Soluzioni tecniche e differenze tra cinque piattaforme evolute, tecnologie ibride in cui prevale sempre di pi¨´ il motore elettrico come principale protagonista della trazione alle ruote
Per l¡¯inizio del 2022 in Europa avremo a disposizione cinque varianti diverse di motorizzazione Full Hybrid, ovvero l'ibrido che consente la marcia per alcuni km in modalit¨¤ esclusivamente elettrica. Molto si deve al debutto della Toyota Prius nel 1997, prima vettura al mondo ad essere dotata di quella piattaforma che, a torto, viene ancora oggi definita "a doppia motorizzazione". L'errore ¨¨ evidente, come dimostra l'arrivo in questi ultimi anni anche di soluzioni Full Hybrid targate Hyundai, Renault, Honda e Nissan. Si tratta di veri e propri sistemi energetici, in grado di gestire in modo calibrato l'intervento del propulsore a benzina o di quello elettrico, e di ricaricare in autonomia le batterie. In linea di principio, i sistemi Plug-in Hybrid, a fronte di una autonomia ad emissioni zero ben maggiore, anche di decine di chilometri, per rigenerare completamente gli accumulatori hanno bisogno di accedere alla rete elettrica. ? utile allora capire le differenze tra i vari sistemi, spiegando innanzitutto che le vetture Full Hybrid non rappresentano affatto una alternativa contrapposta alle Plug-in Hybrid, alle elettriche o alle auto ad idrogeno.
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Questione di baricentro
¡ª ?Gli Hybrid Electric Vehicle (Hev), sigla analoga nel significato a quella di Full Hybrid, non sono affatto tutti uguali. Nei sistemi "in parallelo", i primi ad apparire, tanto il motore elettrico che quello a benzina sono collegati alle ruote, e possono lavorare in modo contemporaneo, oppure funzionando da soli rispettivamente nei casi di bassa richiesta di potenza o di batterie completamente scariche. All'estremo opposto troviamo le Full Hybrid in serie, dove la trazione arriva esclusivamente dal motore elettrico, che ¨¨ l'unico collegato alle ruote, mentre il propulsore a benzina viene utilizzato come generatore di energia di bordo. Esiste, poi, una variante Full Hybrid serie/parallelo dove il motore termico, pur se collegato alle ruote, pu¨° essere sfruttato anche per produrre corrente. Le conseguenze sono due: nella transizione dai sistemi in parallelo a quelli in serie cresce la potenza del motore elettrico, perch¨¦ diventa l'unico responsabile del movimento, mentre nelle Full Hybrid in serie manca il cambio e qualsiasi elemento meccanico di collegamento tra i due propulsori.
Lotta a cinque
¡ª ?"Il tempo ¨¨ galantuomo" direbbe qualcuno, ma ¨¨ un fatto che Toyota nel 1997 con la Prius abbia aperto la strada con il suo sistema Hybrid Sinergy Drive, seguito nel 1999 da quello Honda che equipaggiava la berlina Insight, anche se si trattava, di fatto, di una soluzione con motore elettrico a bassa potenza, e che oggi considereremmo Mild Hybrid. Nel 2007 ¨¨ il turno di Chevrolet Volt, commercializzata in Europa come Opel Ampera fino al 2015, primo esperimento di vettura ibrida con pi¨´ ampia porzione in utilizzo dell¡¯elettrico. Le concrete alternative a Toyota arrivano invece negli anni pi¨´ recenti, con il sistema Hyundai Fev al debutto nel 2016 e quello Renault E-Tech, arrivato nel 2020. Verso il Full Hybrid in serie ha puntato invece Honda con la sua piattaforma Hev presentata nel 2018. Infine, la piattaforma Nissan E-Power, gi¨¤ presente dal 2017 in Giappone e pronta allo sbarco in Europa ad inizio 2022.
