Motori Auto Elettriche: l’impatto dei pneumatici sulle performance

I motori delle auto elettriche rappresentano una delle innovazioni tecnologiche più significative nel settore automobilistico degli ultimi decenni. Alimentati da energia elettrica e caratterizzati dall'utilizzo di corrente continua o alternata, si distinguono per la loro efficienza energetica superiore, la silenziosità e la capacità di erogare coppia istantanea.

Grazie ai progressi tecnologici degli ultimi anni, i motori elettrici hanno raggiunto livelli di prestazione e affidabilità che li rendono una valida alternativa ai tradizionali motori a combustione interna, offrendo vantaggi sia in termini di impatto ambientale che di costi operativi.

Come funziona il motore di un'auto elettrica

Il funzionamento del motore elettrico si basa su principi elettromagnetici fondamentali, in particolare sull'interazione tra campi magnetici e corrente elettrica. In breve, il motore si compone di due elementi principali: statore e rotore. Quando il campo magnetico dello statore interagisce con i magneti del rotore, crea una forza di rotazione che fa girare il rotore. Questa rotazione viene poi trasmessa alle ruote del veicolo attraverso un sistema di trasmissione, generando il movimento dell'auto.

Il motore di un’auto elettrica richiede meno componenti essenziali, rendendolo tendenzialmente più affidabile e con minori necessità di manutenzione rispetto ai motori tradizionali. Il cuore del sistema è costituito dalla batteria, che fornisce l'energia necessaria al funzionamento del motore attraverso un complesso sistema di controllo elettronico.

Motori DC e Motori AC

Generalmente, i veicoli elettrici montano motori che utilizzano la corrente elettrica in due modalità: corrente continua (motori DC) o corrente alternata (AC).

Motori DC

Utilizzati principalmente nei primi modelli di auto elettriche e ancora presenti in alcuni veicoli più piccoli, si caratterizzano per la loro semplicità di controllo. In questi motori, la velocità e la coppia possono essere regolate facilmente variando la tensione dell'elettricità fornita. Tuttavia, presentano alcuni svantaggi come la presenza di spazzole che si usurano nel tempo e richiedono manutenzione periodica, oltre a generare scintille durante il funzionamento.

Motori AC

Questa tipologia di motori rappresenta la tecnologia dominante nelle auto elettriche moderne. Funzionano grazie alla conversione della corrente continua, fornita dalla batteria, in corrente alternata tramite un inverter. La velocità e la coppia del motore AC vengono controllate regolando la frequenza e l'ampiezza dell'elettricità fornita attraverso l'inverter.
I motori AC offrono diversi vantaggi significativi:

• maggiore efficienza energetica;
• controllo più preciso della velocità;
• assenza di spazzole che elimina la necessità di manutenzione;
• capacità di funzionare come generatori durante la frenata rigenerativa per recuperare energia.

Motori sincroni e asincroni

Un’ulteriore distinzione tra i motori a corrente alternata è quella tra motori sincroni e asincroni.

Motori sincroni

Sono i motori più comuni, mantengono una velocità di rotazione rigidamente vincolata alla frequenza della corrente di alimentazione. Questo significa che il rotore gira esattamente alla stessa velocità del campo magnetico dallo statore. 

Questo tipo di motori offrono un'efficienza energetica superiore, trasformando fino al 98% dell’energia elettrica utilizzata in forza motrice, e garantiscono una coppia costante e precisa. I magneti permanenti eliminano la necessità di alimentare elettricamente il rotore, riducendo le perdite energetiche e la complessità del sistema. Tuttavia, presentano costi iniziali più elevati a causa del prezzo dei magneti in terre rare e possono essere sensibili alle alte temperature che potrebbero smagnetizzare i magneti permanenti.

Motori asincroni (o a induzione)

Presentano una velocità di rotazione sempre leggermente inferiore (dal -2% a -5%) a quella del campo magnetico dello statore. Il rotore di un motore asincrono non contiene magneti permanenti ma è costituito da avvolgimenti in alluminio o rame che generano correnti indotte dal campo magnetico dello statore.

Questa soluzione, adottata principalmente da Tesla, offre diversi vantaggi:

• maggiore robustezza alle alte temperature;
• costi di produzione inferiori dovuti all'assenza di magneti in terre rare;
• maggiore affidabilità in condizioni operative estreme.

Tra gli svantaggi, tuttavia, si nota la riduzione di efficienza energetica, attestandosi intorno al 91-94%, a causa delle perdite negli avvolgimenti del rotore.

