a combustione interna produce coppia e potenza utili solo entro un intervallo di velocità limitato. Pertanto, collegare direttamente la rotazione del motore alle ruote motrici non è una buona idea. È necessario un sistema di trasmissione per variare la velocità delle ruote. D’altra parte, un motore a induzione funziona in modo efficiente in qualsiasi intervallo di velocità. Quindi, non è necessaria una trasmissione a variazione di velocità per un’auto elettrica. Inoltre, un motore a combustione interna non produce un moto rotatorio diretto. Il moto lineare del pistone deve essere convertito in moto rotatorio. Questo causa grossi problemi di bilanciamento meccanico. Il motore a combustione interna non è nemmeno autoavviante come un motore a induzione, e la potenza erogata è sempre discontinua. Molti accessori sono necessari per risolvere questi problemi. Al contrario, un motore a induzione offre moto rotatorio diretto e potenza uniforme. Molti componenti del motore a combustione possono essere evitati. Per tutti questi motivi, il motore a induzione garantisce un’ottima risposta e un elevato rapporto potenza/peso, offrendo così prestazioni superiori del veicolo.
Ma da dove riceve l’energia il motore? Da un pacco batterie. La batteria produce corrente continua, quindi prima di alimentare il motore, deve essere convertita in corrente alternata. A questo scopo si utilizza un inverter. Questo dispositivo di elettronica di potenza controlla anche la frequenza della corrente alternata, quindi controlla la velocità del motore. Inoltre, l’inverter può variare anche l’ampiezza della corrente alternata, controllando così la potenza del motore. Quindi, l’inverter è il cervello dell’auto elettrica.
Ora concentriamoci sul pacco batterie. Rimarrai sorpreso nello scoprire che si tratta semplicemente di un insieme di comuni celle agli ioni di litio, simili a quelle che usi quotidianamente. Le celle sono collegate in combinazioni di serie e parallelo per fornire la potenza necessaria a far funzionare l’auto elettrica. Un liquido refrigerante a base di glicole scorre attraverso tubi metallici interni tra le celle. Questa è una delle principali innovazioni di Tesla. Usando molte piccole celle invece di poche grandi, si garantisce un raffreddamento efficace. Questo minimizza i punti caldi termici e assicura una distribuzione uniforme della temperatura, aumentando la durata del pacco batterie.
Il cuore dell’auto Tesla è un’invenzione dello scienziato Nikola Tesla di circa 100 anni fa: il motore a induzione. Il motore a induzione ha due parti principali, lo statore e il rotore. Puoi vedere qui i dettagli costruttivi del motore. Il rotore è semplicemente un insieme di barre conduttrici cortocircuitate da anelli terminali. Allo statore viene fornita una corrente alternata trifase. La corrente alternata trifase nelle bobine produce un campo magnetico rotante. Il motore Tesla produce un campo magnetico a quattro poli. Questo campo magnetico rotante induce corrente nelle barre del rotore facendolo ruotare. In un motore a induzione, il rotore è sempre in ritardo rispetto al campo magnetico rotante (RMF). Un motore a induzione non ha né spazzole né magneti permanenti. Allo stesso tempo, è robusto e potente.
La bellezza di un motore a induzione è che la sua velocità dipende dalla frequenza della corrente alternata fornita. Quindi, variando semplicemente la frequenza della corrente di alimentazione, saremo in grado di modificare la velocità delle ruote motrici. Questo semplice fatto rende il controllo della velocità dell’auto elettrica facile e affidabile. L’alimentazione del motore proviene da un convertitore a frequenza variabile, che a sua volta controlla la velocità del motore. La velocità del motore può variare da zero a 18.000 giri/min.
Questo è il vantaggio più significativo che le auto elettriche hanno rispetto alle auto con motore a combustione interna. Un motore a combustione interna produce coppia e potenza utili solo entro un intervallo di velocità limitato. Pertanto, collegare direttamente la rotazione del motore alle ruote motrici non è una buona idea. È necessario un sistema di trasmissione per variare la velocità delle ruote. D’altra parte, un motore a induzione funziona in modo efficiente in qualsiasi intervallo di velocità. Quindi, non è necessaria una trasmissione a variazione di velocità per un’auto elettrica. Inoltre, un motore a combustione interna non produce un moto rotatorio diretto. Il moto lineare del pistone deve essere convertito in moto rotatorio. Questo causa grossi problemi di bilanciamento meccanico. Il motore a combustione interna non è nemmeno autoavviante come un motore a induzione, e la potenza erogata è sempre discontinua. Molti accessori sono necessari per risolvere questi problemi. Al contrario, un motore a induzione offre moto rotatorio diretto e potenza uniforme. Molti componenti del motore a combustione possono essere evitati. Per tutti questi motivi, il motore a induzione garantisce un’ottima risposta e un elevato rapporto potenza/peso, offrendo così prestazioni superiori del veicolo.