Variazioni sul tema
¡ª ?In linea di principio, i componenti base e irrinunciabili di un sistema Full Hybrid sono il motore elettrico principale, che trasmette forza alle ruote e recupera energia in frenata, al quale poi ¨¨ collegato un inverter che converte la corrente continua della batteria in alternata. Poi naturalmente c'¨¨ una unit¨¤ termica, tipicamente a benzina, principalmente per il riavvio istantaneo attraverso un impulso alle candele (nel diesel a combustione spontanea ha bisogno di un ulteriore volano elettrico per generare compressione nei cilindri). Per cominciare, le cinque piattaforme Full Hybrid possono avere uno schema differente nel meccanismo di generazione dell'energia. Renault e Toyota affiancano al motore elettrico principale un secondo motogeneratore pi¨´ piccolo anche con funzione di starter, mentre Honda e Nissan adottano un secondo propulsore pi¨´ grande e separato in funzione di generatore, con Hyundai che affida invece tutto il sistema ad un solo motore a magneti inserito tra cambio e unit¨¤ a benzina. Quest'ultima poi nei sistemi Full Hybrid ha un funzionamento orientato alla maggiore efficienza, con una gestione elettronica dedicata nel caso di Renault, mentre Toyota, Honda e Hyundai ricorrono al ciclo Atkinson. Rispetto al classico ciclo Otto, la fase di espansione ¨¨ virtualmente pi¨´ lunga, perch¨¦ viene ottenuta grazie alla chiusura ritardata della valvola di aspirazione, che dunque resta aperta durante i primi istanti di risalita del pistone, che disperde cos¨¬ soltanto una minima pressione. Nissan, invece, utilizza il meccanismo di variazione del rapporto di compressione, lo stesso gi¨¤ visto sul suo marchio di lusso Infiniti. La biella di ogni pistone non ¨¨ incernierata direttamente all'albero motore come accade da sempre, ma su un albero a meccanismi eccentrici agganciato all'albero motore e mossa da una leva azionata da un motorino elettrico. Il risultato ¨¨ quello di variare la lunghezza della corsa, privilegiando i bassi consumi o la prestazione pura. Ennesima scelta tecnica che racconta quanto oggi le piattaforme Full Hybrid siano una realt¨¤ solida su cui i costruttori perseguono strade specifiche.
TOYOTA Hsd
¡ª ?Il sistema Hybrid Sinergy Drive, arrivato alla quarta generazione, si ¨¨ evoluto progressivamente dallo schema ibrido parallelo a serie/parallelo, potenziando la componente di trazione elettrica attorno alla sua caratteristica peculiare, il suo Power split "a sole e satelliti", chiamato cos¨¬ per via della similitudine degli ingranaggi satelliti che ruotano attorno ad un ingranaggio centrale, circondati da un anello dentato, la corona. Il motore a benzina ¨¨ collegato ai satelliti che dunque trascinano tanto la corona che il sole, ma questo meccanismo distribuisce il 72% della coppia alla corona e il 28% restante all'ingranaggio centrale. La corona, che riceve la coppia maggiore, ¨¨ incaricata di trasferire il movimento alle ruote, mentre al sole centrale va la parte restante, in condizioni normali diretta al motore elettrico che fa da generatore e sostituisce il motorino di avviamento. Il secondo propulsore elettrico, quello principale, ¨¨ collegato alla corona e dunque aggiunge la sua spinta al propulsore a benzina in un percorso elettrico che rende l'energia pronta per essere stoccata nella batteria e poi rimessa in circolo direttamente in trazione. Questo sistema ¨¨ disponibile in ben 4 varianti, con motore benzina 2,5 litri e 218 Cv di potenza destinato a Rav4 (qui la prova della Plug-In Hybrid da 306 Cv), disponibile anche in configurazione a trazione integrale con un ulteriore motore elettrico sull¡¯asse posteriore e una potenza complessiva di 222 Cv. Quest¡¯ultima ¨¨ la dotazione meccanica anche di Highlander, che sale a 248 Cv. A listino anche la motorizzazione 2 litri da 184 Cv a bordo di Corolla e C-Hr, entrambe equipaggiate anche con la versione 1.8 da 122 Cv che spinge la Prius, mentre per la compatta Yaris e la sua variante Urban Suv Yaris ¨¨ prevista una motorizzazione 1.5 litri da 116 Cv.
Hyundai Fev
¡ª ?Il gruppo coreano Hyundai-Kia ha scelto una direzione parzialmente differente rispetto ai concorrenti, con un sistema che utilizza un solo motore elettrico posizionato tra propulsore a combustione e cambio, con la particolarit¨¤ che quest'ultimo ¨¨ un tradizionale automatico a sei marce con doppia frizione Dct, ovvero con una guida pi¨´ vicina a quanto accade con una vettura con motorizzazione classica. Il propulsore elettrico si occupa tanto della rigenerazione in frenata che della trazione, oltre che dell'alimentazione della batteria. Quando si viaggia in modalit¨¤ a zero emissioni, il motore elettrico viene disaccoppiato da quello a benzina, utilizzando l'ultimo rapporto inserito dal cambio e preimpostato prima dello spegnimento del termico. La piattaforma ¨¨ disponibile in due varianti, cominciando da quella con potenza complessiva di 141 Cv che equipaggia Kia Niro, Hyundai Ioniq e Kona, ovvero con propulsore 1,6 litri ad iniezione diretta di benzina da 105 Cv abbinato al motore elettrico da 43 Cv. La seconda variante da 230 Cv di potenza sfrutta un 1,6 turbo ed ¨¨ destinata a Kia Sorento e Hyundai Tucson.
