Quando apparve per la prima volta al Tokyo Motor Show del 1995, in molti hanno storto il naso, in pochi lo hanno capito e quasi nessuno credeva che potesse avere un seguito commerciale. Oggi, dopo venticinque anni, è il punto di riferimento per le auto ibride e, negli ultimi tempi, ha costretto tutti ad inseguire. È il sistema ibrido inventato da Toyota e presentato al mercato per la prima volta con la Prius, una vettura all'epoca rivoluzionaria. Un sistema che si è evoluto nel tempo, è cresciuto per complessità ed efficienza, e oggi è arrivato alla sua quarta generazione.
THS: Le Componenti Fondamentali
La prima cosa che stupisce quando si guarda uno spaccato di un sistema ibrido Toyota è che mancano tre componenti standard nelle auto "normali": la trasmissione con le marce, l'alternatore e il motorino di avviamento. Al loro posto troviamo due "motogeneratori" (chiamati MG1 ed MG2), un inverter, una batteria e un ingranaggio epicicloidale (chiamato Power Split Device).
L'MG1 sostituisce il motorino di avviamento classico e serve anche per ricaricare il pacco batterie, ma non è usato per la trazione. L'inverter si occupa di trasformare la corrente elettrica continua in alternata e viceversa. La batteria è ad alto voltaggio, tra i 200 e i 300 Volt, e per lungo tempo è stata in tecnologia nichel-metallo idruro, mentre i sistemi ibridi Toyota più recenti usano le ioni di litio.
Il Power Split Device, un ingranaggio epicicloidale, è il cuore del sistema, agendo come un differenziale che permette di distribuire la potenza tra il motore a benzina e i motogeneratori elettrici in modo continuo e variabile.
THS: Come Funziona il Flusso di Potenza
Il sistema ibrido Toyota ha diverse fasi di funzionamento, durante ognuna delle quali i vari componenti si comportano in modo diverso.
Nella fase di guida ibrida standard, con un'accelerazione non troppo decisa, le ruote vengono spinte sia dal motore benzina che dal motogeneratore MG2. Se l'accelerazione è più potente, invece, il motore termico provvede anche a ricaricare la batteria dell'auto ibrida tramite l'MG1.
C'è poi la possibilità di viaggiare in 100% elettrico, con la sola spinta di MG2 e con il motore termico spento. Questa modalità di guida si attiva manualmente, premendo il tasto EV, oppure autonomamente quando siamo in veleggiamento: dopo essere arrivati ad una velocità desiderata (entro i 110 km/h) rilasciamo l'acceleratore per poi ripremerlo dolcemente. La spia EV si accende, mentre il termico si spegne e l'auto mantiene la velocità con la sola spinta di MG2.
Il motore termico, inoltre, può ricaricare la batteria tramite l'MG1 sia quando l'auto è ferma che quando è in movimento. La ricarica, però, avviene soprattutto tramite la frenata rigenerativa: quando freniamo dolcemente entra in azione MG2, che trasforma l'energia cinetica in energia elettrica e la invia all'inverter, che la trasforma e la invia alla batteria. In caso di frenata brusca o troppo vigorosa, però, non c'è rigenerazione perché l'energia da accumulare sarebbe troppa in troppo poco tempo e danneggerebbe la batteria.
Infine, il sistema ibrido Toyota ha la cosiddetta "modalità B", cioè "Brake". Si tratta di una sorta di freno motore elettrico, da usare nelle lunghe discese per risparmiare i freni a disco. La modalità B inserisce una serie di ingranaggi demoltiplicatori, aumentando l'effetto frenante e contribuendo anche a ricaricare la batteria in modo più efficiente, sfruttando l'energia cinetica dell'auto in discesa.
Le posizioni del cambio delle auto ibride Toyota spiegate bene
Il Cambio Automatico: Un Mondo di Lettere e Funzioni
L'auto con il cambio automatico è sempre più scelta dagli automobilisti. Questo perché rende la guida più semplice, fluida e confortevole. Da quel momento sarà l'acceleratore il nostro unico pensiero. Il cambio automatico, come regola generale, va mosso il meno possibile.
