Ηλεκτροκινητήρας

Ο ηλεκτροκινητήρας αποτελεί την καρδιά του συστήματος μετάδοσης κάθε ηλεκτρικού αυτοκινήτου και επιτελεί την ίδια θεμελιώδη λειτουργία με έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης σε ένα συμβατικό όχημα: μετατρέπει την αποθηκευμένη ενέργεια σε περιστροφική δύναμη που στρέφει τους τροχούς. Η ουσιαστική διαφορά βρίσκεται στη διαδρομή της ενέργειας. Αντί να καίει καύσιμο για να δημιουργήσει πίεση και κίνηση, ο κινητήρας εκμεταλλεύεται την αλληλεπίδραση ανάμεσα στα μαγνητικά πεδία και το ηλεκτρικό ρεύμα, μετατρέποντας άμεσα τη χημική ενέργεια της μπαταρίας σε μηχανικό έργο. Η ηλεκτρομηχανική αυτή μετατροπή είναι αξιοσημείωτα αποδοτική, καθώς οι σύγχρονοι κινητήρες έλξης αξιοποιούν συνήθως πάνω από το 90 τοις εκατό της ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνουν, έναντι του τυπικού 30 έως 40 τοις εκατό ενός βενζινοκινητήρα.

Μηχανικά, ο κινητήρας αποτελείται από ένα σταθερό εξωτερικό τμήμα, τον στάτη, και ένα περιστρεφόμενο εσωτερικό τμήμα, τον δρομέα. Το εναλλασσόμενο ρεύμα που τροφοδοτεί τις περιελίξεις του στάτη δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο· ο δρομέας, που είτε φέρει δικούς του μόνιμους μαγνήτες είτε αναπτύσσει επαγόμενο ρεύμα, παρασύρεται στην προσπάθεια να ακολουθήσει το πεδίο, ενώ ο άξονάς του μεταδίδει τη ροπή που προκύπτει μέσω μιας μονοβάθμιας μείωσης στροφών προς τους τροχούς. Επειδή το μαγνητικό πεδίο ελέγχεται με μεγάλη ακρίβεια από τα ηλεκτρονικά ισχύος, ο κινητήρας αποδίδει δύναμη ομαλά και συνεχώς σε ένα τεράστιο εύρος στροφών, γι' αυτό και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα δεν χρειάζονται πολύσχεσο κιβώτιο ταχυτήτων ούτε συμπλέκτη.

Για τον οδηγό, το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό είναι ο τρόπος απόδοσης της ροπής. Ο ηλεκτροκινητήρας παράγει τη μέγιστη στρεπτική του δύναμη από τις μηδέν στροφές, οπότε όλη η ικανότητα έλξης είναι διαθέσιμη τη στιγμή που πατιέται το γκάζι, χαρίζοντας την αβίαστη επιτάχυνση χωρίς υστέρηση που χαρακτηρίζει την εμπειρία οδήγησης ενός ηλεκτρικού. Δεν απαιτείται ανέβασμα στροφών ούτε αναμονή να φουλάρει το τούρμπο. Ο κινητήρας λειτουργεί επίσης σχεδόν αθόρυβα, χωρίς κραδασμούς, ενώ διαθέτει ελάχιστα κινούμενα μέρη, κάτι που μεταφράζεται σε χαμηλό κόστος συντήρησης και εξαιρετική αξιοπιστία σε βάθος χρόνου.

Η ίδια μηχανή μπορεί να λειτουργήσει αντίστροφα ως γεννήτρια. Όταν ο οδηγός αφήσει το γκάζι ή φρενάρει, οι τροχοί στρέφουν τον δρομέα και ο κινητήρας παράγει ρεύμα, το οποίο επιστρέφει στην μπαταρία ενώ η αντίσταση επιβραδύνει το αυτοκίνητο. Σε αυτό βασίζεται η αναγεννητική πέδηση, που ανακτά ενέργεια την οποία ένα συμβατικό αυτοκίνητο θα σπαταλούσε ως θερμότητα και επεκτείνει αισθητά την αυτονομία στην οδήγηση εντός πόλης.

Δύο βασικοί σχεδιασμοί κυριαρχούν. Οι σύγχρονοι κινητήρες μονίμων μαγνητών χρησιμοποιούν μαγνήτες σπανίων γαιών στον δρομέα, προσφέροντας υψηλή απόδοση και πυκνότητα ισχύος σε συμπαγή μορφή, ενώ οι επαγωγικοί (ασύγχρονοι) κινητήρες απαλλάσσονται από τους μαγνήτες και αναπτύσσουν επαγόμενο ρεύμα στον δρομέα, θυσιάζοντας λίγη απόδοση για χαμηλότερο κόστος και ανεξαρτησία από την προμήθεια σπανίων γαιών. Πολλά ηλεκτρικά υψηλών επιδόσεων συνδυάζουν και τους δύο τύπους στους δύο άξονες. Ο κινητήρας ποτέ δεν δουλεύει μόνος του: εξαρτάται από τον αναστροφέα (inverter) που διαμορφώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα που τον τροφοδοτεί, από την μπαταρία υψηλής τάσης για ενέργεια και από ένα ειδικό κύκλωμα ψύξης που διαχειρίζεται τη θερμότητα υπό παρατεταμένο βαρύ φορτίο.