Formula E con inverter

[crit]

Salve
Ho letto che le monoposto da formula E hanno un inverter a bordo mentre mi sarei aspettato un motore in corrente continua per il vecchio principio che quel che non c'è non si guasta ma anche per il minor peso e ingombro. Perché questa scelta? É così anche per le auto di serie?

[JAndrea]

Che io sappia tutte le auto elettriche di recente concezione hanno a bordo un inverter, indipendentemente che montino un motore sincrono a magneti permanenti o un asincrono…

[mario_maggi]

crit,

Perché questa scelta? É così anche per le auto di serie?

perché un motore con inverter - in senso lato, convertitore di potenza che comanda un motore asincrono oppure sincrono/brushless oppure sincrono a riluttanza oppure IPM (a magneti interni al rotore), trifase o pentafase o plurifase - dura anche un milione di chilometri, senza manutenzione, come dimostrato dalle Tesla che impiegano motori asincroni.
Si, tutte le auto elettriche (e autocarri, bus, natanti, aerei) di serie si usano motori senza spazzole. I motori a corrente continua si usano su alcuni quadricicli o scooter o bici elettriche, sui alcuni carrelli elevatori e su auto pure solari.
Se vuoi approfondire l'argomento, vai sul mio portale.

per il vecchio principio che quel che non c'è non si guasta ma anche per il minor peso e ingombro.

Non capisco cosa intendi, spiegati meglio. Ti riferisci all'uso di un motore a corrente continua con un semplice contattore, senza regolazione di velocità? Sai quanto si guasterebbe? Vorrei vederti alla guida di un'auto senza acceleratore, ma solo con un interruttore on/off.

Ciao
Mario

[6367]

Neanche si potrebbe tornare all'avviatore dei vecchi tram, a resistenze e contattori. Tak, tak, tak...!

[EcoTan]

A me sarebbe piaciuto inventare un sistema capace di variare il numero degli elementi di batteria inseriti in serie, con opportuna turnazione per scaricarli uniformemente.

[mario_maggi]

EcoTan,
forse non hai presente quali transitori di tensione si creerebbero, con rischi elevati di innescare un thermal runaway nelle celle, pericolosissimo!
Suggerisco di abbandonare l'idea, almeno per le applicazioni su veicoli elettrici che devono avere la possibilità di rigenerare.
Ciao
Mario

[EcoTan]

Quando pensavo questa roba, i veicoli elettrici usavano prevalentemente elementi a piombo-acido e motori a collettore, mentre i computer per la gestione in qualche modo c'erano già, Sarà proprio impossibile escogitare un qualche sistema elettromeccanico, magari aiutato con dei diodi, per realizzare e variare qualsivoglia serie e combinazione di elementi senza transitori pericolosi? Dal punto di vista energetico la soluzione resta ottimale.

[mario_maggi]

EcoTan,

Sarà proprio impossibile escogitare un qualche sistema elettromeccanico, magari aiutato con dei diodi, per realizzare e variare qualsivoglia serie e combinazione di elementi senza transitori pericolosi?

Si.
Ciao
Mario

[lelerelele]

Dal punto di vista energetico la soluzione resta ottimale.

A parte appunto i problemi di non potere regolare efficacemente la velocità, la corrente, la coppia, se consideri il controllo a relè e teleruttori, alla fine, avrai più potenza dispersa che se usi l'inverter, a mio parere.

saluti.

[SandroCalligaro]

Tra i motivi di successo dei motori AC (non solo sui veicoli) c'è anche la compattezza, che va di pari passo con l'efficienza, in qualche modo (visto che dissipare le perdite richiede spazio e peso). E' molto difficile realizzare un motore in continua con densità di potenza pari a quella di un sincrono a magneti permanenti interni, e che abbia anche un range di velocità paragonabile. Le spazzole causano, tra l'altro, perdite per attrito non del tutto trascurabili, e che probabilmente variano nel tempo.
I motori "IPMSM" citati da Mario ("IPM" per gli amici, sincroni a magneti permanenti interni o "Interior Permanent Magnet Synchronous Motors") sono considerati quelli che permettono di raggiungere la densità di coppia e di potenza più alta, per questo sono di gran lunga i più utilizzati nelle auto elettriche ed ibride che vanno per la maggiore.

A me sarebbe piaciuto inventare un sistema capace di variare il numero degli elementi di batteria inseriti in serie, con opportuna turnazione per scaricarli uniformemente.

In un certo senso, i BMS con bilanciamento attivo fanno una parte di questo lavoro, cioè bilanciare la carica delle celle in serie, in modo non necessariamente dissipativo (cioé delle perdite ci sono, ma non sono necessarie al bilanciamento, come invece nell'equalizzazione passiva). Probabilmente, però, il costo di questi sistemi è ancora troppo alto e l'ingombro notevole, rispetto a dei semplici resistori, non mi risulta che ci siano veicoli che utilizzano questo metodo.

Piuttosto che cambiare i collegamenti tra le celle, credo che un convertitore DC-DC sia più efficiente, più compatto, più economico, e più affidabile, oltre a non innescare transitori pericolosi.
Nonostante questo, la maggior parte dei veicoli (che io sappia) non ha convertitori DC-DC tra batteria ed inverter, perché non ne vale la pena. Con il giusto dimensionamento della trasmissione, del motore e dell'inverter, si riesce a coprire bene il range di coppia-velocità con efficienze alte. Va detto che, nella maggior parte dei casi (sia asincrono che IPM che sincrono a riluttanza), il deflussaggio comporta un funzionamento quasi a potenza costante, molto simile a quello che si otterrebbe con un cambio a variazioni continue.
Immagino che per questo non abbia molto senso far variare appositamente la tensione di alimentazione.
Va anche detto che esistono motori (per ora solo provati in laboratorio, che io sappia), sui quali è possibile variare il flusso del magnete permanente.