La tecnologia Peugeot HYbrid4

Analizziamo come funziona la tecnologia ibrida Peugeot HYbrid4 che impiega un motore Diesel anzichè benzina

27 febbraio 2013 - 12:00

La Peugeot 508 RXH 2.0 HDi sottoposta al nostro test drive è dotata di doppia motorizzazione: diesel operante sull'avantreno ed elettrica al retrotreno. Il diesel è un 4 cilindri turbo, common rail di 1997 cc. di 120 kW (163 CV) a 3750 g/min e coppia max. di 300 Nm a 1750 g/min. Il motore elettrico, alloggiato posteriormente, è un sincrono a magneti permanenti di 20 kW (27 CV) con picco di potenza di 27 kW (37 CV) e coppia di 100 Nm (200 Nm di picco). La potenza max. complessiva è dunque di 147 kW (200 CV), mentre l'accelerazione 0-100 in 8,8 sec., Km da fermo in 29,9 sec (solo con guidatore). I consumi dichiarati sono particolarmente bassi: 4,2 l/100 Km nel ciclo urbano, 4,0 l/100 km nell'extraurbano, 4,1 (24,3 Km/l) nel ciclo misto. Le emissioni di CO2 sono di 107 g/Km. L'autonomia max. dichiarata in modalità elettrica è di 4,5 Km (max. 60 Km/h).

LA FUNZIONE “BOOST” – Il motore elettrico subentra al termico nelle fasi di minore rendimento, soprattutto nelle partenze o nella guida a bassa velocità, o ancora in fase di decelerazione (recupero dell'energia). Queste situazioni corrispondono agli utilizzi nella guida urbana. I due motori possono anche funzionare insieme in alcune condizioni di marcia (funzione “boost” in caso di accelerazioni decise, ad esempio durante il superamento di un veicolo). Le prestazioni dei veicoli ibridi sono paragonabili, in linea teorica, a quelle ottenute con un unico motore termico di cilindrata superiore e rappresentano una tecnologia alternativa in termini di risparmio dei consumi e delle emissioni di CO2 (secondo il costruttore, dell'ordine del 35% in meno, nel ciclo misto a parità di prestazioni).

MOTORE ELETTRICO DIETRO – Con l'impostazione prescelta sulla 508 RXH è stata raggiunta una tappa fondamentale: posizionare il motore elettrico e le relative periferiche (elettronica di potenza) nel retro del veicolo. Con questa soluzione si ottengono vantaggi decisivi, sia sotto il profilo delle prestazioni offerte, sia dal punto di vista del modello economico e industriale del progetto. Questa configurazione particolare assicura la motricità delle quattro ruote non in modo permanente e con la trazione anteriore e posteriore del tutto indipendenti.

GESTIONE “BY WIRE” – Dal momento che tutto è gestito elettronicamente (“by wire“), quindi senza collegamenti meccanici tra anteriore e posteriore, l'insieme ha caratteristiche innovative rispetto a un sistema classico di trasmissione integrale: non ci sono vincoli architettonici che impattano sul volume e sulla conformazione dell'abitacolo (abitabilità salvaguardata). L'architettura HYbrid4 è realizzata grazie a un modulo posteriore semplice e compatto, che comprende il motore elettrico, le sue periferiche, nonché il retrotreno e le sospensioni. Il modulo posteriore viene poi sfruttato grazie alla possibilità tecnica di “rendere trasversale” la tecnologia HYbrid4 in vari segmenti, su diverse silhouette, a prescindere dalla motorizzazione termica adottata. Il costo della tecnologia ibrida diventa così più abbordabile per la clientela, se paragonato a quello di veicoli dotati di una potenza e una motricità simili, tenuto conto dell'insieme di prestazioni che, in più, essa può offrire. Il modulo posteriore della tecnologia HYbrid4 comprende anche un retrotreno a bracci multipli (multilink), garanzia della massima efficacia stradale possibile, il che rende questa soluzione razionalmente applicabile a veicoli di gamma media o alta.

