Sfida vinta: la rivoluzionaria auto ibrida

I veicoli ibridi sono presenti sulle strade di tutto il mondo da più di trent’anni, e il loro numero totale è in continua crescita. Sebbene inizialmente non ci fossero molte speranze, e ancora oggi molti li considerino una strada evolutiva senza uscita, sembra che questa tecnologia ci accompagnerà per molto tempo.

Nell’articolo di oggi, esaminiamo i diversi tipi comuni di veicoli ibridi e il loro funzionamento.

Definizione di un’unità ibrida

Secondo la definizione generalmente accettata, un’auto ibrida è un veicolo che ottiene l’energia necessaria per il suo funzionamento da diverse fonti che operano secondo principi diversi. Ciò significa che non devono essere considerati ibridi solo i veicoli benzina-elettrici e diesel-elettrici, ma anche tutte le soluzioni di propulsione in cui l’energia è fornita da almeno due fonti con principi tecnologici differenti.

Un po’ di storia

Potrebbe risultare difficile da credere, ma la prima autovettura ibrida risale al XIX secolo: nel 1899, Ferdinand Porsche introdusse un’auto che generava energia utilizzando un motore a benzina per alimentare un motore elettrico che metteva in movimento le ruote anteriori. Era una Lohner-Porsche Mixte. Il veicolo ottenne una notevole popolarità e ne furono prodotti ben 300 esemplari.

All’inizio del XX secolo, le auto ibride e puramente elettriche competevano con le auto a benzina, proprio come avviene oggi, soprattutto in Europa. Tuttavia, vi verificò un cambiamento che segnò il destino delle propulsioni alternative, almeno temporaneamente.

Nel 1904, Henry Ford lanciò la sua prima catena di montaggio e iniziò a vendere la Model T a un prezzo molto basso. La tecnologia ibrida ed elettrica non poteva competere con il drastico calo dei prezzi, quindi tutti furono costretti a seguire l’esempio di Ford. Per più di mezzo secolo, le auto ibride sono state completamente dimenticate.

Tuttavia, la crisi petrolifera degli anni ’70 ha reso il mondo consapevole che la benzina potrebbe non essere con noi per sempre. Di conseguenza, i governi delle maggiori potenze hanno incoraggiato i produttori a riscoprire la propulsione alternativa. Per le strade apparvero alcuni veicoli elettrici randagi, come la Toyota RAV 4 EV o la GM EV1, ma fino al 1997 non esistevano auto ibride. Quanto di ciò sia dovuto alla lobby del petrolio e quanto alla situazione tecnologica è difficile da dire, ma il fatto è che nessuna delle case automobilistiche ha visto molto senso nei propulsori misti.

Nel 1997 la Toyota ha rotto il ghiaccio: presentando la prima generazione della Prius con trazione sia a benzina che elettrica.

È difficile da immaginare ora, ma all’epoca sia i professionisti che i non professionisti consideravano l’idea dei giapponesi ridicola e, in modo deludente, non redditizia. La maggior parte di loro si aspettava che il modello non sarebbe durato nemmeno un anno nella produzione di massa . Da allora, la Prius è entrata nella sua quinta generazione, e nel frattempo la tecnologia ibrida è cresciuta in popolarità e si è diffusa sempre di più.

Lo scopo dell’unità, design classico

Non è un segreto che Toyota abbia cercato di promuovere la trazione ibrida poiché voleva offrire un’alternativa ecologica agli utenti di autovetture con motore a benzina e diesel.

L’innovativo propulsore della Prius è stato sviluppato da Toyota proprio perché la tecnologia potesse diffondersi il più rapidamente possibile, ma i produttori lo consideravano così inutile che nessuno era interessato nemmeno a un modello open source.

Tuttavia, nel giro di un decennio, tutti i produttori avevano già almeno un modello ibrido o ne stavano sviluppando uno. La Prius non solo ha funzionato, ma è diventata un successo di vendite, soprattutto dalla seconda generazione in poi.

La soluzione di Toyota significava davvero che l’auto consumava meno benzina rispetto alle controparti di dimensioni simili ed era in grado di funzionare esclusivamente con energia elettrica a basse velocità, il che si è rivelato un salvatore per il traffico cittadino.

Il sistema di propulsione comprende un motore Otto classico, un sistema planetario che collega il motore elettrico al motore a combustione interna e una batteria più grande che immagazzina energia per il motore elettrico e può essere ricaricata durante la guida. Le prime generazioni utilizzavano batterie ibride nichel-metallo, successivamente, Toyota è passata alle batterie agli ioni di litio, che sono diventate lo standard del settore da allora in poi.

Inizialmente, la sfida più grande era la collaborazione ottimale di entrambi gli azionamenti: oggi è completamente matura e due diverse fonti di energia possono lavorare insieme in modo estremamente armonioso. L’ingranaggio planetario nella trasmissione è stato successivamente sostituito con un CVT da tutti i produttori, inclusa la Toyota.

Tipi di unità ibride

In termini di modalità di funzionamento, i veicoli ibridi possono essere suddivisi in diversi gruppi: i due più importanti sono i motori ibridi in serie e in parallelo.

Ibrido seriale

La caratteristica più importante di queste auto è che, sebbene abbiano un motore a combustione interna, non è direttamente collegato alla trasmissione meccanica. Si potrebbe dire che il motore a combustione non alimenta direttamente l’auto, ma funge solo un generatore che genera elettricità per il motore elettrico, la batteria e altri consumatori.

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

Un ibrido di serie ha un design più semplice, ma ha un prezzo: viene utilizzato solo il 50-60% della potenza del motore a combustione interna a causa della grande quantità di conversione di energia. Va notato, tuttavia, che poiché il motore a combustione interna non ha alcun collegamento meccanico con la trasmissione, può funzionare costantemente alla sua velocità ottimale, e quindi la sua efficienza è ancora migliore rispetto alla trasmissione diretta.

Ibrido parallelo

In questa soluzione più complessa, sia il motore a combustione interna che il motore elettrico possono essere coinvolti direttamente nella trazione, anche separatamente. Entrambi i sistemi possono produrre energia in modo indipendente, ma le loro uscite si incontrano in un ingranaggio comune.

Ciò richiede un cambio molto ponderato 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 risparmi di carburante significativi rispetto a un ibrido di serie.

Nella maggior parte dei progetti, il motore elettrico e il generatore formano una singola unità e sostituiscono sia il motorino di avviamento che il generatore tradizionali. Molte di queste auto non hanno nemmeno più la retromarcia meccanica, solo la retromarcia in modalità elettrica (Toyota, Lexus).