Motori elettrici e Pezzi di ricambi elettrici? Quanti ha l’auto oggi e quanti ne avrà domani?
Regno Unito e Francia hanno fissato le date dopo le quali le auto con motore a combustione interna non potranno essere ammesse sul loro territorio, mentre la Cina sta valutando la questione per decidere sullo stesso divieto. Inoltre, Volvo pian piano interrompe la produzione di auto che utilizzeranno solo motore a combustione interna per il loro movimento e tutte le auto che costruirà saranno ibride o elettriche.
È un dato di fatto che potenti motori elettrici, noti anche come motori di trazione, svolgeranno un ruolo importante e crescente come motori di propulsione. Ma i motori elettrici dominano già molte altre applicazioni automobilistiche. Facciamo un inventario dei motori elettrici che si trovano in un’auto tipica della classe superiore.
I motori elettrici aumentano e si moltiplicano
I motorini di avviamento elettrici o i motori elettrici sono entrati a far parte dell’auto poiché i nostri bisnonni pensavano che per avviare l’auto dovesse esserci un modo migliore rispetto all’utilizzo di una manovella. E così hanno pensato di utilizzare un motore elettrico, che di solito è ancora il motore elettrico più potente dell’auto a parte i motori di trazione. Con l’avvento della tecnologia start-stop e dei veicoli mild hybrid, il motorino di avviamento si trasforma in un generatore di avviamento e assume più funzioni. In alcuni progetti, un motorino di avviamento potenziato può essere utilizzato per “strisciare” in avanti nel traffico stop-and-go, sfocando le linee di demarcazione tra un motorino di avviamento e un motore di trazione elettrico.
Forse l’esempio più comune di motori elettrici o di pezzi di ricambi elettrici nelle auto di oggi sono quelli che azionano i tergicristalli. Ogni auto ha almeno un motorino per i tergicristalli. La popolarità dei SUV e delle berline con finestrini posteriori meno semplificati ha comportato anche la presenza di tergicristalli posteriori e dei rispettivi conducenti in una grande percentuale di auto di questa classe. Un altro motore spruzza liquido lavavetri e in alcune auto spruzza liquido detergente sui fari, che possono avere i propri piccoli tergicristalli.
Quasi tutte le auto sono dotate di ventilatori che fanno circolare l’aria dal sistema di riscaldamento e raffreddamento. Molti veicoli hanno due o più ventilatori in cabina. Inoltre, molti dei veicoli della classe superiore hanno ventilatori integrati nei sedili per ventilare i cuscini e distribuire il calore.
I sedili elettrici sono un must per qualsiasi veicolo della classe superiore. Nelle utilitarie, i motori consentono una facile regolazione della parte anteriore e posteriore e dell’inclinazione della parte posteriore.
Nelle vetture di classe superiore, i regolatori regolano l’altezza, l’inclinazione dei cuscini, il supporto lombare, la regolazione del poggiatesta e la stabilità dei cuscini. Altre funzioni di seduta che utilizzano motori elettrici includono la piegatura del sedile e l’impilamento dei sedili posteriori.
I finestrini di solito si alzavano e abbassavano usando la manovella alla porta, ma ora in quasi tutte le auto i finestrini sono elettrici. I più giovani non capiscono il significato del relativo gesto tradizionale che fanno a qualcuno per aprire la finestra.
Ogni finestra è un’altra possibile posizione per un motore elettrico, comprese varianti come tettucci apribili e finestrini posteriori nel minivan. I meccanismi di movimento per queste finestre possono essere semplici come un relè, ma i requisiti di sicurezza come il rilevamento di un ostacolo o di un oggetto intrappolato portano a opzioni di movimento più intelligenti, con monitoraggio del movimento e limitazioni di potenza.
Un’altra opzione di comodità sono le serrature, dove la funzione manuale ha lasciato il posto a un perno elettrico. I vantaggi del controllo elettrico includono funzioni pratiche come il telecomando, una maggiore sicurezza e funzioni intelligenti come lo sblocco automatico dopo una collisione. A differenza degli alzacristalli elettrici, le serrature elettriche devono mantenere la capacità di funzionare manualmente, quindi ciò influisce sul design dell’alimentatore e sul meccanismo di blocco della porta.
