Renault E-Tech, caratteristiche e come funziona l’ibrido rivoluzionario
Grazie alla sua esperienza nei veicoli elettrici e in Formula 1, Renault ha sviluppato un rivoluzionario motore ibrido full hybrid e plug-in hybrid per la Rafale 4x4. Tra i suoi punti di forza, spiccano la rapidità di cambiata, l'altissima efficienza e una fluidità di marcia eccezionale.
Un’innovativa motorizzazione ibrida E-TECH è stata sviluppata da Renault grazie alle sue esperienze con i veicoli elettrici e la Formula 1. Questa nuova tecnologia, che consente di abbinare perfettamente il funzionamento del motore elettrico con il motore a benzina, è proposta in due versioni: full hybrid su Clio, Captur, Symbioz, Austral, Espace e Rafale, e plug-in hybrid sulla Rafale 300 4×4 con una batteria da 22 kWh, che permette un’autonomia elettrica fino a 105 km (WLTP).
Motore ibrido Renault E-Tech, com’è fatto caratteristiche
Il nuovo sistema ibrido E-Tech Renault offre due varianti: una da 145 CV con motore benzina aspirato 4 cilindri 1.6 litri e batteria da 1.2 kWh, e una da 200 CV con motore benzina turbo 3 cilindri 1.2 litri e batteria da 2 kWh. La Renault Rafale E-Tech 4×4 300 CV utilizza un gruppo propulsore E-Tech Hybrid 200 CV, arricchito da un motore elettrico sul retrotreno e una batteria da 22 kWh che offre fino a 105 km di autonomia elettrica (WLTP).
Il sistema combina un motore termico da 150 CV e 230 Nm con tre motori elettrici: uno da 50 kW (70 CV) e 205 Nm sull’avantreno, uno da 100 kW (136 CV) e 195 Nm sul retrotreno, e un generatore HSG da 25 kW (34 CV) e 50 Nm che avvia il motore termico, aziona il cambio e ricarica la batteria.
Il nuovo sistema ibrido E-Tech Renault si avvale di due motori elettrici: il primo, da 34 kW (49 kW per le plug-in), fornisce trazione e recupera energia in rilascio, mentre il secondo, da 15 kW (25 kW per le plug-in), avvia il motore termico e, in determinate condizioni, ricarica la batteria.
La gestione della frenata rigenerativa varia a seconda della potenza del veicolo: sulle vetture da 145 CV (motore aspirato), è possibile modificare l’intensità della rigenerazione in fase di decelerazione agendo sulla leva del cambio (passando da D a B), mentre sulle vetture da 200 CV (motore turbo), la rigenerazione può essere modulata su più livelli tramite le palette dietro al volante. Questo sistema consente una gestione intuitiva e rapida dell’effetto frenante durante la guida.
Doppio cambio sul motore ibrido Renault E-Tech
La presenza dei due motori elettrici ha permesso di semplificare notevolmente il cambio, un inedito automatico a 4 marce sul lato termico e due marce per l’elettrico: il primo motore elettrico si occupa dell’avvio della vettura e della marcia a bassa velocità, rendendo perciò inutile la presenza di una prima e una seconda marcia classiche.
Il secondo motore, oltre ad avviare il motore termico, svolge anche la funzione di sincronizzazione, permettendo così l’innesto delle marce dalla seconda alla quarta. Il cambio non è dotato dei classici sincronizzatori, ma funziona con ingranaggi ad innesti frontali solitamente utilizzati nelle competizioni per la loro velocità di innesto.
Batteria motore ibrido Renault E-Tech
Come detto, in decelerazione il primo motore recupera energia e la invia alla batteria di bordo, che può essere caricata, se il sistema di gestione lo ritiene necessario, anche dal secondo motore elettrico. La Clio ibrida monta una batteria al litio da 1,2 kWh, mentre la versione plug in, anche della Rafale, ha una capacità di 22 kWh.
