Il passaggio da un'auto con motore endotermico a una elettrificata richiede un adattamento dello stile di guida, specialmente in condizioni specifiche come la discesa. Le auto ibride, come la Toyota Prius, combinano un motore termico con un'unità elettrica e un pacco batterie, offrendo un funzionamento combinato o autonomo a seconda delle situazioni. Comprendere le dinamiche di questi sistemi è fondamentale per massimizzare l'efficienza e la sicurezza.
Tipi di Ibrido: Una Panoramica
Esistono diverse tipologie di veicoli ibridi, ciascuna con caratteristiche specifiche che influenzano la guida:
Mild Hybrid: Questo è un ibrido "leggero" e attualmente il più diffuso. Utilizza un motore elettrico di piccole dimensioni che supporta il motore termico in partenza e in accelerazione. L'unità elettrica non è in grado di muovere l'auto autonomamente, ma assiste il motore termico, che rimane sempre in funzione. Le batterie si ricaricano nelle fasi di rilascio o frenata, senza la necessità di una "spina"; talvolta il motore termico funge da generatore.
Full Hybrid: In questo caso, i due motori possono funzionare in modo combinato, e l'auto può percorrere brevi tratti in modalità 100% elettrica, sebbene per pochi chilometri. Le modalità di ricarica sono le stesse delle mild hybrid.
Plug-in Hybrid: Questi veicoli possono percorrere svariate decine di chilometri in modalità 100% elettrica. Le batterie sono più grandi e possono essere ricaricate tramite una presa di corrente, una wallbox o una colonnina, oltre a recuperare l'energia cinetica in frenata e in rilascio.
Il Sistema HSD (Hybrid Synergy Drive) della Toyota Prius: Un'Analisi Dettagliata
Il computer che controlla il funzionamento del sistema ibrido Prius (HSD) offre un'impressione di avere cinque fasi distinte di funzionamento, che possono essere chiamate Stadio 1, Stadio 2, Stadio 3a, Stadio 3b e Stadio 4 (abbreviati in S1, S2, S3a, S3b e S4). Questi stadi controllano come l'HSD abbina la potenza dal motore a combustione interna (ICE) e dalla/alla batteria attraverso i due motori-generatori MG1 e MG2. La modalità EV (veicolo elettrico) è distinta.
Modalità EV (Veicolo Elettrico)
La modalità EV è quando si forza la macchina ad andare in elettrico tramite un interruttore. L'interruttore è di serie sulle auto Europee e giapponesi ma non è presente sulle auto americane.
Non è possibile entrare in modalità EV se:
- Si è nello stadio S1.
- Lo stato di carica della batteria (SOC) è a 3 tacche o sotto.
- Si sta accelerando.
- La batteria è troppo calda.
- Si viaggia a 50 km/h o superiore.
La modalità EV si disattiverà quando:
- Il SOC raggiunge 2 tacche.
- Si accelera troppo.
- Si raggiungono i 50 Km/h.
- La batteria si scalda eccessivamente.
Il limite di velocità e accelerazione, e il limite minimo della batteria variano dalla modalità EV e dalla modalità carrello elettrico scelta dal computer.
Modalità Normale
Qualsiasi momento in cui l'auto non è in modalità EV è considerata modalità normale. Riferimenti indicano che le transizioni tra gli stadi dipendono dalla temperatura dell'acqua. Inoltre, l'HSD attribuisce importanza a mantenere calda la marmitta catalitica per ridurre le emissioni inquinanti.
