Elettriche che vanno a benzina

[Pawel72]

 

Cosa sono le auto con range extender

Giusto per sgombrare il campo dagli equivoci, diciamo che le auto del tipo "ibrido serie" (contrapposto all'ibrido parallelo) sono quelle in cui la trazione sulle ruote è fornita esclusivamente da uno o più motori elettrici, mentre il motore termico installato a bordo serve da generatore elettrico per alimentare la batteria, senza nessun collegamento meccanico con le ruote.

 

Nissan e-Power, lo schema di funzionamento

Quindi la motricità, le prestazioni e la silenziosità di marcia sono praticamente a livello delle auto elettriche al 100%, ma in più c'è un motore a benzina che a mo' di gruppo elettrogeno si avvia quando la batteria è scarica e funziona ai regimi più efficienti per ricaricarla. In teoria anche le auto a idrogeno fuel cell rientrano nella tipologia ibrido serie, con una pila a combustibile al posto del motore termico, ma questa è una categoria a parte di cui parliamo qui.

A seconda dei mercati e delle diverse aree geografiche, le range extender sono chiamate anche EREV (extended-range electric vehicles), REEV (range-extended electric vehicles), REX (range extender), o BEVx (range-extended battery-electric vehicle).

Ansia da autonomia, addio

L'idea di base, applicata a quasi tutte le range extender vendute nel mondo, è quella di partire da un'auto elettrica, aggiungere un motore termico e un serbatoio di benzina riducendo ingombro e capacità della batteria per risolvere i problemi di autonomia ridotta, o meglio, di "ansia da autonomia".

 

Mazda MX-30 R-EV

Avendo però due motori sono a tutti gli effetti auto ibride, come riportato anche sulla carta di circolazione, e la potenza massima indicata sul libretto in kW è sempre quella del solo motore termico.

Se sull'auto resta disponibile la presa di ricarica per fare il pieno alla batteria, allora le range extender ricaricabili vengono commercialmente definite anche ibride plug-in o PHEV. Al riguardo occorre ricordare che il limite degli 0 g/km di CO2 proposto dalla Commissione europea per la vendita di auto nuove nel 2035 potrebbe segnare la fine anche per le ibride range extender che hanno emissioni allo scarico bassissime, ma non pari a zero.

 

 Auto ibrida range extender

(+/-, pro e contro)

Rispetto a un'auto "tradizionale" non elettrificata 

 

+ Consumi ridotti

+ Emissioni allo scarico ridotte

+ Maggiore potenza

+ Prestazioni migliori

+ Piacere di guida elettrico

 

- Peso maggiore

- Meccanica più complessa

- Prezzo superiore

 

Rispetto a un'auto ibrida plug-in (ibrido parallelo) 

 

+ Maggiore autonomia elettrica

+ Maggiore potenza

+ Prestazioni migliori

+ Piacere di guida elettrico in ogni condizione

+ Consumi ridotti (range extender plug-in)

 

+ Emissioni allo scarico ridotte (range extender plug-in)

+ Motore termico di cilindrata e potenza minore

+ Motore termico meno ingombrante

+ Assenza di una trasmissione vera e propria

- Motore elettrico più grande e pesante

- Il generatore elettrico aggiunge peso

- Possibili perdite di efficienza per il doppio passaggio energia meccanica-elettrica ed elettrica-meccanica

 

Rispetto a un'auto elettrica 

 

+ Maggiore autonomia totale

+ Ansia da autonomia ridotta

+ Minore dipendenza dalla rete di ricarica

+ Prezzo ridotto per via di una batteria più piccola

 

- Minore autonomia elettrica

- Più rumorosità di marcia, per via dal motore termico

- Presenza di emissioni allo scarico

- Meccanica più complessa

- Prezzo superiore

Modificato 3 Marzo 2023 da Pawel72

[Maxwell61]

19 ore fa, Pawel72 scrive:

 

Se sull'auto resta disponibile la presa di ricarica per fare il pieno alla batteria, allora le range extender ricaricabili vengono commercialmente definite anche ibride plug-in o PHEV. Al riguardo occorre ricordare che il limite degli 0 g/km di CO2 proposto dalla Commissione europea per la vendita di auto nuove nel 2035 potrebbe segnare la fine anche per le ibride range extender che hanno emissioni allo scarico bassissime, ma non pari a zero.