Tra le preoccupazioni principali degli automobilisti ci sono le partenze in salita. Per chi ha un'automobile con il cambio automatico le partenze in salita sono molto più semplici. Per partire in salita, basterà premere il pedale del freno, in questo modo l'automobile sarà immobile, a quel punto dovrà essere innestata una marcia o una modalità di marcia e rilasciare il freno. Le macchine con cambio automatico possono essere dotate di un sistema di assistenza alla guida.
Se nel cambio manuale le marce sono numerate, in quello automatico sono presenti delle lettere che indicano le diverse modalità di funzionamento:
- P (Parking): Questa posizione blocca le ruote, impedendo all'auto di muoversi. Va utilizzata quando si parcheggia e prima di spegnere il motore.
- R (Reverse): Indica la retromarcia.
- N (Neutral): Corrisponde al folle. Si utilizza per brevi soste, come ad esempio ai semafori, ma non per parcheggiare. In questa posizione il motore termico potrebbe non accendersi, impedendo la ricarica della batteria HV in alcuni modelli.
- D (Drive): È la modalità di guida normale. Il cambio gestisce automaticamente le marce in base alla velocità e all'accelerazione.
- S (Sport): Questa modalità rende la risposta del motore e del cambio più pronta, ideale per una guida più sportiva, con cambi marcia a regimi più elevati.
- L (Low): Indica le marce basse e viene utilizzata per affrontare salite ripide o discese impegnative, mantenendo il motore a regimi più alti per una maggiore spinta o un freno motore più efficace.
- M (Manual): Permette di cambiare manualmente le marce, solitamente tramite i paddle al volante o la leva stessa.
- B (Brake): Come accennato, questa lettera indica la posizione del freno motore elettrico. Quest'ultima può essere selezionata in qualunque momento nel corso della marcia, indifferentemente da fermi o in movimento. La funzione B è utile per ricaricare più velocemente la batteria dato che inserisce una serie di ingranaggi demoltiplicatori, aumentando l'effetto frenante e convertendo l'energia cinetica in energia elettrica.
Tipologie di Cambio Automatico: Oltre il Toyota Hybrid System
Sebbene il sistema Toyota Hybrid System (THS) utilizzi una trasmissione a variazione continua (CVT) molto particolare, esistono diverse tipologie di cambio automatico sul mercato:
Cambio automatico con convertitore di coppia: È il tipo più tradizionale e utilizza un convertitore di coppia per trasmettere la potenza dal motore alle ruote. Il suo funzionamento è molto semplice. In sostanza, quando il motore gira, la turbina motrice trasmette energia al fluido, che a sua volta fa ruotare la turbina pompata, collegata all'albero di trasmissione. La quantità di coppia trasmessa può variare a seconda della velocità del motore e del carico. Questo permette di avere un'accelerazione fluida e graduale, tipica dei cambi automatici tradizionali. Il cambio automatico con convertitore di coppia garantisce una guida fluida e confortevole, ideale per l'uso cittadino, sebbene possa presentare piccole perdite di potenza e un consumo di carburante leggermente superiore rispetto ad altri tipi.
Cambio robotizzato: È una sorta di "ibrido" tra il cambio manuale e quello automatico. Utilizza una frizione tradizionale e un attuatore elettroidraulico che gestisce il cambio marcia in modo automatico. In pratica, un computer decide quando cambiare marcia e aziona il meccanismo per inserire la marcia successiva o precedente. Il cambio robotizzato offre una guida più sportiva rispetto al convertitore di coppia a scapito di “incertezze” nelle cambiate, in particolare in condizioni di traffico intenso.
