Ulteriore sviluppo dell’auto ibrida: l’era PHEV

In un articolo pubblicato di recente abbiamo parlato dell’aspetto apparentemente poco attraente delle auto ibride, della loro storia passata e della loro crescente popolarità all’inizio del 21° secolo. Recentemente è apparsa una nuova versione di questa tecnologia: i veicoli ibridi plug-in.

Attualmente, accanto alle auto elettriche a batteria, molte persone considerano le autovetture ibride la soluzione più rispettosa dell’ambiente, anche se le opinioni sugli effetti ecologici delle propulsioni alternative sono divergenti.

Concetto di guida ibrida

La trazione ibrida può essere descritta in diversi modi: secondo la definizione più comune, un veicolo ibrido è un veicolo che utilizza energia per la propulsione da diverse fonti che operano secondo principi diversi. In pratica, ciò significa che gli ibridi comprendono non solo i veicoli con un motore a combustione interna e un motore elettrico, ma anche tutti i sistemi di propulsione in cui l’energia viene fornita da almeno due fonti utilizzando soluzioni tecnologiche diverse.

Un po’ di storia

Nel nostro articolo precedente, abbiamo notato che la Toyota Prius non è stata una pioniera nel campo delle auto ibride. Già nel 1899, Ferdinand Porsche presentò un modello che utilizzava un motore a combustione interna per azionare un motore elettrico che azionava le ruote anteriori della vettura Lohner-Porsche Mixte. Inoltre, non si trattava solo di un progetto sperimentale, poiché furono prodotte ben 300 copie di questo veicolo.

All’epoca sulle strade cominciavano ad apparire anche le auto elettriche alimentate a batteria, quindi era difficile prevedere quale tecnologia sarebbe stata dominante. Tuttavia, la redditività della versione con motore a combustione interna ha prevalso per quasi cento anni. Tuttavia, le tecnologie ibride ed elettriche non hanno potuto competere con il forte calo dei prezzi dei motori a combustione interna, che li ha fatti cadere nell’oblio.

Tuttavia, all’inizio del millennio, con il debutto della Prius e la crescente enfasi sulle questioni ambientali, le auto ibride hanno improvvisamente riacquistato popolarità. Nel 2010 sono comparsi gli ibridi che sono ancora parte integrante del panorama automobilistico.

Design generale del PHEV, differenze rispetto alla tradizionale trazione ibrida

Gli ibridi plug-in (PHEV in breve) non sono molto diversi dai loro omologhi tradizionali in termini di propulsione: utilizzano gli stessi tre elementi di design di cui abbiamo parlato più in dettaglio nel nostro articolo sugli ibridi.

Ibrido seriale

In questo caso, il motore a combustione non è direttamente collegato al sistema di azionamento meccanico, quindi l’auto non è alimentata dal motore, ma solo da un generatore che produce elettricità per il motore elettrico, la batteria e altri dispositivi.

Durante la frenata, il motore elettrico funge da generatore e ricarica la batteria se non è completamente carica.

Ibrido parallelo

In questa soluzione più avanzata, sia il motore a combustione che il motore elettrico possono essere parti della trasmissione. Entrambi i sistemi sono in grado di generare energia in modo indipendente, ma i loro risultati sono combinati in un unico sistema di ingranaggi comune.

Ciò richiede un cambio molto ben congegnato e preciso, che non è necessariamente vantaggioso per i costi di produzione, ma si traduce in una controllabilità molto migliore – e quindi è possibile ottenere un notevole risparmio di carburante rispetto a un ibrido di serie.

Ibrido serie-parallelo

Il terzo tipo è una combinazione dei precedenti: può funzionare in entrambe le modalità.

Differenze

La differenza tra un PHEV e un ibrido tradizionale riguarda principalmente la capacità di caricare la batteria.

La batteria di un veicolo ibrido classico può essere caricata solo dal motore a combustione interna, ma per questo l’auto deve essere in funzione.

La batteria delle auto PHEV, invece, può essere caricata anche tramite una presa del nostro appartamento. Inoltre, questi sistemi solitamente assorbono la corrente di carica solo da una fonte di energia esterna.

Alcune normative europee hanno incoraggiato i produttori a dotare i PHEV di batterie più grandi, rendendoli in grado di percorrere 25-50 chilometri utilizzando solo un sistema di guida elettrica. Lo stesso non si può dire per i veicoli ibridi tradizionali perché nella maggior parte dei casi il conducente non può passare da un propulsore all’altro.

La ricarica è molto simile alla ricarica delle auto elettriche: il convertitore può gestire molti tipi di corrente di ricarica, dai caricabatterie rapidi all’elettricità della rete domestica. Poiché la capacità è bassa rispetto ai BEV (veicoli alimentati a batteria), i tempi di ricarica alle stesse condizioni sono molto più brevi.

Modalità di funzionamento

I PHEV possono funzionare in due modalità principali: scarica e ricarica. L’auto può anche passare dall’una all’altra automaticamente, in una modalità mista.

A meno che il conducente non intervenga manualmente, l’obiettivo del processo automatizzato è sempre quello di raggiungere la massima distanza possibile.

Lo stesso programma è anche responsabile della strategia di carica e scarica della batteria.

Modalità di scarico

Tranne nelle accelerazioni molto intense, questa modalità consente all’auto di viaggiare esclusivamente con l’elettricità della batteria fino a quando non scende al di sotto di un livello ritenuto critico dal sistema.

A questo punto, l’auto passa alla modalità motore a combustione (o anche a celle a combustibile, a seconda del PHEV di cui stiamo parlando).

Modalità di risparmio energetico

In questa configurazione, la capacità della batteria non influisce sull’alimentazione del sistema di azionamento; la batteria mantiene la sua capacità attuale.

Modalità mista, altre modalità

La modalità mista è una combinazione di quanto sopra: la centralina del motore decide quale fonte di energia deve essere utilizzata e in quale misura, in base a tutti i dati immessi.

Inoltre, la maggior parte dei PHEV dispone anche di una modalità di ricarica automatica, in cui la batteria viene caricata durante la guida utilizzando metodi di frenata rigenerativa e generatore, simili agli ibridi convenzionali.