La tecnologia ibrida rappresenta una delle soluzioni più concrete e diffuse per affrontare le sfide ambientali e di consumo nel settore automobilistico. Tra le diverse interpretazioni di questa tecnologia, il sistema E-Tech di Renault si distingue per la sua originalità e per le sue soluzioni ingegneristiche innovative, frutto di esperienze maturate anche nel mondo della Formula 1. Questo articolo si propone di esplorare in dettaglio il funzionamento e le caratteristiche della tecnologia E-Tech, evidenziandone i punti di forza e le differenze rispetto ad altre soluzioni presenti sul mercato.
Un Ibrido Sui Generis: L'Approccio E-Tech
Il sistema ibrido E-Tech di Renault adotta un approccio paragonabile, in pratica, solo a quello impiegato da Toyota per il suo Hybrid Synergy Drive. Entrambe le soluzioni sono prive della frizione e utilizzano due motori elettrici, uno dei quali collegato alle ruote motrici, insieme al motore a scoppio. Tuttavia, le analogie si fermano qui. Mentre Toyota impiega un sofisticato ingranaggio epicicloidale al posto del cambio, Renault ha sviluppato un gruppo meccanico a 4 rapporti, con le cambiate che avvengono in automatico.
E-TECH HYBRID - Cambio automatico multi-mode E-TECH
I tecnici francesi hanno sfruttato le esperienze della Formula 1 per eliminare non solo la frizione, ma anche i sincronizzatori. Gli ingranaggi dei 4 rapporti sono dotati di innesti frontali a dente di cane. Per consentire l'inserimento delle marce senza sussulti e "grattate", viene utilizzato un motore elettrico. Questo motore è collegato al volano con ingranaggi, anziché con una cinghia di gomma, e, grazie alla sua precisione, riesce ad armonizzare la rotazione del primario del cambio con quella del secondario. In questo modo, gli innesti delle marce sono dolci e si risparmia il peso e la complessità dei sincronizzatori.
Semplice e Ottimizzato: L'Architettura del Sistema
Il sistema Renault E-Tech rinuncia anche alla cinghia dei servizi: la pompa dell’acqua e dell’olio, il compressore del climatizzatore e il servofreno sono infatti elettrici. Questa soluzione permette di risparmiare spazio e semplificare l'architettura complessiva. A completare il powertrain, c'è un secondo motore elettrico, più grande, collegato direttamente alla trasmissione finale. Le partenze da fermo avvengono quindi dolcemente, confermando l'eliminazione della frizione. Anche questo motore elettrico è abbinato a un cambio, seppur a sole 2 marce, considerando la sua grande coppia e l'attitudine a girare ad alti regimi tipiche dei motori elettrici.
Il motore a combustione è un 1.6 benzina di origine Nissan. Il suo rendimento è stato ottimizzato per le velocità autostradali, un terreno che per le ibride è spesso ostico in termini di consumi. Il fatto che possa funzionare in un arco di giri ristretto ha permesso di rinunciare al turbocompressore e semplificare la distribuzione, a 2 valvole per cilindro e senza variatore di fase. Il motore termico non è, per quanto se ne sa in base alle informazioni ufficiali disponibili, né a ciclo Atkinson né a ciclo Miller e nemmeno a ciclo Budack, ma un normale e tranquillo benzina 1.6 litri Euro 6d a corsa lunga (votato più alla coppia che alla potenza) con 4 valvole per cilindro che eroga solo 91 CV a 5600 giri e 144 Nm a 3200 giri, con il 90% della coppia massima disponibile già a 2400 giri. Niente turbocompressore né accorgimenti esotici, sul termico si va sul semplice.
Il Cervellone al Lavoro: Gestione Intelligente dei Flussi di Energia
La gestione e la calibrazione di tutti questi componenti è un'operazione complessa e sofisticata. Il sistema Renault E-Tech può funzionare in ben 15 configurazioni diverse, compreso il disinnesto di tutti i motori. I flussi di coppia possono essere indirizzati a piacere, consentendo così tutti i tipi di ibridazione: serie, parallelo e serie-parallelo. I motori possono funzionare insieme per la massima potenza oppure il motore endotermico può girare da solo per caricare la batteria.
