Tendenze tecnologiche della mobilità elettrica: ecco cosa cambierà per le auto elettriche nel 2023

Di primo acchito, la trazione elettrica sembra meno complessa di un motore a combustione interna. A livello superficiale ciò è corretto, poiché viene meno la complessa tecnologia del motore e del cambio. Ovviamente anche il post-trattamento dei gas di scarico non è più necessario. D'altra parte, la trasmissione elettrica comprende una sofisticata elettronica di potenza e una gestione della ricarica e termica altrettanto complessa.

Esistono diversi modi per realizzare il motore elettrico e l'elettronica di potenza: separatamente o in un'unica unità. Per ridurre i costi, molte case automobilistiche si affidano a unità di trasmissione complete. Oltre all’alternatore (400-800 V) e all'elettronica di potenza, comprendono anche un cambio a una o due velocità. Nel settore dei veicoli commerciali, anche i sistemi frenanti, compresa la funzione di recupero, sono talvolta parte integrante dell'unità di trasmissione, ossia si tratta di un asse elettrico completo. Soprattutto i costruttori di veicoli sportivi impiegano rispettivamente un alternatore per asse per creare un veicolo a trazione integrale. Il vantaggio: l'elettronica può azionare i motori individualmente in base al carico, nonché alla situazione guida e ambientale, distribuendo così con precisione le coppie (su ogni singola ruota > torque vectoring). Generalmente sull'asse motore vengono utilizzati motori sincroni a eccitazione permanente. Per le versioni a trazione integrale si ricorre al supporto di un motore asincrono. Le nuove tecnologie, come i semiconduttori al carburo di silicio o gli speciali avvolgimenti hairpin dello statore, migliorano le prestazioni del motore.

Oltre alla riduzione del peso e dei costi, un altro fattore decisivo per le batterie è la densità energetica. Attualmente si utilizzano soprattutto batterie agli ioni di litio. La tecnologia è matura, la durata è buona, il funzionamento sicuro e affidabile. Ma ci sono anche degli svantaggi: le batterie agli ioni di litio sono relativamente pesanti e i tempi di ricarica sono relativamente lunghi. Le tecnologie di ricarica rapida non si sono ancora del tutto affermate a causa dell’infrastruttura di ricarica dalle prestazioni insufficienti. Anche i costi sono relativamente elevati. Tuttavia, diminuiranno con il potenziamento della produzione. Inoltre, le batterie agli ioni di litio contengono materiali che possono essere nocivi per l'ambiente se riciclati in modo non corretto. Ma anche i processi di riciclaggio vengono costantemente migliorati.

Un’alternativa promettente alle batterie agli ioni di litio sono le batterie allo stato solido. che non utilizzano elettroliti liquidi. Il vantaggio è la maggiore densità energetica e la maggiore sicurezza. Sono in fase di sviluppo anche batterie agli ioni di sodio e zinco-aria. Interessante è anche la cosiddetta batteria SALD (Spatial Atom Layer Deposition). Alla base della tecnologia agli ioni di litio sono le nanotecnologie. In futuro, le auto elettriche avranno un'autonomia ben superiore ai 1000 km. La ricarica sarà cinque volte più veloce. Quindi c'è ancora molto da fare nel campo della tecnologia delle batterie!

In combinazione con l’impianto di climatizzazione del veicolo, le auto elettriche dispongono quindi di un sistema di gestione termica molto complesso e sofisticato, con diversi circuiti di raffreddamento e diversi liquidi di raffreddamento. HELLA collega quindi i circuiti di raffreddamento della batteria, del motore elettrico e dell'abitacolo del veicolo con il cosiddetto Coolant Control Hub (CCH) in un'unità. Grazie a questa centralizzazione, il CCH garantisce una maggiore efficienza, tempi di ricarica più brevi e una maggiore autonomia. Le energie termiche possono essere distribuite in modo ottimale.

Nelle moderne auto elettriche, per riscaldare l'abitacolo e condizionare le batterie ad alta tensione si utilizzano riscaldatori elettrici ad aria o ad acqua, a bassa o alta tensione. Con il riscaldamento ad aria, simile a quello di un asciugacapelli, l'aria viene fatta passare attraverso serpentine che la riscaldano. Vengono utilizzati elementi riscaldanti PTC (coefficienti di temperatura positivi). Con un riscaldatore ad acqua, l'acqua viene riscaldata in un circuito, ancora una volta in modo elettrico e quindi il calore viene rilasciato nell'abitacolo del veicolo.

