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Oct 01, 2023

Perché più tensione significa veicoli elettrici migliori

La maggior parte dei veicoli elettrici utilizza un'architettura elettrica da 400 volt. Ecco perché oltre 800 volt sono il futuro. Con l’avvento dell’era elettrica arriva un lessico completamente nuovo che gli appassionati di automobili devono familiarizzare

La maggior parte dei veicoli elettrici utilizza un'architettura elettrica da 400 volt. Ecco perché oltre 800 volt sono il futuro.

Con l'avvento dell'era elettrica arriva un lessico completamente nuovo con cui gli appassionati di automobili possono familiarizzare - kilowattora, MPGe, SAE J1772 - ma pochi sembrano poco compresi o discussi così raramente come i veicoli elettrici da 400 o 800 volt. Sembra che ci sia una consapevolezza generale che più volt equivalgono ad auto migliori, anche nei circoli dei produttori. (La prova di ciò può essere trovata con il concept Charger Daytona di Dodge; Dodge ha annunciato che la sua architettura Banshee da 800 volt avrebbe reso il veicolo elettrico "... più veloce di un Hellcat in tutte le principali misure di prestazione". L'azienda non ha mai specificato come funzionerebbe esattamente, Anche se.)

Al di là del "più è meglio", il discorso diventa confuso. Anche le case automobilistiche hanno difficoltà a spiegarlo. È comprensibile, perché misurare l'impatto diretto sulle prestazioni di tensioni più elevate non è semplice: non è possibile collegare una Nissan Leaf a una presa ad alta tensione. pilone e aspettarsi di far saltare le porte di una Lotus Evija, ma ha comunque importanza.

Per capire come la tensione potrebbe rendere un'auto più veloce, dobbiamo prima capire cos'è la tensione. È un concetto abbastanza semplice di per sé, meglio descritto come energia potenziale elettrica. L'analogia elettrotecnica più semplice e utilizzata più frequentemente è quella di confrontare la tensione con un circuito idraulico: se un sistema di pompaggio dell'acqua è un circuito, la tensione è equivalente alla pressione nei tubi. L'aggiunta di una pompa più potente o di un serbatoio più grande pieno d'acqua aumenterebbe la pressione nei tubi.

Allo stesso modo, aggiungere una tensione maggiore a un alimentatore elettrico significa che spinge più energia, o la stessa quantità di energia con meno corrente. Meno corrente, nella nostra analogia con l'acqua, significherebbe che potremmo usare un tubo di diametro inferiore; aggiungere più corrente significherebbe utilizzare un tubo più grande. Matematicamente, è molto semplice e definito dalla legge di Ohm: la tensione è uguale alla resistenza moltiplicata per la corrente. I produttori di automobili stanno già cercando di ridurre al minimo la resistenza, quindi tensione e corrente sono le due variabili con cui giocare: più dell'una significa meno dell'altra e viceversa.

In termini di veicoli elettrici, un’architettura a tensione più elevata necessita di meno corrente per fornire la stessa quantità di potenza al motore. Questo ha una serie di vantaggi. Una corrente inferiore significa che è possibile utilizzare meno cavi, il che si traduce in un cablaggio notevolmente più leggero. Riducendo la corrente si riduce anche il calore, poiché la corrente è il principale generatore di calore nell'elettronica. Un calore inferiore significa una maggiore durata dei componenti elettronici e delle batterie. E, cosa più importante per le agenzie pubblicitarie di un produttore di veicoli elettrici, un sistema a tensione più elevata, corrente più bassa e calore inferiore consente tempi di ricarica molto più rapidi. La generazione di calore durante la ricarica rapida è solitamente il fattore limitante per la velocità di ricarica.

Si noti che, tuttavia, l'aggiunta di tensione non modificherà direttamente la potenza del motore. I motori elettrici sono progettati per funzionare in modo più efficiente e potente a una tensione specifica e applicare più tensione a un motore non progettato per gestire questi carichi lo renderà effettivamente meno potente. Il motore deve essere costruito tenendo presente la tensione.

I primi veicoli elettrici tendevano a utilizzare basse tensioni, poiché erano limitati dalla tecnologia delle batterie della loro epoca. La maggior parte delle auto elettriche dagli albori delle carrozze motorizzate alla fine del XIX secolo fino alla Citicar degli anni Settanta utilizzavano architetture inferiori a 100 volt (di solito sistemi a 48 o 72 volt) poiché facevano affidamento sul cablaggio in serie insieme batterie al piombo-acido da 6 o 12 volt. (I circuiti in serie sommano le tensioni delle batterie; i circuiti in parallelo no.) I vincoli di spazio e di peso sono diventati rapidamente un problema con batterie al piombo-acido grandi e pesanti, quindi costruire sistemi ad alta tensione era, per la maggior parte, poco pratico.

Tuttavia, quando i veicoli elettrici hanno goduto di una seconda rinascita alla fine degli anni Novanta, la tecnologia delle batterie e il loro imballaggio si sono evoluti. La GM EV1, che utilizzava batterie al piombo nella sua prima iterazione (i veicoli di seconda generazione utilizzavano batterie al nichel-metallo idruro (NiMH), è riuscita comunque a riempire il suo telaio di 312 volt di potenza. La maggior parte dei primi veicoli elettrici di quest'epoca oscillavano nell'intervallo 300-400 volt, anche dopo il passaggio dalle batterie al piombo-acido a batterie NiMH o nichel-idrogeno molto meno pesanti e più dense di energia. Una delle prime auto con batteria agli ioni di litio, la Nissan Altra, puntava ancora più in basso, con un'architettura a 247 volt.