QUATTRO MODALITA' DI GUIDA – Da un punto di vista funzionale, tramite la manopola selezionatrice posta sulla consolle centrale, il guidatore può scegliere tra 4 modalità diverse:

  • modalità “Auto” in cui l'elettronica gestisce automaticamente tutto il sistema,
  • modalità “ZEV” (Veicolo a emissioni zero) che attiva l'utilizzo elettrico esteso. Quando le batterie ad alta tensione sono sufficientemente cariche, il ricorso al termico è riservato solo alle fasi di maggiore accelerazione. Data la potenza modesta del motore elettrico e la limitata autonomia delle batterie, questa modalità funziona fino a 60 km/h per un max. di 4,5 Km teorici con batterie ben cariche. L'automobilista potrà soprattutto adottare questa modalità per una partenza o un arrivo silenzioso;
  • modalità 4 ruote motrici (4WD): i due motori funzionano contemporaneamente; in questo caso le ruote posteriore sono mosse dell'elettrico e quelle anteriori dal termico. L'HYbrid4 offre peraltro, a bassa velocità, caratteristiche da veicolo fuoristrada equivalenti a quelle di un SUV;
  • modalità “Sport”: con modalità di selezione delle marce più rapide a regimi del motore più alti rispetto al modo normale, per una guida più sportiva.

DETTAGLI DELLE TECNOLOGIE DELL'HYBRID 4 – Il Motore termico 2.0 HDi FAP®120 kW (163 CV), sviluppa, come detto in precedenza, una potenza massima di 120 kW a 3750 g/min e una coppia massima di 300 Nm a 1750 g/min. Per ottenere tali prestazioni, utilizza una camera di combustione di nuova generazione, di tipo ECCS (Extreme Conventional Combustion System), un turbocompressore a geometria variabile a bassa inerzia, una pompa ad alta pressione che consente di raggiungere 2000 bar nel common rail, e iniettori a solenoide a otto fori. Il propulsore è ovviamente abbinato al Filtro antiparticolato (FAP®), di tipo octosquare di 3^ generazione (sostituzione a 240 mila Km) con additivo Eolys (ripristinabile dopo 120 mila km).

CAMBIO ROBOTIZZATO A SEI MARCE (BMP6) – La trasmissione associata al motore termico è un cambio robotizzato a 6 marce. La sua gestione elettronica permette, in modo automatico, di ridurre i consumi rispetto a un cambio manuale classico. Inoltre, offre la possibilità di scegliere, in qualsiasi momento, la modalità di inserimento delle marce, automatica o manuale, con la leva cambio o mediante le 2 palette dietro il volante. Il funzionamento del cambio BMP6 ben si adatta con la tecnologia HYbrid4 perché il motore elettrico posteriore si attiva durante la selezione delle marce. Ciò consente di effettuare i cambi di marcia in modo più dolce, per un confort di funzionamento ottimale. Durante il nostro test abbiamo rilevato tuttavia qualche incertezza a bassa velocità e talvolta cambi di marcia a regimi troppo elevati, quando non necessari.

IL SISTEMA STOP&START – Questo sistema (disattivabile tramite pulsante posto all'interno di un cassettino sotto il cruscotto) permette di mettere il motore termico in stand-by nelle fasi di arresto (a un semaforo, a uno stop, negli ingorghi) o di guida del veicolo in modo elettrico. Il sistema permette anche di riavviare istantaneamente il motore termico, quando è necessario. Questo Stop & Start “ad alta tensione”, che beneficia di una potenza di 8 kW, può fornire l'elettricità necessaria al funzionamento del motore elettrico in tutte le circostanze, se necessario (modalità 4 ruote motrici).

IL RETROTRENO – Per garantire prestazioni dinamiche adeguate in tema di comportamento su strada, il modulo posteriore, trasferibile su numerose piattaforme, si compone di un retrotreno a bracci multipli, al centro del quale sono ubicati il motore elettrico e il suo riduttore. Il retrotreno a bracci multipli è stato sviluppato grazie a tutto il know-how di Peugeot in questo settore, dato che questa tecnologia è impiegata soprattutto sulla 407. Il motore elettrico di tipo sincrono a magneti permanenti, è montato nel retro della vettura. Sviluppa in continuo una potenza di 20 kW (27 CV), con un picco istantaneo di 27 kW (37 CV). Genera una coppia in continuo di 100 Nm, che salgono a 200 Nm nella fase di picco.