Cambio a doppia frizione (DCT): È considerato uno dei migliori cambi automatici disponibili. Utilizza due frizioni separate, una per le marce pari e l'altra per quelle dispari. Questo permette di preselezionare la marcia successiva mentre si è ancora innestata quella attuale, garantendo cambi marcia rapidissimi e quasi impercettibili. Il DCT offre prestazioni elevate, consumi ridotti e un comfort di guida eccellente. Evita l'interruzione nella trasmissione della coppia, rendendo quindi l'erogazione più continua e la guida confortevole. Tuttavia è leggermente più costoso vista la sua natura elaborata e complessa. Il DSG di Volkswagen è un esempio di questo tipo di cambio.
Cambio a variazione continua (CVT): Il CVT non ha rapporti fissi, in quanto varia continuamente il rapporto di trasmissione per ottimizzare la potenza e i consumi. Questo, al posto delle classiche marce, utilizza due pulegge coniche collegate da una cinghia o una catena. Variando il diametro delle pulegge, si ottiene una variazione continua del rapporto di trasmissione. Questa tecnologia è tipica di brand giapponesi come Nissan e Toyota, come nel caso del sistema THS.
Gestione del Cambio Automatico: Consigli Pratici
Per chi è alle prime armi con il cambio automatico, è importante comprendere alcune dinamiche per sfruttarlo al meglio e preservare il veicolo.
Non c'è bisogno di spingere il pedale del freno come fosse la frizione per selezionare le marce N, D, R, P quando l'auto è ferma. La leva del cambio è dotata di un sistema di sblocco, spesso un pulsante, che va premuto per spostarla. Quando si è in movimento, passare dalla modalità D alla B (o viceversa) si può fare tranquillamente senza toccare il pedale del freno. La modalità B è particolarmente utile nelle lunghe discese per sfruttare il freno motore elettrico e rigenerare energia, ma su alcuni modelli come la Auris, potrebbe non essere inseribile da fermo.
È fondamentale comprendere che l'elettronica del veicolo protegge le cambiate non consentite. Ad esempio, se si tenta di inserire una marcia vietata ad auto avviata, il sistema forzerà la macchina in N (folle). In alcune situazioni, come per il passaggio da D a R, o viceversa, se la velocità è inferiore ai 10 km/h, il sistema può permettere la cambiata per una maggiore flessibilità di manovra, ma è sempre bene consultare il manuale d'uso specifico del proprio veicolo.
Per chi proviene da un cambio manuale e ama sentire il motore e controllare la reazione della macchina, la modalità Sport (S) può offrire una guida più reattiva, avvicinandosi a sensazioni più dirette. Tuttavia, la sinergia tra motore termico ed elettrico nei sistemi ibridi come quello Toyota garantisce già un'ottima fluidità e una risposta pronta anche in modalità Drive, come dimostrato nelle salite affrontate senza incertezze.
In caso di condizioni stradali difficili come rampe bagnate o innevate, l'utilizzo della modalità Sport e del TCS (Traction Control System) attivo può migliorare la sicurezza. Tuttavia, è importante notare che, anche in modalità di guida normale, i sistemi ibridi moderni sono progettati per gestire efficacemente queste situazioni grazie alla distribuzione intelligente della coppia tra i motori.
Un aspetto cruciale per il mantenimento del cambio automatico è la sostituzione periodica dell'olio specifico (ATF - Automatic Transmission Fluid). Questo fluido svolge funzioni vitali di lubrificazione, raffreddamento e protezione. Con il tempo, l'olio si degrada a causa dell'ossidazione e della contaminazione. La sostituzione dell'olio del cambio automatico andrebbe fatta ogni 50.000 km e massimo ogni 100.000 km, a seconda delle indicazioni del costruttore. Un olio nuovo, sebbene possa inizialmente trasportare residui, è essenziale per preservare il corretto funzionamento del cambio nel lungo periodo.
In caso di vibrazioni anomale o malfunzionamenti, è sempre consigliabile rivolgersi a un tecnico specializzato per un controllo approfondito.
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