Stadi di Funzionamento del Sistema Ibrido
Stadio 1: ICE FreddoNel primo stadio, il motore a combustione interna (ICE) è freddo. Se non bloccato dall'uso del tasto EV, l'ICE si avvierà entro 10 secondi dopo l'accensione dell'auto. Finché l'ICE non raggiunge la temperatura giusta per passare ad S2, il motore girerà continuamente. Questo spiega l'osservazione anomala di rigenerazione elettrica o nessuna freccia (Glide) in contemporanea a un consumo alto. Nessuna potenza è presa dall'ICE, ma esso gira. Anche in S1, l'auto userà potenza dalle batterie anche durante un'accelerazione leggera. In S1, il sistema preferisce non prendere potenza dall'ICE se non è necessario.Partendo da un'altezza di 600 mslm con batterie scariche per sfruttare la successiva discesa, dopo un minuto il motore può raggiungere i 50 gradi e spegnersi. Si può arrivare a valle con l'83% di carica, ma la temperatura del motore potrebbe essere scesa a 37 gradi.In S1, l'ICE gira sempre e consuma parecchio; l'auto, però, si muove usando prevalentemente la batteria, scaricandola. Questo stadio dura finché non si raggiungono i 40 gradi.
Stadio 2: Transizione a 40°CQuando il sistema raggiunge la temperatura di 40°C, il computer passa allo stadio 2. In questo stadio, l'ICE si spegne se non è necessario a fornire potenza. Al semaforo, in S2, la macchina si spegne senza sussulti. Tuttavia, la macchina non va in modalità "carrello elettrico" in questo stadio. Può prendere potenza dalla batteria ma non usa la batteria senza ICE.
Stadio 3a: Transizione a 73°CQuando il sistema raggiunge la temperatura di 73°C, il computer passa allo stadio 3a. In S3a, l'ICE non si spegne a meno che non ci si ferma per 5-10 secondi. Paradossalmente, ha più problemi a spegnersi rispetto a S2, e in S3a si spegne in modo più "rudemente", con la macchina che vibra. Questa vibrazione al termine dell'idle check (controllo del minimo) potrebbe essere dovuta al fatto che l'ICE si spegne da solo senza l'aiuto dei motori elettrici. Il motivo per cui il motore non si spegne mai, ma solo quando ci si ferma, è probabilmente legato al controllo del minimo e al mantenimento in temperatura del catalizzatore a 3 vie, essenziale per ridurre le emissioni inquinanti.Una volta che l'auto è in S3a, se si raggiunge circa 55 km/h (34 mph) senza essersi fermati completamente per 5 o 10 secondi, l'auto passerà in modalità S3b. Se si rallenta sotto i 55 km/h e si applicano i freni, si tornerà in S3a.Se a motore caldo (dopo aver percorso anche parecchi km), il motore resta comunque acceso, si è in S3a.Il motore a scoppio non si spegne mai finché non ci si ferma.
Stadio 3b: Operazione Simile a S4Quando si è in S3a e si raggiungono i 50 km/h senza essersi fermati per almeno 5 secondi, la macchina passa in modalità S3b. S3b è identico a S4, eccetto che rallentando sotto i 50 km/h l'auto torna in S3a.S3b è attivo sopra i 50 km/h ed è uguale allo Stadio 4.
Stadio 4: Operazione Ibrida Normale e OttimaleLo Stadio 4 è l'operazione normale totalmente ibrida. La Prius è al massimo dell'efficienza in S4. La vettura va in modalità "carrello elettrico" (solo elettricità, ICE spento) a discrezione del computer. Si può incoraggiarlo rilasciando un attimo il pedale dell'acceleratore per poi premerlo leggermente, tecnica conosciuta come "accarezzare l'acceleratore". Tuttavia, questo non obbliga la macchina ad andare in modalità "carrello elettrico", né è strettamente necessario, dato che la macchina ci va da sola. Semplicemente incoraggia il sistema a farlo prima di quanto farebbe spontaneamente. I benefici di accarezzare il pedale sono opinabili, dato che il computer decide autonomamente quando è necessario usare la modalità "carrello elettrico". Prolungare il tempo in cui l'auto va in modalità "carrello automatico" potrebbe addirittura aumentare le perdite di inefficienza dovute a caricare e prelevare potenza dalla batteria. Oltre i 70 km/h, l'ICE deve girare e solitamente fornisce potenza. È possibile che l'ICE giri senza fornire potenza oltre i 70 km/h, ma data la maggiore efficienza dell'ICE a queste velocità, la modalità "carrello elettrico" oltre i 70 km/h (super carrello elettrico) non è usuale.Si può determinare di essere in S4 anche osservando che, sotto i 59 km/h in decelerazione, si ha un consumo di 1.4 o più l/100 Km. Se si supera i 60 km/h, si entra in S3B e il motore si spegne. Per tornare in S3A, si deve scendere sotto i 60 km/h e far ripartire il termico.Lo Stadio 4 rappresenta la guida normale.La macchina passa in S4 anche a passo d'uomo.Quando la batteria è verde, si può viaggiare "gratis" in provinciale per chilometri, a patto di non superare i 70 km/h.