Il tutto è completamente automatico, con il guidatore che può scegliere tra diverse modalità di guida:
- Eco: Prioritizza la trazione elettrica fino a 71 km/h, se la batteria ha energia sufficiente.
- Hybrid: Mix di motore termico e ibrido per la massima economia di carburante.
- Sport: Per le massime prestazioni, sfruttando la potenza combinata di tutti i motori.
Anche la frenata rigenerativa è regolabile, e c'è il classico kickdown, che attiva tutte le unità per la massima potenza, uscendo eventualmente dalla modalità Eco. Quando sono richieste le massime prestazioni, a collaborare con il motore termico possono essere entrambe le macchine elettriche. Complessivamente sono gestite 15 combinazioni di funzionamento fra i tre motori e il rapporto selezionato nella trasmissione. La rigenerazione in frenata interviene sia alleggerendo l’acceleratore, sia scegliendo la modalità B-Mode (in cui l’intensità viene aumentata) sia premendo il pedale del freno.
Il Cambio che Fa la Differenza: Un Accorgimento Ingegneristico Originale
L'aspetto più distintivo e originale della tecnologia E-Tech risiede nel suo innovativo sistema di accoppiamento fra le macchine elettriche e quella termica, e in particolare nel cambio di velocità. Come sulle Toyota, manca la frizione, ma qui, invece dell’ormai arcinoto e ingegnoso ruotismo epicicloidale HSD, c’è un cambio di velocità a 4 rapporti con innesto a denti senza sincronizzatori.
Ma come si riesce a partire da fermo, o meglio, come si ottiene l’attacco-stacco del motore termico dalla catena cinematica? E come si evitano le "grattate" in cambiata? Renault ha impostato così il funzionamento della sua trasmissione attraverso un accorgimento ingegnoso:
- Partenza da fermo: L'auto parte sempre al 100% in modalità elettrica, spinta dal motore elettrico più potente.
- Intervento del motore termico: Se e quando è necessario l'intervento del motore termico, il motore elettrico meno potente assume il duplice compito di motorino d’avviamento e di sistema per sincronizzare esattamente la velocità di rotazione del motore termico con la velocità attuale della trasmissione.
- Innesto morbido: Essendo state rese perfettamente uguali le due velocità di rotazione, l’innesto senza sincronizzatori e senza frizione avviene senza difficoltà e rapidamente, ma ciò che più conta, senza contraccolpi né grattate.
- Ottimizzazione dell'efficienza: La logica di controllo si occupa di scegliere sempre il rapporto più vantaggioso per tenere il motore termico il più spesso possibile in prossimità del suo regime di rotazione ottimale dal punto di vista di efficienza termodinamica e consumi (quindi in prossimità del regime di coppia massima).
- Modalità di marcia: L’auto può marciare in solo termico, in solo elettrico o con una combinazione dei due.
Questa soluzione, protetta da qualcosa come 150 brevetti, rappresenta il cuore dell'originalità del sistema E-Tech e permette di ottenere un funzionamento fluido ed efficiente.