Gli indicatori sul pannello degli strumenti o sul cruscotto possono sviluppare un po’ di vento sugli schermi a LED o su altri tipi di monitor, ma per ora ogni ago e contatore è guidato da un piccolo punto elettrico. Altri motori elettrici nella categoria dei sistemi comfort includono caratteristiche comuni come lo specchietto pieghevole e la sua posizione regolabile, nonché applicazioni più esotiche come i soffitti pieghevoli e i divisori in vetro tra guidatore e passeggeri.
Sotto il cofano, i motori elettrici stanno diventando sempre più comuni in molti luoghi. Nella maggior parte dei casi, i motori elettrici sostituiscono i componenti meccanici che girano sull’ingranaggio. Esempi sono ventilatori e ventilatori per radiatori, pompe carburante, pompe acqua e compressori A/C. Ci sono molti vantaggi nel cambiare queste funzioni da un’unità che si sposta da un’unità a un’unità elettrica. Uno è che il controllo dei motori elettrici con l’elettronica moderna può essere molto più efficiente rispetto all’utilizzo di pulegge e pulegge, portando a vantaggi come minor consumo di carburante, peso ridotto ed emissioni inferiori. Un altro vantaggio è che l’uso di motori elettrici al posto delle cinghie consente libertà nella progettazione meccanica, poiché il posizionamento di pompe e ventilatori non deve essere limitato dalla necessità di azionare una bobina di cinghia su ciascuna puleggia.
Tendenze tecnologiche
La maggior parte dei motori elettrici delle auto odierne sono alimentati dalla potenza del sistema di ricarica per auto standard a 12V, che ne arriva a cento e dalla batteria utilizzata per immagazzinare l’elettricità. Questo dispositivo è in funzione da decenni, ma i veicoli di recente produzione richiedono sempre più potenza consumata dalle funzioni di comfort, intrattenimento, navigazione, assistenza alla guida e sicurezza.
Un sistema a doppia tensione da 12 V e 48 V potrebbe sostituire alcuni dei carichi di corrente più elevati della batteria da 12 V. I vantaggi dell’utilizzo dell’alimentazione a 48V sono la riduzione della corrente di 4 volte a parità di potenza e la corrispondente riduzione del peso che l’accompagna in termini di cavi e avvolgimenti del motore. Esempi di carichi ad alta corrente che possono essere forniti dal sistema a 48V includono il motorino di avviamento, il compressore Turbo, la pompa del carburante, la pompa dell’acqua e le ventole di raffreddamento. L’applicazione di un sistema elettrico a 48V a questi componenti potrebbe comportare un risparmio di carburante di circa il 10%.
I motori elettrici DC brushless sono la soluzione tradizionale per controllare la maggior parte delle funzioni elettriche di convenienza in un’auto. Poiché le spazzole forniscono la commutazione, questi motori sono semplici da controllare e relativamente economici. In alcune applicazioni, i motori CC senza spazzole (BLDC) possono offrire vantaggi significativi in termini di densità di potenza, riducendo così il peso e garantendo un migliore risparmio di carburante e minori emissioni.
I produttori utilizzano motori brushless (BLDC) nei tergicristalli, nel riscaldamento della cabina, nel riscaldamento e nell’aria condizionata (HVAC). In queste applicazioni il motore tende a funzionare per lunghi periodi di tempo, a differenza del funzionamento istantaneo, come negli alzacristalli elettrici o nei sedili elettrici, dove prevale ancora la semplicità e l’economicità dei motori elettrici brushless.
Conclusione
Dopotutto, quanti motori elettrici ci sono nell’auto? Sarebbe difficile trovare un’auto di produzione recente con meno di 15 motori elettrici, mentre le tipiche auto moderne sulle strade europee potrebbero facilmente avere 30 motori elettrici o più. La crescente popolarità dei veicoli elettrici spingerà molte innovazioni nei motori elettrici per auto e di pezzi di ricambi elettrici. Tuttavia, i motori elettrici sono già diffusi in tutti i veicoli alimentati da motori a combustione interna, con più applicazioni in ogni modello successivo, offrendo più comfort e un funzionamento più sicuro, riducendo al contempo l’impatto ambientale. Tuttavia, c’è sempre spazio per di più.
