tecnologia
Auto elettrica: come funziona la frenata rigenerativa
Nonostante l'auto elettrica sia apparsa originariamente sulle polverose strade che animavano le citt¨¤ al crepuscolo del XIX secolo, i veicoli attuali non sono nemmeno lontani parenti di quegli strani aggeggi. E non si tratta solo delle batterie. Il grado di evoluzione dei sistemi "tradizionali" ha raggiunto livelli straordinari. I freni, ad esempio: in un'auto elettrificata (elettrica e/o ibrida) rallentare infonde energia, in un certo senso. Il linguaggio specialistico definisce tale fenomeno come frenata rigenerativa. Cos'¨¨? Come funziona? Lo vedremo in dettaglio fra qualche riga. In sintesi, potremmo definirlo come un modo molto intelligente di sfruttare la legge di conservazione dell'energia. La fisica ci permette quindi di risparmiare carburante e denaro, inquinando meno. Oltre al vantaggio collaterale di frenare meglio.
Come funziona un motore elettrico
¡ª ?Prima di parlare della frenata rigenerativa ¨¨ utile illustrare il funzionamento dell'elemento chiave: il motore elettrico. Ciascuno di essi possiede due componenti fondamentali: lo statore e il rotore. Lo statore ¨¨ la parte fissa (da qui il nome), contiene un telaio attorno al quale sono avvolti dei fili; in essi circola la corrente proveniente dalla batteria, cos¨¬ viene generato un campo magnetico che si muove seguendo gli avvolgimenti, quindi in senso rotatorio. Il rotore ¨¨ invece la parte mobile, ¨¨ inserito nello statore e anch'esso ¨¨ dotato di fili (o magneti, a seconda della progettazione) dentro cui passa una corrente. L'interazione tra i campi magnetici provoca il movimento del rotore, nel quale ¨¨ inserito un albero. Quest'ultimo ¨¨ collegato alla trasmissione del veicolo, quindi le ruote possono ricevere l'energia meccanica necessaria a farle muovere.
Cos'¨¨ la frenata rigenerativa
¡ª ?In che senso rigenerazione? Si crea energia dal nulla? No, le leggi fisiche non lo permettono. La pressione sul pedale dell'acceleratore ¨¨ misurata da un sensore; l'elettronica di gestione del motore elettrico pu¨° quindi stabilire quanta coppia motrice ¨¨ necessario inviare alle ruote. La stessa cosa avviene quando si rilascia l'acceleratore o si preme il freno; in questo caso la richiesta ¨¨ opposta, per cui viene invertita la direzione della corrente. Cos¨¬ il motore funziona come un generatore: sfruttando e convertendo parte dell'energia cinetica proveniente dalla decelerazione o dalla frenata (che altrimenti verrebbe del tutto sprecata trasformandosi in calore), i campi magnetici ora indirizzano la corrente verso la batteria. Ottenendo anche l'effetto aggiuntivo di rallentare il veicolo.
Vantaggi
¡ª ?La batteria viene parzialmente ricaricata "gratis" e gli organi dei freni meccanici dureranno pi¨´ a lungo grazie all'aiuto dell'effetto freno motore derivato dal funzionamento del generatore. Tale funzione naturalmente ¨¨ utilizzata da qualsiasi veicolo dotato di un motore elettrico, quindi anche le auto ibride in tutte le loro forme. Ovviamente le corse hanno aperto la strada: ricordiamo il sistema Kers che esord¨¬ in Formula 1 ancora sui motori aspirati nel 2009, per poi evolvere nella ben pi¨´ complessa Mgu-K delle ibride attuali.
L'evoluzione dei freni: Brake by Wire
¡ª ?Questa espressione inglese (letteralmente "frenata via filo") racchiude una pi¨´ ampia trasformazione degli impianti frenanti che vede nella funzione rigenerativa uno fra tanti elementi molto sofisticati. Sempre le competizioni hanno rappresentato il laboratorio principale di questa tecnologia che su strada viene oggi utilizzata sia nei veicoli elettrificati che nelle auto ad alimentazione tradizionale pi¨´ evolute. Nel paragrafo precedente parlavamo di un sensore che misura la pressione sul pedale del freno. Ma ¨¨ l'intero sistema ad essere "digitale". Infatti, oltre a stabilire quanta energia recuperare, la centralina si occupa anche di eseguire la frenata stessa, inviando un impulso agli attuatori elettroidraulici, i quali azioneranno le pinze con l'intensit¨¤ stabilit¨¤ dalla pressione che il conducente ha esercitato sul pedale.
Frena prima
¡ª ?I vantaggi sono numerosi e abbastanza complessi, isoliamo il pi¨´ importante di tutti: una velocit¨¤ di risposta superiore da parte del sistema. Significa che l'auto comincia a frenare prima. Prendendo come esempio l'impianto brake by wire della Brembo, la casa bergamasca sottolinea un miglioramento nella risposta da 300-500 a 100 millisecondi. A 120 km/h in 300 millisecondi un veicolo percorre 11 metri; facile trarre le conseguenze in fatto di sicurezza. A cosa equivalgono nel mondo vivente 300 millisecondi? A poco pi¨´ di un battito di ciglia (che ne richiede 250).
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