Range extender, c’è anche per auto elettriche

Un range extender per auto elettriche è un dispositivo che aumenta l’autonomia di un veicolo elettrico. Ci sono due tipi principali di range extender: quelli a combustione interna e quelli ad accumulo di energia elettrica. I primi utilizzano un motore a benzina o diesel per generare energia elettrica, mentre i secondi impiegano un pacco batterie supplementare.

Vantaggi range extender

I vantaggi dei range extender per auto elettriche includono un aumento dell’autonomia, maggiore flessibilità di guida e la possibilità di viaggiare su lunghe distanze senza dover ricaricare la batteria da una colonnina.

Per rendere più versatile l’utilizzo delle auto elettriche, le case automobilistiche stanno pensando a diversi sistemi per aumentare l’autonomia come i range extender. Tra questi ci sono diversi progetti con sistemi già realizzati e funzionanti, come quello ideato da Mazda e realizzato con un motore rotativo Wankel per produrre energia elettrica: ha proprio la funzione di range extender, ideale per elettriche pure EV che si ibridizzano allungando l’autonomia.

Ecco alcuni esempi di auto elettriche con range extender:

• Mazda MX-30 R-EV
• Nissan Qashqai e-Power
• Honda Clarity PHEV
• Chevrolet Volt
• Opel Ampera-e
• BMW i3 REx

Range extender Mazda

L’inedito powertrain Mazda ibrido plug-in è composto da un motore elettrico da 125 kW (170 CV) a 9.000 giri/min con coppia di 260 Nm a 4.481 giri/min, una batteria da 17,8 kWh e un generatore elettrico azionato da un motore rotativo Wankel di nuova concezione utilizzato per la prima volta sulla Mazda MX-30 R-EV. Si tratta di un motore rotativo alimentato a benzina da 830 cm³ e 55 kW (74 CV) a 4.700 giri/min che genera energia per ricaricare la batteria di trazione che, grazie ad un serbatoio del carburante di 50 litri, garantisce alla MX-30 un’autonomia di oltre 600 km senza soste.

Vantaggi motore rotativo Wankel

Uno dei principali pregi e vantaggi del motore a pistone rotativo Wankel è la maggiore densità di potenza sul volume rispetto al classico motore a pistoni, ovvero ha un rapporto più favorevole tra la potenza erogata e il volume occupato nel cofano. Solo le turbine hanno caratteristiche paragonabili, ma pongono problemi di installazione molto maggiori.

Range extender con motore rotativo Wankel per ricaricare le batterie delle auto elettriche

Le caratteristiche del motore rotativo Wankel lo rendono il candidato ideale per la funzione di range extender nelle auto plug-hybrid ed in quelle a trazione elettrica: in questa particolare applicazione il motore a combustione interna non fornisce trazione direttamente alle ruote, ma ha il compito di fornire energia meccanica al generatore di bordo che ricarica le batterie, alimentato con benzina contenuta in un serbatoio di capacità ridotta (circa 9 litri nelle applicazioni finora presentate).

Tale powertrain, omologato come ibrido plug-in, è presente sulla Mazda MX-30 R-EV e si caratterizza per un generatore elettrico azionato da un motore rotativo di nuova concezione.

Come aumentare l’autonomia dell’auto elettrica

Il motore rotativo Wankel che funziona da range extender risponde all’annoso dilemma di come aumentare l’autonomia di un’auto elettrica o ibrida plug-in. In questo modo l’automobilista può aumentare la sua autonomia semplicemente rifornendo il veicolo di benzina, senza la preoccupazione di trovare una colonnina di ricarica veloce e l’attesa che il livello di carica della batteria consenta di ripartire.

Si tratta di un importante cambio di prospettiva tecnica per l’auto ibrida: infatti nelle vetture attualmente disponibili sul mercato la trazione è affidata soprattutto al motore termico, con l’elettrico che lo assiste e recupera energia in frenata, e la trazione puramente elettrica limitata a poche decine di chilometri.

Sviluppo motore Wankel

Il motore Wankel fu presentato da Felix Wankel nel 1957 con la collaborazione del dott. Froede, capo dei tecnici della N.S.U: la prima vettura azionata da un motore Wankel fu, nel 1963, la NSU Spider; nonostante il monorotore da soli 498 cm³ sviluppava una potenza di 50 CV e spingeva l’auto a oltre 150 km/h.

Mazda ha continuato negli anni a sviluppare il motore Wankel: l’evoluzione più significativa, che ha trovato applicazione nella serie chiamata “Renesis” (montata sulla RX-8), è stata l’adozione delle luci di aspirazione e scarico laterali che, unite a un complesso sistema di aspirazione, ha permesso un notevole aumento di efficienza e un conseguente calo dei consumi, da sempre nota dolente di questo motore.

Mazda MX-30 R-EV con range extender Wankel

La Mazda MX-30 R-EV, è l’auto elettrica di Mazda equipaggiata con questo range extender Wankel. La sperimentazione di questa soluzione tecnica è iniziata nel 2013, quando fu presentato il prototipo Mazda 2 EV Range Extender, che era mosso da un motore elettrico da 73 kW (100 CV), alimentato da batterie agli ioni di litio da 20 kWh in grado di assicurare alla vettura un’autonomia di 200 km.

Ora arriva sul mercato la versione definitiva con range extender, un motore rotativo da 830 cm³ e 55 kW (74 CV) a 4.700 giri/min che genera energia elettrica per alimentare la batteria di trazione da 17,8 kWh. Il serbatoio di benzina ha una capacità di 50 litri.

A bordo era installato anche un piccolo Wankel da 330 cm³ con potenza di 28 kW (38 CV), con funzione di range extender, alimentato da un serbatoio della benzina di 9 litri. Il gruppo generatore pesava circa 100 kg. L’autonomia estesa garantita dalla carica completa delle batterie e dal range extender era di 400 chilometri, abbinata a un’emissione di CO2 di soli 15 g/km.

Sul magazine ELABORARE uno speciale Wankel con prova della Mazda 787B vincitrice a Le Mans, il restauro di una RX-7 ed una bella ripassata approfondita sulla tecnica di questo particolare motore.

Alcuni degli svantaggi dei range extender con motore a combustione interna per auto elettriche sono la riduzione dell’efficienza energetica, un leggero aumento delle emissioni di CO2 in “locale”.

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