Ma da dove riceve l’energia il motore? Da un pacco batterie. La batteria produce corrente continua, quindi prima di alimentare il motore, deve essere convertita in corrente alternata. A questo scopo si utilizza un inverter. Questo dispositivo di elettronica di potenza controlla anche la frequenza della corrente alternata, quindi controlla la velocità del motore. Inoltre, l’inverter può variare anche l’ampiezza della corrente alternata, controllando così la potenza del motore. Quindi, l’inverter è il cervello dell’auto elettrica.
Ora concentriamoci sul pacco batterie. Rimarrai sorpreso nello scoprire che si tratta semplicemente di un insieme di comuni celle agli ioni di litio, simili a quelle che usi quotidianamente. Le celle sono collegate in combinazioni di serie e parallelo per fornire la potenza necessaria a far funzionare l’auto elettrica. Un liquido refrigerante a base di glicole scorre attraverso tubi metallici interni tra le celle. Questa è una delle principali innovazioni di Tesla. Usando molte piccole celle invece di poche grandi, si garantisce un raffreddamento efficace. Questo minimizza i punti caldi termici e assicura una distribuzione uniforme della temperatura, aumentando la durata del pacco batterie.
Le celle sono disposte in moduli removibili. Nel pacco batterie ci sono 16 di questi moduli che comprendono circa 7000 celle. Il glicole riscaldato viene raffreddato facendolo passare attraverso un radiatore posto nella parte anteriore del veicolo.
Inoltre, puoi vedere come un pacco batterie così basso, se posizionato vicino al suolo, abbassi il baricentro del veicolo. Il baricentro basso migliora notevolmente la stabilità dell’auto. Il grande pacco batterie è anche distribuito lungo il pavimento, offrendo rigidità strutturale in caso di collisioni laterali. Ora torniamo alla trasmissione della Tesla.
L’energia prodotta dal motore viene trasferita alle ruote motrici tramite un cambio. Come già accennato, la Tesla Model S utilizza una semplice trasmissione a una sola marcia perché il motore è efficiente in un ampio intervallo operativo. Puoi vedere che la velocità in uscita dal motore viene ridotta in due fasi. Anche ottenere la retromarcia è piuttosto semplice in un’auto elettrica: basta invertire l’ordine delle fasi di alimentazione. L’unico scopo della trasmissione di un’auto elettrica è la riduzione della velocità e la moltiplicazione della coppia.
Il secondo componente del cambio è il differenziale. La trasmissione a velocità ridotta è collegata ad esso. Come puoi vedere, si tratta di un semplice differenziale aperto: tuttavia, i differenziali aperti hanno un problema di controllo della trazione. Ma perché un’auto così avanzata usa un differenziale aperto invece di uno autobloccante? La risposta è che il differenziale aperto è più robusto e può trasmettere più coppia. Il problema di controllo della trazione che si presenta con un differenziale aperto può essere superato efficacemente con due metodi: frenata selettiva e interruzione dell’alimentazione. In un motore a combustione interna, l’interruzione dell’alimentazione tagliando il carburante non è così reattiva. In un motore a induzione, invece, l’interruzione dell’alimentazione è molto reattiva ed efficace per il controllo della trazione. Nella Tesla, tutto ciò è possibile grazie a un algoritmo avanzato con l’aiuto di sensori e controllori. In breve, Tesla Motors ha sostituito un sistema meccanico complesso con un software intelligente e reattivo.
Sapevi che un’auto elettrica può essere guidata in modo efficiente con un solo pedale? Questo grazie al suo potente sistema di frenata rigenerativa. Significa recuperare la grande energia cinetica dell’auto sotto forma di elettricità senza sprecarla sotto forma di calore. In un’auto elettrica, non appena rilasci il pedale dell’acceleratore, entra in funzione la frenata rigenerativa. La cosa interessante è che, durante la frenata rigenerativa, lo stesso motore a induzione funziona come un generatore. In questo caso sono le ruote a far girare il rotore del motore a induzione. Sappiamo che, in un motore a induzione, la velocità del rotore è inferiore a quella del campo magnetico rotante (RMF). Per trasformare il motore in un generatore, basta assicurarsi che la velocità del rotore sia superiore alla velocità del RMF. Qui l’inverter gioca un ruolo fondamentale regolando la frequenza della corrente in ingresso e mantenendo la velocità del RMF al di sotto di quella del rotore. Questo genera elettricità nelle bobine dello statore, molto più di quella fornita. L’elettricità generata può poi essere immagazzinata nel pacco batterie dopo la conversione. Durante questo processo agisce una forza elettromagnetica contraria sul rotore, quindi le ruote motrici e l’auto rallenteranno. In questo modo la velocità del veicolo può essere controllata con precisione durante la guida usando un solo pedale. Il pedale del freno può essere utilizzato per l’arresto completo.