Ricapitolando: i motori sincroni favoriscono l’efficienza energetica e la precisione di controllo delle prestazioni, ma con un conseguente aumento dei costi di produzione dovuti ai materiali preziosi. I motori asincroni, invece, favoriscono la robustezza e l’affidabilità in condizioni critiche e hanno costi contenuti, ma fornendo una maggiore dispersione di energia durante il processo.

Autonomia media di un motore elettrico e come efficientarla

L'autonomia di un motore elettrico dipende da diversi fattori, tra cui la capacità della batteria, le condizioni di guida e le caratteristiche del veicolo. In generale, le batterie comprese tra i 60 kWh e i 100 kWh offrono un'autonomia compresa tra i 250 e i 500 chilometri circa.

L’importanza delle gomme giuste

Come detto, non è possibile definire una corrispondenza esatta tra kilowattora disponibili e chilometri percorribili, in quanto intervengono numerose variabili. Tra queste, i pneumatici possono essere molto impattanti per efficientare consumi e performance.

Michelin è da sempre attiva nello sviluppo di tecnologie innovative per i propri prodotti; per questo, i pneumatici Michelin offrono prestazioni ottimali su tutti i fronti: durata, silenziosità, performance e autonomia.

La casa francese è all’avanguardia anche nell’emergente settore elettrico: tutti i pneumatici Michelin sono adatti ai veicoli elettrici, permettendo di migliorare l’autonomia della batteria senza rinunciare a prestazioni e sicurezza.

Sono diverse le case produttrici che scelgono di montare gomme Michelin sui propri veicoli elettrici già dal primo allestimento, a dimostrazione della loro qualità riconosciuta nel settore. 

Ciclo vitale dei motori elettrici e delle batterie

Dal punto di vista del ciclo vitale, i motori elettrici dimostrano una notevole longevità, che può raggiungere anche i 650.000 chilometri stimati. La sostanziale riduzione delle parti mobili presenti all’interno del motore, poi, diminuisce drasticamente i rischi di guasto, con un conseguente impatto positivo sulle necessità di manutenzione.

Un altro componente fondamentale è la batteria: in genere, le batterie dei veicoli elettrici possono sostenere dai 1.000 ai 1.500 cicli di ricarica, con prestazioni migliorabili in base alle abitudini di ricarica. Considerando un'autonomia media di 300 Km per ogni ricarica, è quindi possibile stimare una durata massima compresa tra 300.000 e 450.000 Km. Questa resistenza si traduce in un'elevata affidabilità nel tempo, rappresentando un vantaggio significativo in termini di manutenzione, oltre che di risparmio economico per i rifornimenti.

Anche dopo diversi anni di utilizzo, le prestazioni della batteria di un'auto elettrica rimangono piuttosto buone, sebbene con un naturale deterioramento. La batteria al litio di un'auto elettrica può durare mediamente fino a 8-10 anni al massimo della sua capacità; dopodiché, può perde fino al 70% della capacità iniziale, restando comunque pienamente utilizzabile.

Differenze tra motori elettrici e motori a combustione

Le differenze tra motori elettrici e motori termici sono sostanziali e riguardano non solo il principio di funzionamento, ma anche gli aspetti economici e di convenienza per l'utente finale.

In termini di efficienza energetica, abbiamo visto come i motori elettrici convertano circa l’85-95% dell'energia elettrica in energia meccanica; al contrario, i motori a combustione convertono solo una parte dell'energia del carburante (tra il 20 e il 45%) in movimento, disperdendo il resto sotto forma di calore. I vantaggi economici dei motori elettrici si manifestano anche in altri ambiti. Il costo del bollo auto è significativamente ridotto o addirittura azzerato in molte regioni italiane per i veicoli elettrici, rappresentando un risparmio annuale considerevole. Anche le assicurazioni tendono a offrire tariffe più vantaggiose per le auto elettriche, riconoscendo la loro maggiore sicurezza e affidabilità.Infine, anche i costi operativi di tutti i giorni risultano inferiori: una ricarica completa costa generalmente tra i 10 e i 20 euro, permettendo di percorrere centinaia di chilometri, mentre un pieno di carburante può costare anche centinaia di euro. I consumi ottimizzati dei motori elettrici si traducono in un consumo energetico equivalente a circa 2-3 litri di carburante per 100 km, contro i 6-8 litri dei motori termici tradizionali.