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venerdì, 24 Maggio 2024
  • Powertrain ibridi, una guida per capirli meglio

    Powertrain ibridi

    Powertrain ibridi di ogni tipo

    Ai classici carburanti – gasolio, benzina, GPL e metano – si sono aggiunti gli elettroni, con i powertrain ibridi disponibili in tante varietà diverse.

    Le sempre più stringenti normative antinquinamento definiscono un cammino sempre più elettrificato ma i veicoli a batteria, gli unici a emissioni locali zero insieme a quelli a fuel cell alimentate a idrogeno, non sono ancora adatti a tutti gli automobilisti e quindi i powertrain ibridi possono fare da “ponte” tra la propulsione convenzionale e quella elettrica. Le tecnologie ibride possono essere anche complicate e costose ma esistono anche varianti tutto sommato semplici e leggere; in ogni caso permettono di ottenere risultati discreti nella riduzione delle emissioni e una certa versatilità di utilizzo.

    I powertrain ibridi sono classificabili nelle macro-categorie Micro e Mild Hybrid, Full Hybrid e Plug-in Hybrid, definite in funzione quanto è potente il motore elettrico e quanto è grande la batteria. Ma i powertrain ibridi sono catalogabili anche a seconda di dove si trova l’unità elettrica che coadiuva quella termica.

    Gli ibridi leggeri Micro e Mild, cioè quelli che forniscono potenza elettrica per sostenere il motore termico ma non possono provvedere alla trazione del veicolo, sono classificabili come P0 e P1. I powertrain ibridi P0 vedono la macchina elettrica collegata al motore endotermico tramite la cinghia dei servizi: si tratta di un motore elettrico che agisce anche da generatore e viene indicato come BSG – Belt Starter Generator. Si tratta di una soluzione che avvia “dolcemente“ il motore, vista la trasmissione a cinghia, e non aumenta il peso in modo esagerato: il componente unifica le funzioni di alternatore e motorino di avviamento e la batteria non è molto grande. Un esempio molto diffuso di questa tipologia è il Ford Ecoboost Hybrid che usa un BSG a 48 volt. I powertrain ibridi P1 vedono il motore elettrico collegato direttamente all’albero motore dell’unità a combustione (si tratta di un Integrated Starter Generator): il vantaggio principale, rispetto ai powertrain ibridi P0, è l’aumento dell’efficienza: la rimozione della cinghia elimina gli slittamenti e permette l’utilizzo di unità elettriche più prestanti Le configurazioni P1 sono però più costose richiedono modifiche molto più pesanti sull’architettura esistente del veicolo.

    Più lontani dal motore: altri powertrain ibridi

    Il tipo P2 vede il motore elettrico sistemato fra il motore a scoppio e la trasmissione, cosa che consente il disaccoppiamento delle due unità e l’affidamento della trazione alla sola macchina elettrica, che non dovrà trascinare quella termica. Nello schema P3 l’unità elettrica è collegata a valle della trasmissione e, come per lo schema P2, il motore elettrico può muovere il veicolo autonomamente. Un tipo di powertrain ibrido che è una variante degli schemi P2 e P3 è l’architettura PS (Power Split) che vede l’integrazione di un motore elettrico/generatore nella trasmissione. È uno schema che necessita di una drastica modifica della trasmissione, che non ha quindi le possibilità di retrofit di un veicolo già esistente consentite dai BSG, ma può raggiungere picchi di efficienza fino al 95%.

    Fra i powertrain ibridi PS segnaliamo quello della versione ibrida della Nuova Jeep Renegade. Rimanendo nel settore dei powertrain ibridi ma passando allo schema P4, vediamo che la macchina elettrica energizza l’asse che non è collegato al motore termico In questo modo si realizza la trazione integrale senza ricorrere a complicati riduttori/ripartitori e a lunghi alberi di trasmissione e si massimizza il recupero dell’energia perché gli organi trascinati sono il minimo possibile e quindi anche le perdite meccaniche.

    Lo schema P5 esiste per ora quasi solo sulla carta, dato che vede il posizionamento dei motori elettrici direttamente sui mozzi delle ruote. I vantaggi sono diversi, quali la gestione individuale, per ogni ruota, di accelerazione e frenata riuscendo così a implementare facilmente Torque Vectoring e simulazioni di vari tipi  di differenziali più o meno “chiusi”.

    La contropartita è un aumento delle masse non sospese, che peggiora il comportamento delle sospensioni, l’esposizione a vibrazioni e sporco e una gestione difficile degli ingombri di motore e freni.

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