 

 

In effetti, studiando la modalità CHARGE presente sulle Prius PHEV, mi sono accorto che la differenza tra EREV e PHEV è parecchio più sfumata di quanto si possa pensare.

 

Studiando i test degli utenti francesi della vecchia Prius PHEV (ma è lo stesso per molte Plug-in o forse tutte) che cercavano in quale condizione potesse essere energeticamente e economicamente usare il termico per caricare batteria, sono venute fuori cose interessanti. 

 

Se si usa la modalìtà CHARGE mentre si è in autostrada a marcia costante e carico leggero, quindi non ottimale, azionare la modalità charge dà una produzione di kWh pari (o lievemente migliore) a quella che si estrarrebbe dalla benzina camminando solo a benzina. Il motore Atkinson/miller in questa condizione girerebbe alla sua max efficienza. 

 

Ovvero equivalente al range extender progettato per produrre energia elettrica lavorando al suo miglior punto. Anzi, probabilmente l'Atkinson lo fa con efficienza ancora maggiore di un qualsiasi range extender semplificato.

 

E da quelle analisi, che devo approfondire e controllare meglio ( @Laevus ?) parrebbe anche che il kWh prodotto in modalità CHARGE fatta girare a punto ottimale, costerebbe intorno ai 0,53-0,58 Eur/kWh, che è il prezzo delle colonnine più economiche pay per use. Ma che può arrivare anche a molto di più (HERA 0,74 kWh per es...). 

 

E la Prius in modalità CHARGE, ricarica a 7 kW invece che i 3,3 kW con la colonnina esterna. 

[gpat]

Thread interessantissimo, sottoscrivo

[Motron]

Anche l'ibrido honda e:hev fa parte di questa tipologia direi..

[Laevus]

Noto che non esistono attualmente, almeno in EU, ibride seriali plug-in, l'architettura su cui avrebbe più senso l'aggiunta di batterie di maggiore capienza e ricaricabili dall'esterno.

Qualche anno fa in USA della Honda Accord IMMD esisteva una versione ricaricabile, ma se ne sono perse le tracce.

Un problema della ricarica da termico della batteria delle plug-in è la presenza, in tutto o in parte (Toyota HSD), di una componente parallela di trasmissione della potenza del termico alle ruote. Detto altrimenti, la non completa indipendenza di funzionamento del termico dalle condizioni di marcia.

Nel caso Toyota, i problemi di ricarica della batteria da termico nelle condizioni di bassa richiesta di potenza, laddove sarebbe più efficiente, si possono intuire osservando la "ricarica forzata" delle ibride normali. Cioè quando in esse la batteria dovesse scendere al livello di carica minimo ammesso e fosse necessario riportarlo ad un valore adeguato. Imbattersi in questa "ricarica" è considerata una iattura, e si fa di tutto per evitarla. Fa aumentare sensibilmente i consumi, interferisce con le normali modalità di guida e dura a lungo, perché si interrompe, per poi riavviarsi, ogni volta che si preme il freno. Evidentemente la Toyota non ritiene opportuno mantenere accesso e erogante potenza il termico quando si frena. Un esempio di indesiderata potenza parallela che arriverebbe alle ruote.

Nella Prius plug-in a bassa velocità il comportamento, fatta salva la potenza di ricarica pressoché doppia, rimane molto simile, invadente e poco efficiente. Va meglio a potenze più alte, dove hanno maggiore probabilità andamenti più continui e regolari. Da qui la preferenza di uso della modalità Charge sulle statali o in autostrada a bassa velocità. Non è comunque che l'efficienza del termico aumenti clamorosamente: passare da funzionare a 10÷20 kW, dove già lo Atkinson ha rendimenti più che discreti, a 15÷30 kW aggiungendo la ricarica aumenta il rendimento in maniera poco avvertibile.

