Parlando di auto ibride, esistono diverse tipologie di schemi con cui si possono realizzare gli accoppiamenti tra i due motori (endotermico ed elettrico). Esiste un modo specifico di catalogare i veicoli ibridi, si tratta degli ibridi in parallelo e ibridi in serie, di cui la prima tipologia è quella attualmente più diffusa. Ma cerchiamo di capire insieme quali sono le differenze tra le varie tipologie di ibrido in parallelo e in serie.
Veicolo ibrido in serie
Un veicolo ibrido in serie sfrutta principalmente il solo motore elettrico per la trazione. Il motore a combustione interna funge da generatore per fornire l’energia elettrica necessaria per la trazione e per la ricarica della batteria di bordo. Alcuni produttori stanno puntando a questa tipologia di veicolo ibrido, tra cui Nissan con le motorizzazioni e-Power. Se ve la siete persa, vi lasciamo la nostra prova della X-Trail: Prova Nissan X-Trail 2023 e-Power: l’ibrido reinventato!.
Le differenze tra le tipologie di ibrido in parallelo
Passando ora allo schema di veicolo ibrido in parallelo, qui ci sono vari modi per far lavorare i due motori. Le differenze sostanziali tra le tipologie di ibrido in parallelo riguardano il modo in cui è posizionato il motore elettrico e possiamo distinguere 5 architetture differenti. Ogni architettura presenta i propri vantaggi e svantaggi in termini di efficienza energetica, per la gestione dei componenti e per la complessità del sistema.
Veicoli ibridi in parallelo P0
Una schema di ibrido in parallelo di tipo P0 consiste nel connettere il propulsore elettrico direttamente al motore a combustione interna. Questo collegamento è realizzato mediante un sistema di trasmissione a cinghia. Con questa tipologia di architettura si sfrutta il motore elettrico per l’avviamento del motore endotermico e per fornire maggior coppia al powertrain. I motori elettrici utilizzati non superano i 15 kW (20CV) di potenza, inoltre con questo schema si ha lo svantaggio di non poter avere una trazione esclusivamente elettrica.
Ibrido in parallelo P1
Con la configurazione P1 il motore elettrico è posto tra il motore endotermico e la frizione. In questo modo la macchina elettrica opera in sincronia col regime di rotazione del propulsore termico. Data la mancanza della trasmissione a cinghia, si ha un rendimento del sistema maggiore, che può arrivare anche al 90%. Proprio perchè con la cinghia si hanno maggiori dissipazioni energetiche, per calore, attrito o anche per slittamenti quando la cinghia inizia ad usurarsi. Anche con questa configurazione i motori elettrici non sono molto potenti e forniscono una maggior coppia nelle fasi in cui serve. Inoltre, in alcuni casi il rotore del motore elettrico può fungere anche da volano. La configurazione P1, come la P0, non consente di disaccoppiare motore elettrico e termico per poter ottenere una guida in solo elettrico.
Ibrido in parallelo P2
L’architettura di tipo P2 prevede che il motore elettrico sia posizionato tra la frizione principale e la trasmissione. Questo schema consente di poter ottenere una trazione esclusivamente elettrica disaccoppiando il motore elettrico da quello termico. Questo sistema è convenzionalmente chiamato Transmission Mounted Electric Device (TMED). Il sistema non è estremamente complesso e il motore elettrico non è molto ingombrante, in quanto viene utilizzata un’unità elettrica integrata direttamente nel cambio.
Questa architettura fornisce un’ampia flessibilità del powertrain. Oltre a poter avere una trazione puramente elettrica, in aggiunta, quando il veicolo è fermo il motore termico può funzionare per ricaricare la batteria. I due motori possono lavorare in sincrono per massimizzare le prestazioni ed i consumi.
Come funziona uno schema ibrido in parallelo P3
Nella configurazione P3 il motore elettrico è posto a valle della trasmissione. Trovandosi sull’asse principale di trasmissione del moto, ovvero in prossimità delle ruote, si ottiene un miglioramento delle performance di guida. Ciò è dovuto al fatto che le perdite per attrito si minimizzano dato che il motore deve trascinare solamente la parte finale della trasmissione. Anche in questo caso è possibile disaccoppiare il motore termico per poter ottenere un moto elettrico puro.
Ibrido in parallelo P4
Infine troviamo la configurazione di ibrido in parallelo di tipo P4. Questa volta il motore elettrico è montato direttamente sull’asse opposto a quello collegato al motore termico. In questo modo, quando entrambi i motori collaborano, si ha una trazione integrale senza dover collegare meccanicamente i due motori. Anche in questo caso è possibile disaccoppiare il motore termico per poter avere una trazione elettrica pura usando solamente l’assale collegato al motore elettrico.
Ibrido P5: In-Wheel Motor
Esiste un’ulteriore schema di veicolo ibrido in parallelo ed è nominato P5. In questo caso il motore elettrico è posizionato direttamente all’interno del mozzo ruota (ecco perchè In-Wheel Motor). Con questo schema si possono ottenere molteplici vantaggi, come la possibilità di gestire autonomamente l’accelerazione e la frenata di ogni ruota. Si può dunque sviluppare una logica di controllo del Torque Vectoring più semplice e non è nemmeno necessario utilizzare dei differenziali. Lo svantaggio principale di questo schema risiede nel fatto che si aumenta notevolmente il peso delle masse non sospese (ovvero gli elementi sospensivi e le ruote). L’aumento di peso porta ad una maggior complessità durante la fase di progetto delle sospensioni. Ricordiamo che la sospensione ha il compito di garantire il miglior assetto della ruota, quindi i giusti angoli, durante ogni fase di guida.
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