Consigli di Guida per i Diversi Stadi
- S1: Si consiglia una guida dolce, poiché l'auto è virtualmente in EV.
- S2 e S3: Si può guidare normalmente.
L'Accelerazione in Discesa e il Comportamento del Motore Ibrido
Spesso ci si interroga sul comportamento del motore ibrido in situazioni come salite autostradali prolungate o discese.Quando si percorre un'autostrada in salita, mantenendo velocità elevate (ad esempio, 110 km/h), è normale che il motore salga parecchio di giri, con l'indicatore che supera il limite "eco" e varca la soglia "power". Questo comportamento è del tutto normale per un motore ibrido in tali condizioni. Il rumore può diventare molto forte e, per alcuni, insopportabile.Se in salita si avverte che il motore termico sale troppo di giri, si può provare a rilasciare un attimo il pedale dell'acceleratore e poi riprenderlo, ma spesso questo non sortisce l'effetto desiderato.Capita, soprattutto dopo una discesa in modalità elettrica o in ricarica e subito dopo una salita, che il motore termico ritardi a ripartire. Questo accade specialmente premendo subito l'acceleratore per richiedere potenza anziché farlo in maniera graduale, causando un "lag" di circa un secondo.La guida in salita avviene spesso in modalità "power" o "sport" (che sono equivalenti, cambia solo la denominazione). Anche in modalità "normal" il voltaggio sui motori elettrici rimane a 500 V, così come in "eco", dove cambia solo la sensibilità del pedale acceleratore e si riduce il consumo di corrente del clima.
Ibrido Toyota: talmente GENIALE che Pochi Capiscono DAVVERO come funziona!!
La Guida Ibrida in Discesa: Massimizzare Efficienza e Sicurezza
Guidare un'auto ibrida in discesa è un'esperienza unica, che permette di sfruttare appieno la tecnologia rigenerativa. A meno di non guidare in modalità Sport, il motore termico solitamente non funziona, e l'elettrico entra in funzione solo se la discesa è lieve. Grazie alla frenata rigenerativa e al recupero di energia, si può addirittura aumentare l'autonomia della batteria.
Frenata Rigenerativa e Modalità "B"
La frenata rigenerativa porta maggiori benefici quando è lunga e dolce, piuttosto che brusca. Se l'auto è dotata della modalità "B" (Brake), è consigliabile attivarla. La "B" è pensata proprio per aumentare il freno motore, specialmente in discesa, per evitare di mandare in saturazione la batteria e inibire l'efficacia della frenata elettrica. Questa modalità massimizza il recupero di energia per la batteria, rendendo la frenata rigenerativa più intensa e preservando l'impianto frenante. Molti utilizzano la modalità "B" anche in piano per un maggior recupero energetico. Il problema è che la batteria, a meno che non sia una Plug-in, ha poca capacità e si satura subito se si scende in "D". A quel punto, l'auto non sa più dove mettere l'energia in eccesso prodotta dal generatore trascinato dalle ruote.
Consigli per la Guida in Discesa
- Evitare accelerazioni inutili: Per massimizzare il recupero di energia.
- Frenata lunga e dolce: È più efficace per la rigenerazione rispetto a una frenata brusca.
- Utilizzare la modalità "B": Se disponibile, per aumentare il freno motore e il recupero energetico, preservando i freni tradizionali.
- Non guidare in folle: Nelle auto con cambio automatico, evitare la modalità "N". È categoricamente sconsigliato guidare a motore spento.
