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  • Auto ibrida Full-Hybrid come funziona e tecnologie in campo

    L’ibrido Full-Hybrid più famoso è quello della Toyota, anche perché è stato il primo ad arrivare sul mercato nell’ormai lontano 1997 in Giappone ed è il più diffuso, con 13 milioni di auto dotate di questa tecnologia vendute nel mondo, delle quali quasi due milioni e mezzo in Europa.

    L’auto ibrida Full-Hybrid ha una doppia motorizzazione, solitamente a benzina ed elettrica, accompagnata da un pacco batterie e da un sistema di controllo.

    Nel Full-Hybrid il motore a combustione interna e il motore elettrico hanno potenze simili e sono entrambi in grado di muovere l’auto anche da soli e da fermo. Ormai conosciamo tutti la sensazione di avere vicino un’auto che parte e non fa rumore, esattamente come un’elettrica ma si tratta di un’ibrida, che dopo essere andata via e quando magari non la sentiamo più, accende il motore a scoppio.

     

    Gli sfidanti. Forze e debolezze.

    Sul mercato dal punto di vista meccanico possiamo oggi individuare due famiglie di soluzioni ibride Full-Hybrid, quelle con frizione e quelle senza frizione.

    Sistema senza frizioni. E’ la direttrice tecnologica lanciata proprio dalla Toyota con la sua tecnologia definita Hybrid Synergy Drive, e caratterizzata dalla presenza di un particolare componente oggi indicato commercialmente come e-CVT che è in realtà un giunto epicicloidale. Il rotismo epicicloidale permette in modo estremamente semplice e affidabile di prendere energia da diverse fonti, cioè motore a pistoni e motori elettrici e distribuirla nel modo giusto perché si abbia trazione alle ruote e ricarica delle batterie con il minimo spreco. Un sistema analogo, frutto di accordi di scambio brevetti tra le due aziende parecchi anni fa, è adottato anche dalla Ford.

    La novità di adesso è che anche la Renault, con il sistema ibrido E-Tech, sceglie la stessa strada, seppur con diversi componenti e ricorrendo a un motore elettrico per sincronizzare le rotazioni dei diversi alberi e ottenere un accoppiamento che invii potenza alle ruote dalle differenti motorizzazioni. Questo con un motore a benzina 4 marce e un motore elettrico 2 marce.

    Sistema con frizione. La scelta di realizzare l’accoppiamento tra parte elettrica e parte termica attraverso delle frizioni è la più vicina all’approccio canonico alla trasmissione automobilistica. Il motore elettrico entra in pratica a far parte della trasmissione e attraverso una o più frizioni lo si fa anche rendere utile all’invio di potenza alle ruote. Questa è la scelta della Kia e della Hyundai per i loro Full-Hybrid e anche quella della Honda per il suo sistema i-MMD (Intelligent Multi Mode Drive). Ed è stata anche la soluzione dei marchi tedeschi quando hanno sviluppato modelli Full-hybrid, nonché degli ibridi proposti ai clienti dalla Bosch.

     

    Che futuro fa.

    Il futuro che ci aspetta per la tecnologia ibrida è tutt’altro che noioso. Come abbiamo visto semplicemente dividendo in famiglie le meccaniche con e senza frizione, le soluzioni non mancano. A questo si aggiunge anche lo sbilanciamento verso una maggiore o minore componente elettrica della trazione – scelta questa particolarmente evidente per la tecnologia Honda che ha un motore elettrico di ben 135 kW di potenza attraverso il quale passa tutta l’erogazione di energia alle ruote non solo in partenza ma anche alle massime velocità, che sembra già pronto per un’architettura ibrida plug-in e infatti somiglia a quella della Mitsubishi Outlander (che è proprio un ibrido plug-in).

    Inoltre il mercato, mentre l’infrastruttura di ricarica non è capillarmente diffusa e l’auto elettrica ha costi ancora alti, sceglie sempre più ibrido. Vedremo quindi arrivare altre soluzioni, altre tecnologie ed evoluzioni molto interessanti di quelle già sul mercato. Come l’ibrido Toyota di ultima generazione, che ha rivoluzionato la disposizione dei due motori elettrici proprio rispetto all’epicicloidale e guadagnato ulteriore efficienza.

     

    Dico la mia, perché le cose possono cambiare. E spesso è meglio che cambino.

    La mia opinione è che l’evoluzione elettrica dell’automobile non sia ritardata o ostacolata dalla tecnologia ibrida. Al contrario, penso che l’auto ibrida faccia venire voglia di elettrico.