Renault E-Tech
¡ª ?La piattaforma E-Tech viene declinata nella variante Full Hybrid su Clio e in quella Plug-in Hybrid su Captur e Megane. Le differenze stanno nella potenza complessiva, rispettivamente di 140 e 160 Cv. Lo schema per¨° ¨¨ identico, con un motore 1,6 litri a benzina aspirato da 90 Cv abbinato a due propulsori elettrici, con il principale che su Clio ha 49 Cv, e un secondo in funzione di starter da 20 Cv. I due motori pi¨´ potenti possono funzionare in modo indipendente, con l'elettrico destinato alla trazione e il benzina come generatore di energia, oppure con entrambi che trasmettono spinta alle ruote. L'innesto avviene in modo per nulla banale, perch¨¦ Renault ha messo a punto una trasmissione multimodale che sostanzialmente ¨¨ un cambio con innesti a dente, che fa a meno dei rapporti pi¨´ bassi e della sincronizzazione tra le marce, il tutto senza una frizione classica. L'avvio della vettura ¨¨ sempre affidato solo al motore elettrico, con quello a benzina che pu¨° fare esclusivamente da generatore. Quando la richiesta di spinta rende necessario passare dall'ibrido seriale a quello parallelo, il quattro cilindri viene portato in automatico al giusto regime, il motore elettrico pi¨´ piccolo sincronizza la marcia pi¨´ corretta e poi un giunto meccanico collega il tutto al propulsore elettrico gi¨¤ in rotazione.
Honda e:Hev
¡ª ?La sigla sottolinea la netta prevalenza del motore elettrico e della sua potenza, con una impostazione Full Hybrid serie/parallelo solo temporanea. Nella guida in citt¨¤, la vettura passa dalla modalit¨¤ EV Drive, in cui la batteria agli ioni di litio alimenta direttamente il propulsore elettrico, a quella Hybrid Drive, in cui il benzina produce energia perch¨¦ accoppiato ad un secondo motore elettrico in funzione di generatore, alimentando cos¨¬ il propulsore a magneti principale. Solo nella marcia autostradale a velocit¨¤ costante viene utilizzata la modalit¨¤ Engine Drive, in cui il motore a benzina ¨¨ collegato meccanicamente alle ruote tramite una frizione, in tutti gli altri casi disconnessa. Il sistema Honda e:Hev ¨¨ disponibile dal 2018 su CR-V Hybrid, e adotta un primo motore elettrico da 184 Cv di potenza abbinato ad un secondo da 95 Cv utilizzato come generatore, oltre naturalmente al propulsore a benzina di due litri di cilindrata con potenza massima di 145 Cv. Del sistema esiste anche una seconda versione, che equipagger¨¤ lo sport Utility urbano FR-V, ma gi¨¤ si trova a bordo della citycar Jazz, ovvero con motore a benzina da 1,5 litri da 97 Cv e ben due elettrici, uno da 95 Cv utilizzato prevalentemente come generatore e il secondo da 109 Cv dedicato alla trazione. Anche in questo caso, la potenza massima coincide con quella del motore elettrico principale.
Nissan e-Power
¡ª ?La sigla ¨¨ nota in Giappone, dove una motorizzazione con questo funzionamento ha gi¨¤ debuttato sulla compatta Note. In Europa la missione ¨¨ diversa, perch¨¦ la piattaforma E-Power sar¨¤ protagonista sulla nuova generazione del crossover medio Qashqai. La novit¨¤ sta in un sistema Full Hybrid completamente seriale, costituito da una batteria ad alta capacit¨¤, un motore benzina turbo 1,5 litri da 157 Cv con rapporto di compressione variabile, un inverter e un motore elettrico da 190 Cv di potenza derivato da quello dei veicoli elettrici della gamma Nissan, oltre ad un secondo propulsore a magneti utilizzato come generatore. Una soluzione davvero unica, che offre l¡¯accelerazione progressiva caratteristica delle auto elettriche , ma senza la necessit¨¤ di ricarica plug-in essendo dotata di un generatore elettrico integrato a bordo. La novit¨¤ tecnologica di rilievo ¨¨ che nel sistema E-Power il motore benzina viene usato esclusivamente per generare elettricit¨¤, senza nessun collegamento meccanico con le ruote, mentre queste sono azionate solo dal propulsore elettrico, tanto da consentire una funzionalit¨¤ come e-Pedal, cio¨¨ la guida con il solo pedale dell'acceleratore, al cui rilascio corrisponde la frenata rigenerativa.
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