[Wilhem275]

Negli USA esiste la Honda Clarity Plug-In, che combina la parte elettrica del powertrain più grande (Accord/Civic) col termico 1.5 di quello più piccolo (Jazz/HRV).

 

Confermo che nel sistema Honda sono smussati i limiti che evidenziate nel parallelo Toyota. Per esempio non è automatico che frenando si interrompa la fase di ricarica.

Oppure capita che in autostrada moduli tra EV/seriale/parallelo/termico in maniera molto libertina, a seconda di cosa gira meglio in quel momento, e senza ripercussioni sulla marcia.

 

Rispetto alla lista iniziale modificherei un punto: la complessità meccanica in una seriale o EREV è sensibilmente minore rispetto ad una ICE tradizionale, dato che vengono eliminati l'intero gruppo cambio/frizione, il motorino di avviamento, l'alternatore, mentre varie componenti meccaniche tipo pompe e compressore del clima vengono sganciate dal motore e azionate elettricamente.

In più l'unità termica ha un'impostazione nettamente meno spinta (benzina aspirato a bassa potenza specifica), a parità di prestazioni, con quello che consegue in termini di usura, emissioni e manutenzione.

 

Quello che resta è una trasmissione ad ingranaggi fissi, senza attuatori, rimandi o parti "mobili", perché tanto i transitori vengono gestiti completamente dalla parte elettrica.

Si schianta la frizione a comando idraulico che collega le due parti? La macchina va avanti lo stesso, come seriale puro, e senza deficit di potenza; solo consumerà di più.

Si deteriora la batteria? Idem, ci sarà una maggiore domanda di potenza al termico, un minore recupero in frenata, aumenteranno i consumi ma la macchina continuerà a funzionare.

 

All'atto pratico io rilevo un'erogazione più gradevole rispetto alle ICE tradizionali, avendo eliminato la discontinuità dei cambi marcia e i ritardi di risposta del motore, ma anche rispetto agli ibridi paralleli perché viene meno quella necessità di coinvolgimento del termico che appunto citavate, che a volte si fa sentire.

 

Personalmente non vedo un futuro lontano per questa architettura, perché sarà inutile appena le batterie saranno mature abbastanza, ma ad oggi mi pare imbattibile per qualunque applicazione al di fuori degli estremi del campo di utilizzo (pochissimi km o moltissimi km).

Modificato 6 Marzo 2023 da Wilhem275

[xtom]

4 ore fa, Wilhem275 scrive:

Personalmente non vedo un futuro lontano per questa architettura, perché sarà inutile appena le batterie saranno mature abbastanza, ma ad oggi mi pare imbattibile per qualunque applicazione al di fuori degli estremi del campo di utilizzo (pochissimi km o moltissimi km).

Sono sicuramente una valida alternativa per chi ha necessità di una grande autonomia e non vuole cambiare le abitudini di rifornimento, ma a livello di prezzi di listino sono già oggi alla pari con analoghe elettriche pure, che hanno costi di gestione più bassi.

 

La Mazda propone la MX-30 EREV allo stesso prezzo della BEV, che però sconta un pacco batterie molto piccolo. Entrambe possono godere degli incentivi, mentre al momento sono esauriti quelli per le ibride.

 

Metto come confronto le 3 “suv elettriche a benzina” giapponesi in vendita in Italia, con altrettante elettriche.

 

 

Le elettriche pure

 

 

[AndreaB]

...io pensavo di trovarmi le Tesla con i V8 infilati nel cofano...........................

[stev66]

3 ore fa, AndreaB scrive:

...io pensavo di trovarmi le Tesla con i V8 infilati nel cofano...........................

