Tecnica
Mild hybrid: il primo grado
Abituati ad associare all'idea di auto ibrida i modelli della Toyota, alla quale non verrà mai riconosciuto abbastanza il merito di avere inventato questa soluzione tecnica in tempi non sospetti, non è sempre intuitivo capire se il modello al quale ci si sta interessando sia una full (ovvero adotti lo schema sviluppato da Takeshi Uchiyamada, il papà delle ibride della Casa giapponese) o una mild.
In realtà, per verificare di quale delle due soluzioni ci sta parlando il dealer, basta chiedere se la macchina in questione sia in grado di marciare a emissioni zero. Se la risposta è no, si tratta di una mild.
Approcci diversi. Le mild hybrid nascono attorno all'inizio di questo secolo con l'obiettivo di migliorare i consumi e, soprattutto, le emissioni principalmente in fase di omologazione. I risultati ottenuti non sono quindi paragonabili a quelli delle full, rispetto alle quali – bisogna sottolineare – queste auto costano molto meno. Il sistema mild, infatti, è molto semplice e consente di mantenere il prezzo finale di una citycar entro o poco oltre la soglia dei 20 mila euro. Come dimostra la Fiat Panda, saldamente al vertice della categoria. Con il powertrain mild più elementare ci si limita ad aggiungere una piccola batteria agli ioni di litio a quella tradizionale al piombo e a sostituire l'alternatore (che ha la funzione di generare energia elettrica) con un motogeneratore di potenza modesta. Quest'ultimo, chiamato anche macchina elettrica, azionato dalla cinghia Poly-V trascinata dal propulsore termico, ha il compito di recuperare l'energia che si sviluppa nelle fasi di decelerazione del veicolo, che altrimenti andrebbe dispersa, per immagazzinarla nella batteria dedicata. Questa energia viene poi utilizzata a due fini: il motogeneratore deve provvedere a riavviare in modo rapido e silenzioso il propulsore termico, quando è spento al semaforo o in coda, a seguito dell'intervento dello Start&Stop (nei sistemi a 12 volt l'avviamento a freddo è ancora affidato al solito motorino). In secondo luogo, deve fornire, sempre all'unità termica, a benzina o a gasolio, un contributo di coppia motrice, alleggerendone il compito e, di conseguenza, riducendo consumi ed emissioni. Questa soluzione è denominata Bsg, belt-driven starter generator, ovvero generatore di avviamento a cinghia. Si chiama invece Isg, integrated starter generator, un sistema mild più complesso, basato sull'integrazione tra il motorino d'avviamento e il generatore. Può capitare che lo schema ibrido "leggero" sia sfruttato solo parzialmente. Succede, per esempio, nelle Audi al primo grado di elettrificazione, che si limitano al recupero dell'energia in decelerazione e all'avviamento del motore, mentre rinunciano all'erogazione di coppia da parte del motogeneratore per alleviare il compito del termico, che d'altro canto si spegne durante i "veleggi", rallentando quando si scende sotto i 22 km/h. In questo modo, però, non si sfrutta appieno la possibilità di ridurre i consumi.
Comunque nelle mild hybrid, lo ribadiamo, l'unità termica è l'unica ad agire sulle ruote motrici. Quindi, queste vetture non sono in grado di marciare in modalità puramente elettrica, ovvero a emissioni zero, in nessuna circostanza.
Da 12 a 48 Volt. Gli impianti più semplici lavorano a 12 volt, i più sofisticati a 24 o 48. In un sistema a 24 volt, a parità di potenza, la corrente si dimezza, mentre si riduce a un quarto in quelli a 48 V. In ogni caso, si ottiene un miglioramento dell'efficienza, anche se i vantaggi effettivi restano piuttosto limitati: i consumi si abbassano soprattutto in città, grazie all'opera dello Start&Stop. Con uno stile di guida particolarmente oculato, si può ottenere un taglio del 10%. Oggi le mild sono considerate ibride a tutti gli effetti. Le carte di circolazione non le distinguono, infatti, dalle full. Diverso è il discorso per le plug-in, che ora sono riconosciute come tali.
Batteria agli ioni di litio. Il sistema mild della Suzuki S-Cross prevede un motogeneratore a 48 V da 10 kW e una piccola batteria agli ioni di litio, che affianca quella tradizionale.
Turbina a bassa inerzia. Per ridurre i consumi, l'iniezione diretta del motore termico è stata ottimizzata. Sono presenti un sistema di fasatura variabile sul lato aspirazione e una turbina a bassa inerzia.
Modalità boost. Quando viene rilevata una maggiore richiesta di potenza, il sistema ibrido della S-Cross entra in modalità torque boost, in modo da migliorare la risposta all'acceleratore e la fluidità di marcia
L'ISG: la forza dell'integrazione. L'Isg (integrated starter generator) è una soluzione tecnica più complessa rispetto al sistema a cinghia denominato Bsg (belt-driven starter generator). Sulle Mercedes, per esempio, prevede che il motogeneratore a 48 volt sia piazzato al posto del volano (in azzurro nel disegno qui a destra), in modo tale da fare a meno del tradizionale motorino di avviamento. L'Isg, oltre a questa funzione, ha anche il compito di alimentare i servizi di bordo tanto nelle fasi di rilascio quanto in quelle in cui la vettura è ferma (anche se in alcune situazioni, come quando il climatizzatore è acceso, l'unità a pistoni si spegne molto di rado). Peraltro va sottolineato che l'Isg trova una ben più ampia applicazione su schemi di tipo full hybrid e plug-in hybrid, come avrete modo di vedere nelle pagine successive.
BSG: alternatore, addio. Il belt-driven starter generator è la soluzione mild hybrid più semplice e diffusa. Il motore elettrico di piccole dimensioni che sostituisce l'alternatore viene mosso da una cinghia collegata alla puleggia dell'albero motore. Come detto, il Bsg funge da motorino d'avviamento (anche potenziato: cioè permette di spegnere l'unità termica in movimento, avvicinandosi a uno stop), da alternatore e pure da piccolo boost in fase di partenza e di accelerazione. Il Bsg ha il vantaggio di poter essere adattato a propulsori preesistenti, il che consente di mantenere sotto controllo i costi. Nella foto sotto, la visualizzazione del suo funzionamento su un modello Fiat.