Motore ibrido, cos'è e quali sono tutte le tipologie

Da qualche anno si sente parlare sempre più frequentemente di veicoli ibridi. Ogni volta però ci si riferisce a tali veicoli utilizzando termini differenti. Sentiamo parlare di “Mild-Hybrid”, “Full- Hybrid”, “Plug-In Hybrid”, ecc ecc. Cerchiamo quindi di capire cos’è un veicolo ibrido e quali differenze ci sono tra le varie tipologie. Un veicolo ibrido è un veicolo dotato di un sistema di propulsione (powertrain) a due o più componenti: ad esempio un motore elettrico e un motore termico che lavorano in sinergia tra loro. Avremo quindi varie forme di accumulo di energia: il combustibile contenuto nel serbatoio che alimenta il motore termico e le batterie per alimentare il motore elettrico.

Prima di entrare più nel dettaglio, è interessante dare qualche cenno storico a riguardo. La maggior parte di noi starà pensando che la tecnologia ibrida e elettrica sia un’innovazione recente. In realtà, la prima vettura ibrida della storia fu la famosa Lohner-Porsche, presentata all’esposizione universale di Parigi nel 1900 e di cui furono prodotti 300 esemplari. Ferdinand Porsche fu il primo ingegnere a cercare di risolvere i problemi di scarsa autonomia dei veicoli elettrici di allora, accoppiando ai due motori elettrici un motore termico che, ruotando a regime costante, era in grado di ricaricare le batterie (al tempo si utilizzavano batterie al piombo), mentre i due motori elettrici provvedevano alla trazione. Un’altra curiosità è che la prima vettura ad infrangere il muro dei 100 km/h fu proprio una vettura elettrica. Progettata dall’ingegnere belga Camille Jenatzy nel 1899, l’auto era soprannominata “Jamais Contente”.

Tornando alle tipologie di veicoli ibridi, una delle possibili classificazioni è basata sulla “rilevanza” che ricopre la parte elettrica rispetto a quella termica. Vediamo quindi quali sono queste tipologie:

- Micro-Hybrid: sono quei motori che usano la sola funzione di start/stop. Tale sistema comprende la possibilità di fornire comunque potenza ai sistemi ausiliari (infotainment di bordo, aria condizionata, tergi-cristalli, ecc) anche a motore termico spento.

- Mild-Hybrid: oltre alla funzione di start/stop, hanno anche la possibilità di frenata rigenerativa grazie all’impiego (nella maggior parte dei casi) di batterie da 48V anziché i classici 12V. Per frenata rigenerativa si intende quando in fase di frenata, invece dei freni, il veicolo utilizza il motore elettrico (che in questo caso funziona da generatore) per convertire l’energia di movimento in energia elettrica, rallentando così il veicolo. La possibilità di funzionare sia come motore che come generatore è uno dei principali vantaggi del motore elettrico. Non è possibile in questa tipologia la trazione in sola modalità elettrica.

- Full-Hybrid: i motori ibridi denominati full permettono tutte le funzioni che abbiamo citato fino ad ora, compreso il funzionamento in modalità puramente elettrica. Le batterie però permettono la trazione elettrica solo a velocità non molto elevate.

- Plug-In Hybrid: i motori ibridi di tipo plug-in sono simili ai precedenti full-hybrid ma permettono anche la ricarica delle batterie attraverso una presa elettrica. Questi veicoli hanno un comparto batterie decisamente maggiore, che permette di avere una discreta autonomia anche in modalità puramente elettrica (da 20 fino a 100 km).

Infine abbiamo i cosiddetti motori range extender (EREV). In questo caso ci riferiamo a veicoli nei quali la trazione deriva solo dal motore elettrico, però viene aggiunto un piccolo motore termico (spesso un motore a 2 tempi) che ha la sola funzione di ricaricare le batterie per incrementare l’autonomia del veicolo. Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa perché, siccome il motore termico è disaccoppiato dalle ruote, possiamo farlo lavorare nel regime in cui si ha il miglior rendimento. Abbiamo visto un primo criterio per la classificazione dei powertrain ibridi, che si basa sul grado di ibridizzazione.

Un altro modo di suddividerli è in base all’architettura di collegamento fra i due motori e come vengono gestiti i relativi flussi energetici. I sistemi di propulsione ibridi possono essere suddivisi in:

- Ibrido serie

- Ibrido parallelo

- Ibrido serie-parallelo (detto anche power split).

Di questa suddivisione però parleremo in un prossimo articolo.