[Gengis26]

On 3/3/2023 at 19:52, Pawel72 scrive:

 

Cosa sono le auto con range extender

Giusto per sgombrare il campo dagli equivoci, diciamo che le auto del tipo "ibrido serie" (contrapposto all'ibrido parallelo) sono quelle in cui la trazione sulle ruote è fornita esclusivamente da uno o più motori elettrici, mentre il motore termico installato a bordo serve da generatore elettrico per alimentare la batteria, senza nessun collegamento meccanico con le ruote.

 

Nissan e-Power, lo schema di funzionamento

Quindi la motricità, le prestazioni e la silenziosità di marcia sono praticamente a livello delle auto elettriche al 100%, ma in più c'è un motore a benzina che a mo' di gruppo elettrogeno si avvia quando la batteria è scarica e funziona ai regimi più efficienti per ricaricarla. In teoria anche le auto a idrogeno fuel cell rientrano nella tipologia ibrido serie, con una pila a combustibile al posto del motore termico, ma questa è una categoria a parte di cui parliamo qui.

A seconda dei mercati e delle diverse aree geografiche, le range extender sono chiamate anche EREV (extended-range electric vehicles), REEV (range-extended electric vehicles), REX (range extender), o BEVx (range-extended battery-electric vehicle).

Ansia da autonomia, addio

L'idea di base, applicata a quasi tutte le range extender vendute nel mondo, è quella di partire da un'auto elettrica, aggiungere un motore termico e un serbatoio di benzina riducendo ingombro e capacità della batteria per risolvere i problemi di autonomia ridotta, o meglio, di "ansia da autonomia".

 

Mazda MX-30 R-EV

Avendo però due motori sono a tutti gli effetti auto ibride, come riportato anche sulla carta di circolazione, e la potenza massima indicata sul libretto in kW è sempre quella del solo motore termico.

Se sull'auto resta disponibile la presa di ricarica per fare il pieno alla batteria, allora le range extender ricaricabili vengono commercialmente definite anche ibride plug-in o PHEV. Al riguardo occorre ricordare che il limite degli 0 g/km di CO2 proposto dalla Commissione europea per la vendita di auto nuove nel 2035 potrebbe segnare la fine anche per le ibride range extender che hanno emissioni allo scarico bassissime, ma non pari a zero.

 

 Auto ibrida range extender

(+/-, pro e contro)

Rispetto a un'auto "tradizionale" non elettrificata 

 

+ Consumi ridotti

+ Emissioni allo scarico ridotte

+ Maggiore potenza

+ Prestazioni migliori

+ Piacere di guida elettrico

 

- Peso maggiore

- Meccanica più complessa

- Prezzo superiore

 

Rispetto a un'auto ibrida plug-in (ibrido parallelo) 

 

+ Maggiore autonomia elettrica

+ Maggiore potenza

+ Prestazioni migliori

+ Piacere di guida elettrico in ogni condizione

+ Consumi ridotti (range extender plug-in)

 

+ Emissioni allo scarico ridotte (range extender plug-in)

+ Motore termico di cilindrata e potenza minore

+ Motore termico meno ingombrante

+ Assenza di una trasmissione vera e propria

- Motore elettrico più grande e pesante

- Il generatore elettrico aggiunge peso

- Possibili perdite di efficienza per il doppio passaggio energia meccanica-elettrica ed elettrica-meccanica

 

Rispetto a un'auto elettrica 

 

+ Maggiore autonomia totale

+ Ansia da autonomia ridotta

+ Minore dipendenza dalla rete di ricarica

+ Prezzo ridotto per via di una batteria più piccola

 

- Minore autonomia elettrica

- Più rumorosità di marcia, per via dal motore termico

- Presenza di emissioni allo scarico

- Meccanica più complessa

- Prezzo superiore

Adoro quando qui dentro si parla di tecnica e non di luoghi comuni. Gran bel post!