Il sistema perciò può funzionare in tre modalità:
- in parallelo: il motore a benzina e l’elettrico forniscono contemporaneamente coppia motrice alle ruote. In questa configurazione la potenza massima erogata è di 145 CV e 200 CV per le versioni ibride e di 300 CV per la Rafale E-Tech Plug-in;
- in serie: il motore a benzina aziona solo il generatore che ricarica la batteria e la trazione è affidata al solo motore elettrico;
- mista: il motore a benzina dà coppia alle ruote ma contemporaneamente ricarica la batteria, per inseguire la maggiore efficienza possibile.
Motore ibrido Renault E-Tech, come funziona il doppio cambio
Il sofisticato sistema Renault prevede in tutto 15 diverse modalità di funzionamento. Nelle immagini seguenti vediamo lo schema della trasmissione ibrida E-Tech rappresentato nelle varie marce. I motori elettrici e i rispettivi alberi sono visualizzati in blu, mentre l’albero del motore termico in rosso. Le ruote dentate disegnate in trasparenza sono folli, ovvero non sono solidali all’albero su cui sono poste, corrispondendo a marce non ingranate. Le ruote di colore grigio scuro, invece, sono ingranate e stanno partecipando alla trasmissione.
R1, R2, R3 e R4 indicano le ruote degli ingranaggi del cambio posizionate sull’albero secondario, che a seconda della configurazione di innesto generano i diversi rapporti.
I manicotti scorrevoli, che rendono solidali le ruote dentate agli alberi del cambio, innestando le marce, sono indicati con le sigle da C1 a C5.
Nella Figura 1 possiamo vedere la trasmissione E-Tech in folle: l’albero proveniente da ICE (motore termico) attraversa al centro l’albero (blu) di EV1 (motore elettrico di trazione). L’albero del motore elettrico è quindi cavo, perciò gli alberi collegati ai due propulsori possono ruotare in maniera indipendente. Questa configurazione rende superflua la presenza della frizione per il motore termico, perché è sufficiente mettere in folle le ruote dentate solidali al suo albero (quelle vicine ai manicotti C4 e C5) per scollegarlo dalla trasmissione.
Il progettista Renault Nicolas Fremau ha realizzato il primo prototipo di questo cambio durante le vacanze di Natale 2010 utilizzando componenti Lego Technics!
Nella Figura 2 è rappresentata la configurazione della trasmissione alla partenza, che avviene in modalità puramente elettrica, a opera del motore EV1.
La figura 3 rappresenta l’avvio del motore termico, messo in moto dal motore elettrico più piccolo EV2.
La figura 3 rappresenta l’avvio del motore termico, messo in moto dal motore elettrico più piccolo EV2.
Le figure 4 e 5 rappresentano rispettivamente la prima e la seconda marcia, che avvengono in modalità puramente elettrica con la spinta del solo motore EV1.
Le figure 6, 7, 8 e 9 rappresentano i rapporti da 1 a 4 spinti dal motore termico, che corrispondono alle marce dalla terza alla sesta di una normale scatola del cambio. Ricordiamo che il motore elettrico secondario EV2 partecipa ai cambi marcia con funzione di sincronizzatore, uguagliando la velocità delle due porzioni di albero che saranno innestate.
In figura 10 è rappresentata la modalità di marcia in parallelo, nella quale entrambi i motori, elettrico e termico, forniscono coppia alle ruote.
La figura 11 spiega la configurazione della trasmissione in caso di recupero di energia, nella quale il motore elettrico EV1 si comporta da generatore ricaricando le batterie di bordo.
Il funzionamento è molto complesso, ma l’utente al volante non si accorge di nulla. Tutto viene gestito automaticamente da una centralina molto potente che provvedere ad ottimizzarne il funzionamento nelle diverse situazioni di marcia e di carico richiesto. Questo sistema brevettato da Renault rappresenta una tipologia di trasmissione tra le più veloci ed efficienti impiegate in ambito automobilistico. Inoltre utilizza anche un cambio a due marce sul lato “elettrico” per migliorarne il funzionamento, mentre solitamente tutte le auto elettriche ne sono sprovviste.
Guarda il video: come funziona la tecnologia E-Tech di Renault
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