Una soluzione più efficiente è l'utilizzo aggiuntivo di una pompa di calore. Un riscaldatore PTC viene utilizzato solo per esigenze di riscaldamento elevate o rapide. In inverno, la pompa di calore estrae energia termica anche dall'aria fredda esterna. È quindi possibile convertire in calore energia pari a fino a tre chilowattora da un chilowattora proveniente dalle celle della batteria dell'auto elettrica. Ed è possibile farlo in modo ancora più efficiente: anche il motore elettrico e le batterie stesse generano calore, anche se in misura ridotta. Anche questo calore dissipato può essere utilizzato per il riscaldamento dell’abitacolo.

Ovviamente, il processo di ricarica è una peculiarità dei veicoli elettrici: l'attuatore elettronico dello sportello di ricarica (eLA) di HELLA, ad esempio, supporta il processo di ricarica. Con l'aiuto dell'eLA, è possibile integrare ulteriori funzioni speciali individuali per comfort e sicurezza maggiori. Gli innovativi componenti per l’illuminazione visualizzano lo stato della batteria e la modalità di ricarica. A questo si aggiunge un effetto collaterale positivo per le auto elettriche: non emettono praticamente alcun rumore. Tuttavia, ciò può comportare rischi per la sicurezza di pedoni e ciclisti, soprattutto in ambiente urbano. Semplicemente i veicoli non si sentono. Ecco perché il sistema di segnalazione acustica AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) di HELLA garantisce una maggiore presenza acustica nel traffico stradale a bassa velocità. In un certo senso, simula i rumori del motore a combustione interna. In questo modo, l'AVAS contribuisce alla sicurezza del traffico e i veicoli vengono notati.

Fondamentalmente, gli pneumatici dei veicoli con motore a combustione interna e delle auto elettriche non presentano differenze. Nei capitolati sono riportati gli stessi requisiti. Ad esempio, una buona aderenza sul bagnato e buone prestazioni in frenata sono importanti in entrambi i casi. Tuttavia, è possibile formulare quattro caratteristiche che svolgono un ruolo specifico per le auto elettriche.

-Un comportamento di rotolamento silenzioso, il veicolo elettrico stesso non genera pressoché nessun rumore di guida - Elevata resistenza alla coppia e all’attrito. La coppia, in parte molto elevata, nei veicoli elettrici si applica immediatamente e direttamente - La resistenza al rotolamento, inversamente proporzionale all’autonomia - L'indice di carico, cioè la portata dello pneumatico, che alcune case costruttrici di pneumatici adattano a causa del peso maggiore del veicolo

L’auto elettrica ha meno componenti di trasmissione che devono essere sottoposti a controllo e manutenzione regolari. Anche l'olio del motore e della trasmissione non è più necessario, sebbene nelle unità di azionamento elettriche vengano utilizzati oli non conduttivi per la lubrificazione e la dissipazione del calore. Fondamentale è però la gestione termica, che in futuro sarà al centro dell'attenzione dell'assistenza automobilistica. Per l’assistenza delle auto elettriche, tutti gli esperti parlano del nuovo "cambio dell'olio” riferendosi alla manutenzione del sistema di gestione termica e al cambio dei liquidi di raffreddamento. Inoltre, si può ipotizzare che, ad esempio, i componenti del telaio come i cuscinetti o gli ammortizzatori siano soggetti a una maggiore usura. Le auto elettriche sono semplicemente più pesanti e spesso hanno una potenza maggiore.

Per gestire la "tecnica dei veicoli elettrici", il personale delle officine automobilistiche deve avere una formazione adeguata. Per poter lavorare sui veicoli ad alta tensione sono necessarie diverse qualifiche. A tal fine HELLA offre corsi di formazione completi. A ciò si aggiunge l'attrezzatura adeguata per l'officina. Nel dubbio, si comincia dalla piattaforma di sollevamento che deve sollevare un peso maggiore; anche per la postazione di lavoro si devono prevedere misure di sicurezza adeguate. In fin dei conti, alle officine automobilistiche il lavoro non mancherà. Al contrario: le attendono nuovi compiti "elettrizzanti"!