Anche i motori elettrici avranno le marce. Ne è sicura la Bosch che ha sviluppato una nuova trasmissione a variazione continua per motori elettrici denominata CVT4EV. Tale soluzione aumenta le prestazioni del 4% e offre altri vantaggi in termini di progettazione, modularità industriale e modalità di utilizzo.
CVT4EV vuol dire continuously variable transmission for electric vehicle. Il primo vantaggio è tipico di questo tipo di trasmissione, ovvero permettere al motore di funzionare costantemente nel campo di utilizzo più favorevole aumentando prestazioni ed efficienza in ogni condizione di utilizzo.
Sempre il rapporto giusto
Il CVT infatti varia in modo continuo il rapporto di trasmissione fornendo rapporti infiniti tra due estremi. È anche il cambio concettualmente più semplice poiché la variazione del rapporto avviene regolando il diametro della puleggia primaria e di quella secondaria collegate da una cinghia.
Il motore elettrico ha un campo di utilizzo molto più ampio rispetto a quello a combustione interna e tutta la coppia allo spunto. Questo permette di utilizzare una trasmissione a rapporto fisso che, dal punto di vista teorico, rappresenta la soluzione migliore in termini di semplicità, costo, peso e assorbimento.
La teoria e la pratica
In molte situazioni reali tuttavia la possibilità di cambiare rapporto rappresenta un vantaggio. Ad esempio, in salita, in accelerazione e in condizioni di carico particolarmente gravose. In più, a velocità di crociera c’è la possibilità di far girare il motore a regimi ridotti aumentando il comfort e diminuendo il consumo di energia.
Quest’ultimo punto è particolarmente importante per le auto elettriche che trovano nella marcia a velocità costante e autostradale le condizioni di efficienza peggiore. I cambi sono dunque una soluzione interessante per ottimizzare i consumi e ottimizzare le prestazioni globali del veicolo. Ma non solo.
Il downsizing elettrico
Secondo Bosch, una trasmissione CVT permette altre ottimizzazioni. Il primo è poter adottare un motore più piccolo. Con il cambio può infatti accelerare più prontamente, gestire masse superiori e assicurare buone velocità di crociera in modo più silenzioso. In questo modo parte del maggior peso è già compensata.
Altra compensazione è fornita dalla batteria. Se infatti in velocità migliora l’efficienza, si può teoricamente utilizzare una batteria più piccola oppure la stessa per avere autonomie superiori. Ne deriva un ulteriore vantaggio: poter fornire a veicoli diversi caratteristiche diverse a parità di hardware.
Più hardware e più software
Con lo stesso motore e la trasmissione si può avere un suv dalle grandi capacità di traino oppure un’auto sportiva. Oppure dare al guidatore la possibilità di scegliere diverse modalità di guida. La trasmissione CVT4EV è dunque un hardware aggiuntivo che permette ulteriori possibilità di agire attraverso il software.
Il costruttore ha dunque costi minori, maggiore standardizzazione industriale e maggiore flessibilità. Se un cambio dunque offre tali vantaggi sul motore elettrico perché non è stato utilizzato? Alcuni motivi sono già stati citati e ce ne sono molti altri che hanno solide giustificazioni, sia teoriche che basate sull’esperienza.
Dalla Taycan in poi
L’unica auto elettrica di serie ad avere una trasmissione a 2 rapporti fissi è la Porsche Taycan. E solo per il motore posteriore. Anche le Formula E, che hanno nel powertrain l’unico componente libero, hanno tutte la trasmissione a rapporto fisso. In passato ci sono stati sistemi fino a 5 velocità, ma alla fine tutti sono tornati al rapporto fisso.
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Questo perché nelle competizioni la semplicità è funzione diretta dell’efficienza globale e delle prestazioni. Ma l’utilizzo quotidiano è cosa ben diversa. Non è dunque detto che le soluzioni migliori per le auto da corsa siano anche le migliori per le auto stradali. Anche se teoricamente lo sarebbero.
Il caso Williams
Un caso esemplare riguarda proprio il CVT. Tale tipo di cambio infatti permette di far funzionare costantemente il motore al regime ideale. Dunque il meglio sia per i consumi sia per le prestazioni. Eppure i guidatori normali gli preferiscono il cambio automatico a rapporti fissi per il tipo di risposta.
Anche nelle competizioni ci fu il tentativo di sfruttare il cambio CVT. Ci provò la Williams nel 1993: nessuna cambiata, nessuna perdita di potenza e possibilità di far girare costantemente al regime ideale il V10 Renault, allora il motore migliore della Formula 1 grazie ad alcune soluzioni come le valvole pneumatiche.
Un’arma troppo potente
Anche le Williams era in quegli anni le monoposto migliori e, grazie al regime fisso e alla conseguente assenza di variazioni di carico tra i due assali, anche la guidabilità della vettura era migliore. Il risultato era che con il CVT la FW15C era ancora più veloce, secondo le testimonianze dirette, di alcuni secondi al giro.
La FIA intervenne prontamente vietando i cambi a variazione continua. Un risultato tecnico tuttavia vi fu. Il passaggio dalle cinghie in gomma a quelle formate da mini segmenti in metallo permise in quegli anni un vero e proprio ritorno del cambio inventato nel 1958 dall’olandese Hub Van Doorne e battezzato Variomatic.
C’era una volta il Variomatic
Van Doorne lo installò anche su automobili costruite dalla DAF, altra sua creazione. Oggi DAF produce solo mezzi pesanti e la sua società di trasmissioni, la Van Doorne Transmissie fondata nel 1972, è stata acquisita proprio da Bosch nel 1995 e ha preso il nome di Bosch Transmission Technology B.V. con sede e Tilburg.
IL CVT è un cambio teoricamente perfetto, per la sua semplicità ed efficienza. Tuttavia, i suoi unici estimatori sono i costruttori giapponesi, in particolare Nissan e Subaru che lo hanno perfezionato. Eppure, ben un quinto di tutte le auto con cambio automatico circolanti sfruttano l’invenzione di Hub Van Doorne.
Il futuro ha una marcia in più
Anche l’unione tra Bosch e il CVT ha un valore ideale, sia per il passato sia per il futuro. L’azienda tedesca ha infatti nel suo logo un motore elettrico e il CVT potrebbe essere il complemento ideale per le auto elettriche del futuro. E Bosch non è la sola a pensare che sui motori elettrici del futuro tornerà il cambio.
Anche i futuri powertrain eATS 2.0 di Mercedes avranno un cambio a 2 velocità. L’obiettivo è di aver il miglior bilancio tra costi e prestazioni. Dunque l’obiettivo è il medesimo di Bosch: standardizzare quanto possibile la parte meccanica per diminuire i costi, ma senza compromessi per efficienza e sensazioni.
Il potenziale della variazione continua
Da questo punto di vista il CVT offre il potenziale maggiore poiché, tra le funzionalità acquisite nel tempo, c’è anche la modalità di selezione sequenziale. Dunque l’auto elettrica sarà in grado di offrire sensazioni sportive senza compromessi con la fluidità e continuità di erogazione tipiche del motore ad elettroni.
D’altro canto, è alquanto interessante quanti e quali progressi presenti il motore elettrico. Sembrava un componente troppo semplice e scontato per essere migliorato. Ed invece sempre più costruttori si stanno dedicando in modo diretto, alla ricerca di caratteristiche che possano migliorarne l’efficienza e dare un’esperienza di guida sempre più appagante.
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