Le Due Varianti di Renault E-Tech: Full Hybrid e Plug-in Hybrid
La tecnologia E-Tech si declina in due varianti principali che condividono il motore termico, ma differiscono per la parte elettrica e per la tipologia di alimentazione della batteria:
Full Hybrid (Clio E-Tech): Sulla Renault Clio E-Tech, una full hybrid "normale", la batteria è da 1.2 kWh e opera a 230 V. La potenza delle due macchine elettriche abbinate al termico è di 15 e 36 kW. La potenza combinata del sistema ibrido è di 140 CV. La Clio E-Tech può raggiungere i 70-75 km/h in modalità completamente elettrica, anche se, con una batteria da 1.2 kWh, non può mantenere a lungo questa velocità senza coinvolgere prima o poi il motore termico. Il peso è di 10 kg superiore al modello con motorizzazione dCI 115, anche se un confronto più corretto sarebbe con la motorizzazione benzina TCE 130. I primi passi del progetto ibrido che ritroviamo sulla Clio E-Tech sono stati mossi anni fa: il nome era Renault Eolab, concept lunga 4,07 metri capace di percorrere 100 km/l (la Clio full hybrid invece, al termine di una prova, faceva segnare un buon 22 km/l). Il listino per la Clio E-Tech, già ordinabile e in arrivo con le prime consegne verso settembre, attacca ai 21.950 euro dell’allestimento Zen, con di serie strumentazione digitale, monitor touch da 7”, frenata d’emergenza, luci full LED e cruise control. Al top c’è invece la Initiale Paris, fissata a quota 27.700. La Clio ibrida non cambia abito rispetto alle sue sorelle più classiche: stesso stile, stesse misure che dicono 4,05 metri di lunghezza, 1,79 di larghezza, 1,44 di altezza e passo di 2,58 metri. Stesso stile che fa spazio giusto al badge “E-Tech” sul posteriore e minigonne specifiche. Un’elettrificazione in incognito, senza “trucchi” aerodinamici nascosti da qualche parte, mascherina ridisegnata o altro. Strumentazione digitale da 7 o 10”, monitor verticale da 7 o 9,3” e una maggiore sensazione di qualità rispetto alla generazione precedente. Discorso che vale per tutte le nuove Renault Clio, E-Tech compresa. Anche dietro non cambia nulla e lo spazio a disposizione rimane lo stesso: in 2 si sta comodi, in 3 meno per via del ridotto spazio per le spalle. A variare notevolmente è invece lo spazio di carico: da 391 a 300 litri. Secondo i tecnici Renault la Clio E-Tech passa fino all’80% del suo tempo nel traffico cittadino marciando in modalità elettrica. In quel momento il 4 cilindri benzina ha alzato la voce, entrata in abitacolo senza troppi complimenti, per poi ritornare nei ranghi dopo pochi attimi grazie all’azione del piccolo motore elettrico che lo accompagna. Un motore elettrico da 15 kW il cui compito è quello di sincronizzare il 1.6 con le marce del cambio automatico 4 rapporti e senza frizione. Alla coppia di motori si aggiunge poi un altro elettrico da 34 kW deputato a muovere l’auto, con o senza l’aiuto del motore aspirato.
Plug-in Hybrid (Captur e Mégane E-Tech): Sulla Captur e sulla Mégane, che sono ibride plug-in, la batteria è da 9.8 kWh, otto volte più capace e operante a 400 V (in entrambi i casi si tratta di batterie al Litio). La potenza delle due macchine elettriche abbinate al termico è di 25 e 49 kW. Ne segue che anche la potenza combinata del sistema ibrido differisce: 158 CV sulle due plug-in. Il serbatoio è da 39 litri per tutte e tre. La Captur E-Tech plug-in e la Mégane E-Tech plug-in, con il loro powertrain più potente e soprattutto con la batteria di capacità ottupla rispetto a quella della Clio, possono invece tenere i 135 km/h per un tratto di 50 km nel ciclo misto WLTP e per 65 km nel ciclo urbano (WLTP City). La ricarica completa della batteria da 9.8 kWh richiede dalle 3 alle 5 ore.
Pesi, Prestazioni e Consumi: Un Confronto tra le Varianti E-Tech
Nettemente favorita la Clio per quanto riguarda la massa, dato che sulla bilancia fa registrare 1.238 kg contro i 1.564 e 1.603 kg rispettivamente di Captur e Mégane. Se il dato della Mégane non stupisce più di tanto, fa invece riflettere quello della Captur, che appartiene al segmento B come la Clio, ma sconta la moda SUV e la batteria più capace (e quindi più pesante: 105 kg) necessaria per lo schema plug-in.