IL POWER TRAIN MANAGEMENT UNIT – Il PTMU è un supervisore elettronico che gestisce automaticamente, e in modo completamente trasparente per il guidatore, i diversi modi di funzionamento dei due motori, termico ed elettrico, per privilegiare i consumi. L'elettronica di potenza funge da invertitore e da convertitore. L'invertitore agisce sulla coppia del motore elettrico regolando la corrente proveniente dal gruppo batterie ad alta tensione. Questo funziona in una gamma di tensione compresa tra 150 e 270 Volt. Il convertitore assicura la conversione del gruppo batterie da 200 V a 12 V per alimentare la rete di bordo. Sull'HYbrid4, questi elementi sono estremamente compatti per integrarli in modo ottimale nel veicolo.

BATTERIE AD ALTA TENSIONE – Le batterie di tipo Ni-MH (Nickel Metallo Idruro) sono posizionate sotto la soglia del vano di carico, in prossimità del motore elettrico. Questo gruppo ad alta tensione si aggiunge alla batteria classica da 12 V, posizionata sotto il cofano anteriore, che continua ad assicurare le sue funzioni abituali. Un sistema di recupero dell'energia (il motore elettrico posteriore diventa un generatore) permette, nelle fasi di decelerazione (rilascio del pedale dell'acceleratore e frenata), di trasformare l'energia cinetica in energia elettrica per ricaricare le batterie Ni-MH. Il recupero consente dunque di utilizzare un'energia “gratuita” e di ridurre i consumi in eguale misura. Lo schermo da 7'' a colori multifunzione, informa in tempo reale il guidatore sullo stato di funzionamento della catena di trasmissione ibrida. Indica anche, per un dato percorso, il tempo di funzionamento nelle varie modalità. Alcuni dati tecnici: batteria alta tensione Nickel Metallo Idruro, tensione 200 V, capacità 5,5 Ah; convertitore da 200 V a 12 V per assicurare l'alimentazione della rete di bordo in modalità ZEV; invertitore, gamma di tensione da 150 a 270 V, raffreddamento a liquido. 

I FORNITORI – Per sviluppare la sua tecnologia HYbrid4, il Gruppo PSA Peugeot Citroën ha collaborato con i fornitori che disponevano del migliore know-how in ogni settore di competenza. In base alle specificità tecniche del costruttore, Bosch fornisce la sua esperienza per quanto riguarda il motore elettrico, l'elettronica di potenza, l'alternatore ad alta tensione e altri sistemi che gestiscono il dialogo tra questi componenti e il sistema di frenata e di correzione della traiettoria (ABS e ESP). Alla stessa stregua, SANYO apporta tutta la sua conoscenza nel campo delle batterie ad alta tensione Ni-MH.

CONSIDERAZIONI – In modalità solo elettrica (ZEV) abbiamo rilevato un'autonomia di circa 2 km a velocità molto bassa. I consumi medi reali da noi ottenuti nel corso della prova (percorsi urbani+extraurbani) si sono stabilizzati sui 15 Km/litro, valore appena accettabile ma anche alla portata di molte altre berline o sw diesel non ibride di pari segmento. Ma soprattutto, i consumi reali nell'uso di tutti i giorni risultano spesso assai lontani da quelli dichiarati (ottenuti in sede di omologazione con procedure irreali). Ciò dimostra che la tecnologia micro-ibrida è vantaggiosa, ai fini della riduzioni dei consumi (e quindi delle emissioni di CO2, obiettivo finale imposto dalle normative UE), solo a velocità molto basse e nelle particolari modalità previste dalle prove di consumo europee. D'altra parte, le Case costruttrici hanno l'esigenza di abbassare, per legge, i valori medi di emissioni di CO2, (pena il pagamento di multe molto pesanti), e il ricorso all'ibrido (con i relativi “bonus” ad esso collegati) è uno degli escamotage tecnici adottati. Noi restiamo fermamente convinti che operando esclusivamente sullo sviluppo dei rendimenti dei motori termici, sull'aerodinamica e sui pesi, si possano ottenere analoghi risultati se non migliori, a costi nettamente inferiori. Nel contempo, ormai ci sembra improrogabile la necessità di modificare le procedure UE di rilevamento dei consumi, onde renderle più realistiche e confrontabili con le normali situazioni di utilizzo pratico delle vetture.

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