Trazione elettrica, questa sconosciuta. Tanti ne parlano, ma pochi ne conoscono tutti i segreti, avendola sperimentata in varie situazioni e su diversi percorsi. Vediamo quindi, con questo articolo, di evidenziare le differenze tra le auto con motore termico e quelle con motore elettrico dal punto di vista della sicurezza e del piacere di guida, passando per la dinamica di guida attraverso la fisica applicata all’automobile.
di Emidio Paci
Le differenze tra un’auto tradizionale ed una elettrica che vengono subito in mente, credo a chiunque, sono:
- il peso: l’auto elettrica a causa del pacco di batterie che alimentano il motore elettrico, pesa molto di più di un veicolo termico;
- il baricentro, che nelle auto elettriche è più in basso, grazie alle batterie montate al di sotto del pavimento della vettura;
- la coppia del motore, che in un’auto tradizionale non è costante per tutto l’arco di funzionamento, ma solo in un range ben preciso di giri del motore, mentre in un veicolo elettrico è costante, tant’è che il cambio è superfluo;
- lo spazio interno, che è maggiore in un’auto elettrica, progettata ex-novo a parità di ingombri esterni, grazie all’assenza del serbatoio del carburante o bombole per il gas e grazie all’assenza di tunnel per accogliere alberi di trasmissione, per non parlare della compattezza e versatilità del motore elettrico, che può essere montato indistintamente sull’asse posteriore o anteriore e addirittura su ogni ruota.
La fisica applicata alla trazione elettrica
Un corpo si dice libero da forze esterne, quando si trova in uno stato di riposo.
Non è il caso dei veicoli stradali, che invece sono in movimento e soggetti alle leggi della fisica.
Un veicolo in genere è composto da masse sospese ( scocca, sedili, motore, batterie delle auto elettriche…) e masse non sospese (pneumatici, sospensioni…).
La tenuta di strada, la frenata ed il cambio di direzione di un veicolo sono affidati principalmente agli pneumatici, ma a giocare un ruolo fondamentale nella dinamica del veicolo, sono anche le masse sospese.
Baricentro, centro di rollio, trasferimenti di carico
Nelle vetture, si identifica un baricentro ( o centro di massa) globale, che è un punto all’interno della vettura stessa, in cui si considera concentrata la massa del corpo vettura.
Quanto più il baricentro sarà basso, tanto più sarà elevata la tenuta di strada, con evidenti benefici in termini di dinamica di guida, piacere e sicurezza.
Il centro di rollio invece, è il punto intorno al quale il veicolo si muove, in senso laterale, quando gira ed in senso trasversale, quando accelera o frena.
Il baricentro in un’auto, si trova sopra al centro di rollio e la distanza tra i due deve essere tale da garantire il giusto equilibrio; minore sarà questa distanza, più l’auto sarà piantata a terra.
In un’auto elettrica, questa distanza è minima, se pensiamo che le batterie si trovano sotto ai sedili dell’auto.
Ecco perchè la trazione elettrica neutralizza gli effetti del maggior peso
Queste riflessioni tecniche, acquisiscono un valore maggiore, alle velocità più sostenute e sotto due aspetti: lo spazio per annullare la velocità, quindi la frenata ed i trasferimenti di carico che si creano, quando freno (beccheggio) o quando giro (rollio in curva). I trasferimento di carico da una parte all’altra, crescono in funzione della velocità.
Per fare un esempio: tra viaggiare a 70 km/h o viaggiare a 91 km/h, c’è una differenza di velocità, pari al 30%, ma la differenza degli spostamenti di peso (trasferimenti di carico) è molto, molto superiore al 30%, in quanto i kg che vengono spostati, possono addirittura raddoppiare.
Se chiediamo ad un pilota, qual è il maggior difetto di un’auto, lui risponderà, il peso, ed ha ragione, ma se parliamo di un veicolo elettrico, dobbiamo considerare che il peso maggiore rispetto ad un veicolo tradizionale è neutralizzato dal baricentro basso e dalla distanza minima tra il baricentro ed il centro di rollio, quindi, “pari e patta”. Chi teme che un veicolo elettrico mortifichi il piacere di guida e non sia dinamicamente sicuro, può ricredersi dopo aver letto queste considerazioni e stare tranquillo. I veicoli elettrici sono divertenti da guidare e sicuri!
Perchè la trazione elettrica migliora la sicurezza attiva
Tutte le macchine, dal 2004, sono dotate di ABS, che non ha bisogno di presentazioni, ma ricordiamo che è il sistema che impedisce il bloccaggio delle ruote nelle frenate d’emergenza, permettendo di ridurre gli spazi di frenata e di poter continuare a governare il veicolo, mentre si sta frenando al massimo. Poi è arrivato il controllo di trazione in tutte le sue declinazioni, che evita il pattinamento delle ruote motrici, quando si esagera col gas, soprattutto sui fondi sdrucciolevoli. Dal 2014, tutte le vetture stradali hanno l’ESP, il controllo della stabilità, che fà miracoli, ovvero impedisce che il veicolo sbandi a meno che non si superino le leggi della fisica.
Dopo questa panoramica, vi dico dove voglio andare a parare…
L’ESP, funziona anche, ma non solo, grazie ai sensori dell’ABS, frenando, la o le ruote necessarie a creare una coppia di imbardata (rotazione della vettura intorno al proprio asse) contraria, affinché il veicolo riprenda a seguire le istruzioni che il guidatore ha impartito con il volante, e lo fa egregiamente.
Pensiamo ad un’auto elettrica con un motore per ogni asse o addirittura con un motore per ruota. Quante possibilità in più abbiamo per far funzionare i sistemi di sicurezza attiva? Tante! Posso usare i motori elettrici per modificare/migliorare continuamente, la dinamica del veicolo, elettronicamente, ad esempio, anticipando in modo attivo, ovvero prima che avvenga la sbandata, l’intervento dei sistemi, agendo velocemente su ogni singola ruota o ogni singolo asse, grazie alla presenza dei motori elettrici, oppure, ancora, gestire il freno motore in frenata per agevolare l’inserimento in curva.
I motori nelle ruote? Tanti benefici ma il problema dei carichi non sospesi
Alcune di queste cose mirabolanti, si fanno già anche con auto termiche, ma con un’elettrica il ventaglio di possibilità è maggiore e la velocità di intervento, più alta, per un’esperienza di guida ancor più sicura. Si và praticamente sui binari, grazie ad “un’esperienza Torque Vectoring” evoluta ed esaltante.
E’ più facile intervenire elettricamente, che meccanicamente, anche perché, le risposte sono più rapide e precise e poi ci si libera di tante parti meccaniche che ingombrano, pesano ed a volte sbilanciano quelli che sono gli equilibri dinamici.
Alcune aziende, lavorano anche per avere un motore elettrico all’interno di ogni ruota, ma con benefici e svantaggi. I benefici sono sicuramente l’eliminazione di tante parti meccaniche, ma con lo svantaggio di aumentare però, il peso delle masse non sospese; problema di non secondaria importanza, se pensiamo che oggi, i progettisti fanno di tutto, per diminuire il peso delle ruote e delle sospensioni… Vedremo! Sarà dotato di questa tecnologia, il Lordstown Endurance, di cui abbiano accennato nell’ articolo sui Pick-up elettrici.
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