a cura di Redazione Automobilismo - 08 novembre 2019

Auto ibride: che tipologia di cambio hanno?

Sono svariate le soluzioni adottate dai costruttori automotive quando si tratta di realizzare vetture con propulsori ibridi.

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Un veicolo ibrido è una vettura nella quale al motore termico, sia esso benzina o diesel, vengono affiancati uno o più motori elettrici. Alla base però di queste vetture ibride vi sono soluzioni motoristiche un po' particolari. In primis perché esistono ibridi serie ed ibridi parallelo e in seconda istanza perché vi sono anche diversi gradi di ibridazione (full-hybrid, plug-in hybrid, mild-hybrid). A queste numerose e complesse soluzioni motoristiche e tipologie di ibrido si affiancano naturalmente una grande varietà di tipologie di cambi automatici che i costruttori affiancano a queste motorizzazioni “miste”. Si tratta nella totalità dei casi di trasmissioni automatiche (convertitore di coppia, doppia frizione, CVT), spesso derivate da quelle utilizzate sui comuni motori endotermici, che risultano in ogni modo molto più complesse del normale perché si trovano a dover fronteggiare un flusso di potenza in arrivo tanto dal motore termico quanto da quelle elettrico. Allo stesso tempo sono trasmissioni che spesso devono permettere funzionalità di start&stop evolute o avanzate, periodi di veleggiamento prolungato, ampia possibilità di ricarica tramite la frenata rigenerativa e, infine, possibilità di movimentazione con il solo motore elettrico.

Cambio automatico

Troviamo quindi per esempio i comuni cambi automatici con convertitore di coppia. In questo caso il motore elettrico del sistema ibrido viene alloggiato nello spazio tra volano del motore termico e convertitore di coppia del cambio automatico. In questa situazione al cambio automatico viene eliminato il convertitore di coppia e al suo posto viene introdotta una frizione idraulica a comando elettronico che permette di scollegare completamente il cambio automatico dal motore termico così da consentire la movimentazione in modalità totalmente elettrica e le massime funzionalità di veleggio e di frenata rigenerativa.

Doppia frizione e variazione continua CVT

Al posto di un classico cambio automatico si potrebbe trovare un robotizzato a doppia frizione. In questo caso il cambio automatico a doppia frizione rimane praticamente identico a quello utilizzato sulle comuni vetture con il solo motore endotermico. Solo sulle versioni più moderne e innovative è stata introdotta persino una terza frizione per scollegare il motore termico dal cambio automatico così da lasciare collegato allo stesso cambio solo il motore elettrico. Passando alle trasmissioni a variazione continua CVT troviamo un classico cambio CVT al cui interno è stata direttamente integrata la variante ibrida cioè il motore elettrico. Anche in questo caso nelle varianti più innovative e avanzate è stata aggiunta una frizione idraulica che permette di scollegare il motore termico dal cambio a doppia frizione per migliorare le funzionalità di veleggio e frenata rigenerativa.

Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive)

Infine, vi è il più classico degli azionamenti. Stiamo parlando del sistema Toyota HSD (Hybrid Synergy Drive), una sorta di CVT elettrificato, denominato appunto e-CVT, che è in commercio da ben 25 anni con continue evoluzioni. Presente su numerosi modelli del Gruppo giapponese, si tratta di un sistema che si avvale di un rotismo epicicloidale e di un riduttore planetario denominato “Power Split Device” che consentono tre diversi gradi di libertà che vengono selettivamente bloccati da una centralina elettronica in base allo stato di carica della batteria e alle fasi di guida. Il primo grado di libertà è occupato dal motore termico e dal motore-generatore elettrico, il secondo grado dal secondo motore elettrico deputato alla trazione e il terzo dalla trasmissione finale alle ruote. Variando continuamente il bloccaggio dei tre gradi di libertà il rotismo epicicloidale va a mimare o il funzionamento seriale oppure quello parallelo consentendo di poter avanzare in solo elettrico, in solo termico o con la combinazione di entrambi i propulsori. Il sistema HSD di Toyota sostituisce quindi il classico cambio automatico con una trasmissione definita elettromeccanica che si comporta come un CVT controllato elettronicamente che per similitudine la Toyota chiama e-CVT (electronic continuously variable transmission), gestito da un unica unità di controllo.

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