Renault ha sviluppato un'innovativa motorizzazione ibrida E-TECH, frutto dell'esperienza maturata con i veicoli elettrici e la Formula 1. Questa tecnologia combina il funzionamento del motore elettrico con il motore a benzina in modo efficiente. Il sistema ibrido E-Tech Renault offre due varianti principali: full hybrid e plug-in hybrid. La versione full hybrid è disponibile su diversi modelli, tra cui Clio, Captur, Symbioz, Austral, Espace e Rafale, mentre la versione plug-in hybrid è presente sulla Rafale 300 4×4, dotata di una batteria da 22 kWh che consente un'autonomia elettrica fino a 105 km (WLTP).
Varianti del Sistema Ibrido E-Tech Renault
Il sistema ibrido E-Tech Renault si presenta in due varianti di potenza:
- 145 CV: Questa versione combina un motore benzina aspirato a 4 cilindri da 1.6 litri con una batteria da 1.2 kWh.
- 200 CV: Questa versione è dotata di un motore benzina turbo a 3 cilindri da 1.2 litri e una 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).
Componenti Chiave del Sistema Full Hybrid E-Tech
Il sistema full hybrid E-Tech combina diversi componenti per garantire un funzionamento efficiente e versatile. Prendendo come esempio la Renault Austral full hybrid E-Tech, il sistema include:
- Un motore termico da 150 CV e 230 Nm.
- 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 (nella versione 4x4).
- Un generatore HSG (High-Voltage Starter Generator) da 25 kW (34 CV) e 50 Nm che avvia il motore termico, aziona il cambio e ricarica la batteria.
Il sistema si avvale di due motori elettrici principali: uno fornisce trazione e recupera energia in rilascio, mentre l'altro avvia il motore termico e ricarica la batteria in determinate condizioni.
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Gestione della Frenata Rigenerativa
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). 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.
Innovativo Cambio Multimodale
Una caratteristica distintiva del sistema ibrido E-Tech è il suo cambio automatico multimodale. La presenza dei due motori elettrici ha permesso di semplificare notevolmente il cambio, che è 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 superflua 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. 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.
Schema di Funzionamento del Doppio Cambio
Il sofisticato sistema Renault prevede in tutto 15 diverse modalità di funzionamento. 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 configurazione in folle, l’albero proveniente dal motore termico attraversa al centro l’albero del 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.
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Il progettista Renault Nicolas Fremau ha realizzato il primo prototipo di questo cambio durante le vacanze di Natale 2010 utilizzando componenti Lego Technics!
Fasi di Funzionamento del Cambio Ibrido E-Tech
- Partenza: La partenza avviene in modalità puramente elettrica, a opera del motore EV1.
- Avvio del Motore Termico: Il motore termico viene messo in moto dal motore elettrico più piccolo EV2.
- Marce Elettriche: La prima e la seconda marcia avvengono in modalità puramente elettrica con la spinta del solo motore EV1.
- Marce Termiche: I rapporti da 1 a 4 spinti dal motore termico corrispondono alle marce dalla terza alla sesta di una normale scatola del cambio. Il motore elettrico secondario EV2 partecipa ai cambi marcia con funzione di sincronizzatore, uguagliando la velocità delle due porzioni di albero che saranno innestate.
- Trazione Combinata: In modalità di marcia in parallelo, entrambi i motori, elettrico e termico, forniscono coppia alle ruote.
- Recupero di Energia: Durante la decelerazione, il motore elettrico EV1 si comporta da generatore ricaricando le batterie di bordo.
Il funzionamento è gestito automaticamente da una centralina che ottimizza il funzionamento nelle diverse situazioni di marcia e di carico richiesto.
Modalità di Funzionamento del Sistema Ibrido E-Tech
Il sistema ibrido E-Tech può operare in tre modalità principali:
- In parallelo: Il motore a benzina e l’elettrico forniscono contemporaneamente coppia motrice alle ruote. In questa configurazione, la potenza massima erogata varia a seconda della versione (145 CV, 200 CV o 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.
Il sistema Renault prevede in tutto 15 diverse modalità di funzionamento, gestite automaticamente per ottimizzare l'efficienza.
Batterie e Autonomia
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, che permette un’autonomia elettrica fino a 105 km (WLTP). La capacità della batteria influisce sull'autonomia in modalità elettrica e sulla capacità di recupero dell'energia.
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Confronto con Altri Sistemi Ibridi
L’approccio del sistema E-Tech è paragonabile a quello utilizzato da Toyota per il suo Hybrid Synergy Drive. Entrambe le soluzioni sono prive della frizione e usano due motori elettrici, uno dei quali collegato alle ruote motrici, insieme al motore a scoppio. Tuttavia, la Toyota utilizza un complicato ingranaggio epicicloidale al posto del cambio, mentre la Renault ha un gruppo meccanico a 4 rapporti. I tecnici francesi hanno poi sfruttato le esperienze della Formula 1 per eliminare, oltre alla frizione, anche i sincronizzatori.
Vantaggi della Tecnologia Full Hybrid E-Tech
I veicoli Renault E-Tech full hybrid offrono diversi vantaggi:
- Minore Consumo di Carburante: La tecnologia ibrida riduce la sollecitazione del motore termico e il consumo di carburante, consentendo di risparmiare fino al 40% di benzina rispetto a un veicolo termico.
- Maggiore Comfort: Le riprese sono più dinamiche e silenziose grazie alla modalità elettrica.
- Nessuna Ricarica Elettrica Necessaria: La batteria si ricarica autonomamente durante la guida.
- Minori Emissioni Nocive: Il motore elettrico non emette CO₂ durante l’uso. Complessivamente, le emissioni sono fino al 25% più ridotte rispetto a un veicolo termico.
- Vantaggio Economico: Contributi per l’acquisto, riduzione dei consumi di carburante, costi di manutenzione ridotti e vantaggi fiscali per le aziende.
Modelli Renault con Tecnologia Full Hybrid E-Tech
Renault offre diversi modelli con tecnologia full hybrid E-Tech, suddivisi in due categorie di motori: da 145 CV e da 200 CV.
- 145 CV: Clio, Captur e Symbioz sono i modelli più compatti e leggeri, ideali per la città e le strade extraurbane.
- 200 CV: Austral, Espace e Rafale offrono prestazioni brillanti e consumi contenuti, anche in autostrada.
Esperienze di Guida e Consumi Reali
Durante i test su strada, i modelli con motore turbo da 1.2 litri (200 CV) hanno mostrato una guida piacevole, anche se la trasmissione può incespicare in alcune situazioni. Le prestazioni sono ottime in piena accelerazione grazie al motore elettrico che compensa i buchi di coppia del termico. I consumi reali si attestano intorno ai 6.3 litri/100 km (su Rafale), ma possono variare a seconda del percorso e dello stile di guida.
I modelli con motore aspirato da 1.6 litri (145 CV) offrono una buona reattività nel traffico e riprese pronte. I consumi reali si aggirano intorno ai 5 litri/100 km con una guida dinamica.
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