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Il cambio sulle auto elettriche: a cosa serve e come funziona

Le nuove auto elettriche hanno la trasmissione automatica e rinunciano alla semplicità: vediamo a che serve il cambio e come funziona su un'auto elettrica

17 settembre 2019 - 10:00

Abbiamo visto che le auto elettriche rappresentano un vero cambio di paradigma sia nell’uso sia nella loro costruzione. Una delle loro caratteristiche più evidenti è infatti la trasmissione, che nella maggior parte dei casi è una semplice riduzione a rapporto fisso. Ma perché il cambio sulle auto elettriche è una vera rarità? Per inciso, la mancanza di una trasmissione a più rapporti concorre anche a ridurre le esigenze di manutenzione delle auto elettriche rispetto alle ibride, come abbiamo visto nello speciale manutenzione. Un semplice calcolo permette di capire perché il motore a scoppio ha sempre bisogno di più rapporti mentre il cambio sulle auto elettriche non occorre.

LA TRASMISSIONE CHE SERVE

Prendiamo la molto diffusa Golf con il motore TSI Turbo: la potenza massima arriva a 5000 giri e il minimo è circa a 750 giri. Il loro rapporto è quindi 6,67 ma se confrontiamo i 216 chilometri l’ora di velocità massima con 5 km/h minimi abbiamo un rapporto di 43. Si capisce quindi che la trasmissione di un motore a combustione, automatica o manuale che sia, deve avere diversi rapporti. Le 2 variazioni, quella delle velocità e quella dei regimi, sono infatti troppo diverse e devono essere raccordate con una trasmissione a più marce. Ma le elettriche in vendita in Italia sono praticamente tutte senza cambio: hanno una riduzione a rapporto fisso all’uscita del motore. Questa semplificazione deriva dal particolare comportamento dei motori elettrici, ricchi di coppia a zero giri ma propensi a girare molto in alto.

IL CAMBIO SULLE AUTO ELETTRICHE? NO MA FORSE SI

Questo spiega perché il cambio sulle auto elettriche serve quasi mai: il campo dei regimi utili del motore elettrico è molto ampio. In pratica lo stesso rapporto va bene sia per partire da fermo sia per andare in autostrada. Questa “monomarcia” vale 7,05 per la Chevrolet Bolt, 8,13 per la Nissan Leaf, 9,25 per l’Audi e-tron e 9,04 per la Jaguar I-Pace. Sappiamo però che la regola ha qualche eccezione e le nuove elettriche debuttano con la trasmissione automatica a 2 rapporti. La grintosissima e desiderata Porsche Taycan (20 mila ordini in poche ore), per esempio, rinuncia alla semplicità e adotta una trasmissione automatica a 2 marce. È una soluzione che nasce per combinare uno scatto rabbioso (0 – 100 km/h in 3,2 o 2,8 secondi) con la velocità massima di 260 km/h.

GLI USI DEL CAMBIO SU UN’ELETTRICA

Le velocità massime delle varie BMW i3, Bolt, Leaf, Zoe, e-Golf sono infatti contenute: il gruppo motore-trasmissione è stato ottimizzato per lo scatto in città. La strada scelta da Porsche sarà probabilmente percorsa da altre Case dato che i fornitori, che in qualche modo anticipano le tecnologie, si stanno muovendo. GKN ha fornito assali elettrici a 2 rapporti a sportive e SUV mentre ZF ha appena presentato un gruppo motore-trasmissione con 2 marce e potenza fino a 250 kW. Il passaggio di rapporto avviene a 70 km/h e il costruttore promette un aumento dell’autonomia di circa il 5 %. Questo gruppo dialoga con CAN-Bus e il GPS in modo da implementare, in funzione del percorso, la migliore strategia per aumentare l’autonomia. ZF pensa addirittura ad un suo aggiornamento Over-The-Air.

EREDITÀ IBRIDA PER IL CAMBIO SULL’ELETTRICA

La prossima Clio ibrida avrà un motore a scoppio, 2 motori elettrici e 2 cambi: un 4 marce per il termico e un 2 marce per l’elettrico. La frizione è assente: la macchina elettrica più potente permette di partire in elettrico mentre la più piccola agisce anche da starter. La sua funzione principale è però quella di sincronizzare le velocità dei vari ingranaggi in modo che le marce possano essere inserite con semplici innesti  dog clutch. È facile pensare che una versione elettrica potrebbe ereditare una trasmissione a 2 rapporti.

NON RINUNCIO ALLA SEMPLICITÀ

Tesla continua invece a usare la semplice riduzione fissa anche sulle sue auto, tutte capaci di più di 200 km/h. Ma come riesce a non montare il cambio su auto elettriche così veloci? La risposta è duplice: i suoi motori perfezionati raggiungono anche i 18.000 giri/minuto con una campo d’utilizzo estremamente ampio. Il secondo artificio è un doppio rapporto “criptico”: tutti i suoi modelli a trazione integrale esibiscono un rapporto di trasmissione diverso per i due motori. Alle basse velocità arriva più potenza dal motore posteriore ma all’aumentare dell’andatura interviene sempre di più quello anteriore. Per la Model S i rapporti sono 9,73 per l’asse posteriore e 9,34 per l’anteriore, che è quindi più “lungo”.

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