Il Veleggiamento
Il veleggiamento è una tecnica che consente all'auto di avanzare per brevi tratti per inerzia, senza che il motore spinga il veicolo. È diverso dalla frenata rigenerativa, che avviene quando si preme il pedale del freno. A seconda dei modelli di auto, l'elettronica di bordo può privilegiare il veleggiamento o il recupero in rilascio. Imparare a "veleggiare" permette di risparmiare carburante e aumentare l'autonomia.
Sistemi di Assistenza alla Discesa: Hill Descent Control (HDC)
L'Hill Descent Control (HDC) è un sistema ADAS (Advanced Driver-Assistance Systems) che assiste il guidatore sui percorsi in discesa, garantendo stabilità e sicurezza. Sebbene nato per il fuoristrada, è stato adottato anche da SUV, crossover e alcune vetture a trazione anteriore.
Cos'è e Come Funziona l'HDC
L'HDC, che significa Hill Descent Control, consente di affrontare in modo sicuro le discese più ripide mantenendo una velocità di discesa costante senza l'intervento del guidatore. Si attiva premendo un tasto dedicato, solitamente posizionato nella console centrale. Il dispositivo rileva la pendenza tramite una serie di sensori e aziona i freni automaticamente.Il sistema lavora in sinergia con l'ABS del veicolo per azionare in modo automatico i freni, riducendo la velocità e mantenendo costante l'andatura. L'HDC agisce su ogni singola ruota, consentendo alla vettura di mantenere la trazione. Rileva la velocità di ogni ruota e agisce in maniera autonoma e differenziata sui freni per regolare la frenata e conservare l'andatura preimpostata. Ciò garantisce la stabilità del veicolo nelle discese ripide e la sicurezza, specialmente su fondi a bassa aderenza. Il guidatore può comunque aumentare la velocità premendo l'acceleratore, scegliendo l'andatura in base alla pendenza del terreno senza dover intervenire continuamente sui comandi. L'impiego dell'HDC è solitamente limitato sotto certe velocità e unicamente durante le discese.
Spia HDC
Sulla maggior parte delle vetture, una spia avverte della disponibilità dell'Hill Descent Control, che il guidatore deve attivare manualmente. Sul cruscotto si accendono una spia verde contrassegnata da un'auto in discesa e un tachimetro. Quando è in funzione, la spia lampeggia; se il guidatore preme l'acceleratore o il freno, l'indicatore dell'HDC rimane fisso, indicando che il sistema è in standby. Su alcuni modelli, dopo l'attivazione, è possibile regolare la velocità di discesa tramite i tasti del cruise control.
Controlli dell'Acceleratore e Sicurezza
Il problema di confondere i pedali di freno e acceleratore è una preoccupazione per la sicurezza stradale. Toyota ha introdotto il sistema Acceleration Suppression Function (ASF), progettato per contrastare una pressione troppo decisa dell'acceleratore, tipicamente quando l'intenzione del conducente è di frenare ma si sbaglia pedale.
Come Funziona l'ASF
L'ASF analizza i dati di viaggio della vettura: se la velocità è bassa (fino a circa 30 km/h) e il pedale viene premuto con forza, il sistema riconosce che l'intenzione è quella di fermarsi e non di accelerare a fondo. Questa tecnologia può contribuire a salvare vite, considerando l'aumento degli incidenti dovuti a errori di questo tipo, specialmente tra la popolazione anziana.In passato, Toyota ha condotto un'indagine su potenziali guasti al software e all'acceleratore elettronico, ma non ha riscontrato problemi, concludendo che in diversi casi la colpa era dell'errore del conducente. Anche l'NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) ha chiuso l'indagine poiché non è stata trovata alcuna prova che le cause di accelerazione involontaria fossero dovute all'elettronica. Sia Toyota che l'NHTSA sono impegnate a migliorare la sicurezza, con l'NHTSA che sta studiando sistemi che consentano al pedale del freno di ignorare l'input dell'acceleratore.