Come forse già sai, le auto elettriche sono molto più sicure delle auto a combustione interna. Il costo di manutenzione e gestione di un’auto elettrica è molto inferiore a quello di un’auto con motore a combustione. Con gli svantaggi dell’auto elettrica superati grazie ai progressi tecnologici, le auto elettriche promettono di diventare le auto del futuro.
Condividi questo video con i tuoi amici e diffondi la conoscenza gratuita. Grazie!
Inoltre, puoi vedere come un pacco batterie così basso, se posizionato vicino al suolo, abbassi il baricentro del veicolo. Il baricentro basso migliora notevolmente la stabilità dell’auto. Il grande pacco batterie è anche distribuito lungo il pavimento, offrendo rigidità strutturale in caso di collisioni laterali. Ora torniamo alla trasmissione della Tesla.
L’energia prodotta dal motore viene trasferita alle ruote motrici tramite un cambio. Come già accennato, la Tesla Model S utilizza una semplice trasmissione a una sola marcia perché il motore è efficiente in un ampio intervallo operativo. Puoi vedere che la velocità in uscita dal motore viene ridotta in due fasi. Anche ottenere la retromarcia è piuttosto semplice in un’auto elettrica: basta invertire l’ordine delle fasi di alimentazione. L’unico scopo della trasmissione di un’auto elettrica è la riduzione della velocità e la moltiplicazione della coppia.
Il secondo componente del cambio è il differenziale. La trasmissione a velocità ridotta è collegata ad esso. Come puoi vedere, si tratta di un semplice differenziale aperto: tuttavia, i differenziali aperti hanno un problema di controllo della trazione. Ma perché un’auto così avanzata usa un differenziale aperto invece di uno autobloccante? La risposta è che il differenziale aperto è più robusto e può trasmettere più coppia. Il problema di controllo della trazione che si presenta con un differenziale aperto può essere superato efficacemente con due metodi: frenata selettiva e interruzione dell’alimentazione. In un motore a combustione interna, l’interruzione dell’alimentazione tagliando il carburante non è così reattiva. In un motore a induzione, invece, l’interruzione dell’alimentazione è molto reattiva ed efficace per il controllo della trazione. Nella Tesla, tutto ciò è possibile grazie a un algoritmo avanzato con l’aiuto di sensori e controllori. In breve, Tesla Motors ha sostituito un sistema meccanico complesso con un software intelligente e reattivo.
Sapevi che un’auto elettrica può essere guidata in modo efficiente con un solo pedale? Questo grazie al suo potente sistema di frenata rigenerativa. Significa recuperare la grande energia cinetica dell’auto sotto forma di elettricità senza sprecarla sotto forma di calore. In un’auto elettrica, non appena rilasci il pedale dell’acceleratore, entra in funzione la frenata rigenerativa. La cosa interessante è che, durante la frenata rigenerativa, lo stesso motore a induzione funziona come un generatore. In questo caso sono le ruote a far girare il rotore del motore a induzione. Sappiamo che, in un motore a induzione, la velocità del rotore è inferiore a quella del campo magnetico rotante (RMF). Per trasformare il motore in un generatore, basta assicurarsi che la velocità del rotore sia superiore alla velocità del RMF. Qui l’inverter gioca un ruolo fondamentale regolando la frequenza della corrente in ingresso e mantenendo la velocità del RMF al di sotto di quella del rotore. Questo genera elettricità nelle bobine dello statore, molto più di quella fornita. L’elettricità generata può poi essere immagazzinata nel pacco batterie dopo la conversione. Durante questo processo agisce una forza elettromagnetica contraria sul rotore, quindi le ruote motrici e l’auto rallenteranno. In questo modo la velocità del veicolo può essere controllata con precisione durante la guida usando un solo pedale. Il pedale del freno può essere utilizzato per l’arresto completo.
Come forse già sai, le auto elettriche sono molto più sicure delle auto a combustione interna. Il costo di manutenzione e gestione di un’auto elettrica è molto inferiore a quello di un’auto con motore a combustione. Con gli svantaggi dell’auto elettrica superati grazie ai progressi tecnologici, le auto elettriche promettono di diventare le auto del futuro.
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