A sorpresa, considerato la massa sfavorevole, sullo 0-100 per la Mégane la Casa dichiara un tempo (9.8 s) migliore rispetto a quello della Captur, equipaggiata con lo stesso powertrain (10,1 s) e più leggera di 40 kg, e leggermente migliore anche del tempo della Clio (9.9 s) che ha 18 CV in meno ma anche 365 kg di massa in meno. I freni sono a disco sulle quattro ruote su Captur e Mégane, mentre la Clio al retrotreno monta dei più economici tamburi. Sempre al retrotreno, anche le sospensioni sono più sofisticate su Captur e Mégane, che vantano uno schema Multilink, mentre la Clio si accontenta di un assale semirigido.
Emissioni CO2 e Consumi Reali: La Realtà del Ciclo WLTP
I valori di percorrenza ed emissioni per le ibride plug-in, come succede per qualunque ibrida plug-in a causa di come è definito il ciclo di omologazione WLTP, possono essere fittizi. La Mégane eTech dichiara 1,3 litri/100 km e 28 g/km di CO2. Nella guida reale ci si può avvicinare a tali valori solo se si parte con batteria sufficientemente carica da poter coprire tutta o quasi tutta in elettrico la distanza che si deve percorrere.
Invece la Clio, la cui batteria di minore capacità non le consente di coprire in elettrico la maggior parte del ciclo di omologazione, è ben presto costretta a chiamare in causa il motore termico e di conseguenza dichiara 4.3 litri/100 km e 96 g/km di CO2. Come dire che la Clio, se si leggono acriticamente i dati di omologazione, sembra consumare e inquinare il triplo delle cugine plug-in. Naturalmente questa distorsione è solo conseguenza del modo in cui il ciclo WLTP (che è pur sempre più realistico del quasi comico NEDC che lo aveva preceduto) è definito.
Nel mondo reale, in cui non è necessariamente vero che le percorrenze sono inferiori a 50 km (nel misto) o a 65 km (in città), né che si parta sempre con la batteria ben carica, anche Captur e Mégane non potranno evitare di far intervenire il motore termico, con il risultato che i loro consumi ed emissioni tenderanno ad avvicinarsi ai valori dichiarati per la Clio. Questo evidenzia l'importanza di considerare il proprio stile di guida e le proprie abitudini di ricarica quando si valuta l'efficienza reale di un veicolo ibrido plug-in.
E-TECH HYBRID - Cambio automatico multi-mode E-TECH
Il Posizionamento di Renault E-Tech nel Mercato Ibrido
Ogni costruttore si sta adoperando per elettrificare la propria gamma, chi per scelta fatta in tempi non sospetti, come Toyota o Honda, chi "folgorato sulla via di Damasco" (leggi: atterrito dalla prospettiva di salatissime multe UE). Ci sono varie strategie tecniche per farlo: c’è chi, e sono tanti, opta per la scorciatoia a buon mercato del mild hybrid; c’è chi, come Ford, decide la scorciatoia, probabilmente meno a buon mercato ma con potenzialità senz’altro maggiori, di utilizzare su licenza la collaudatissima tecnologia Toyota; e c’è chi decide di sviluppare "in casa" uno schema proprio, come Hyundai che ha abbinato un termico benzina Atkinson a una trasmissione a doppia frizione, o come Renault che con E-Tech introduce uno schema più originale, proteggendolo con qualcosa come 150 brevetti. La nuova proposta di motorizzazione ibrida di Renault, chiamata E-Tech, è disponibile su Clio (full hybrid) e su Captur e Mégane (plug-in hybrid).
Il sistema E-Tech di Renault si posiziona come una soluzione ibrida tecnologicamente avanzata e distintiva, capace di offrire un'esperienza di guida fluida ed efficiente, con un occhio di riguardo alla riduzione dei consumi e delle emissioni. La sua architettura innovativa, in particolare il cambio senza frizione e sincronizzatori, rappresenta un esempio di ingegneria audace e mirata all'ottimizzazione delle prestazioni e dell'affidabilità.