    L’auto che può, seppur soltanto parzialmente, viaggiare ad emissioni zero allo scarico e senza un motore a combustione interna acceso sotto il cofano, fa venire voglia di avere le zero emissioni per tutto il tempo e ne dimostra la raggiungibilità.

  • Come funziona – Toyota full-hybrid

    Per capire l’ibrido Toyota bisogna guardare in particolare a due di soluzioni che sono al suo interno e che hanno impegnato non poco gli esperti che per primi si sono messi a studiarlo.

    La principale caratteristica del sistema, svelata necessariamente già con il lancio della prima generazione della Toyota Prius nel 1997 in Giappone, riguarda la presenza di un meccanismo capace di prendere energia da più motori e inviarla alle ruote o alle batterie in base alle condizioni e alle esigenze di marcia.

    Si chiama giunto epicicloidale e in inglese è noto come “planetary gear”, denominazione che fa capire meglio quale sia la distribuzione di più alberi e ruote dentate che lo compongono.

    Una soluzione ben nota agli ingegneri meccanici ed elettrotecnici, che spesso però rende difficile spiegare il funzionamento delle auto ibride della Toyota a tutti, perché non c’è un cambio automatico e non c’è nemmeno un cambio a variazione continua. Anzi, non c’è proprio un cambio. E questo risulta indigesto da comprendere, tanto che il sistema a volte viene definito “cambio automatico” comunque. Pur non essendolo. Nella pratica funziona estremamente bene grazie a una semplicità di fondo e all’elevata affidabilità. Tutte le auto ibride Toyota consegnate nel mondo, contano su questa soluzione per la distribuzione dei flussi energetici di bordo.

    La seconda caratteristica dell’ibrido Toyota, emersa più di recente in tutta la sua importanza, è la capacità di recupero dell’energia in frenata.

    Se l’epicicloidale è una peculiarità della Toyota, la cosiddetta frenata rigenerativa è caratteristica di ogni auto che abbia a bordo motori elettrici e batterie.

    Il motore elettrico, infatti, all’occorrenza può fungere anche da generatore di elettricità e rallentare la marcia del veicolo, affiancando i freni in questa funzione. Quando un’auto ibrida o elettrica frena, in questo modo ricarica le sue batterie. La Toyota, in questo caso, sfrutta la sua esperienza di leader nell’elettrificazione, con oltre tredici milioni di auto ibride consegnate fino ad oggi nel mondo, che le consente evidentemente la messa a punto di sistemi di recupero in frenata di grande efficienza.

    Tanto che nei test su strada, svolti per la prima volta a livello internazionale proprio in Italia dal centro di ricerca CARe dell’Università Guglielmo Marconi di Roma e dall’Enea, circa un terzo dell’energia fornita dalle batterie al motore elettrico per far muovere una Toyota Prius su un normale percorso può essere definita “riciclata”. Non arriva cioè dal motore a benzina, ma proprio dalla rigenerazione di energia dalle ruote durante le frenate. La tecnologia ibrida Toyota riesce così a funzionare normalmente, sempre in un percorso urbano, per oltre il 60-70% del tempo in modalità zero emissioni, secondo i dati sperimentali raccolti nelle prove del CARe Marconi e dell’Enea.

    Queste caratteristiche sono tipiche della tecnologia “Full-Hybrid”, che nei modelli Toyota affianca al motore a benzina un motore elettrico di trazione di potenza tale da far muovere anche da fermo l’auto in sola modalità elettrica.

    Nei prossimi anni ci si dovrà però abituare a valutare il funzionamento su strada in base alla tipologia di ibrido che equipaggia un determinato modello, perché in arrivo nei listini di quasi tutti i marchi ci sono numerosi ibridi molto diversi tra loro.

    Si va dalla tecnologia plug-in, che aggiunge alle caratteristiche del “full hybrid” la possibilità di ricarica anche da una presa elettrica esterna e batterie più grandi, consentendo un’autonomia di qualche decina di chilometri in modalità solo elettrica con un costo d’acquisto maggiore. Alle numerose proposte in arrivo di ibridi “mild”, cioè “leggeri”. In questo caso il motore elettrico è di piccola potenza e la capacità di marcia in modalità zero emissioni è limitata a specifiche situazioni, come il “veleggiamento” autostradale che mantiene a velocità costante un’auto già lanciata, con il motore a combustione interna spento.