Gli ibridi paralleli e serie sono due architetture diverse per organizzare motore termico e motore elettrico in un’auto ibrida. Nello specifico, la distinzione viene fatta in base a come sono veicolati i flussi di energia. Anche se l’ibrido parallelo è il sistema più comune rispetto all’ibrido in serie.
Hai deciso di fare il grande passo: vuoi acquistare la tua prima autovettura ibrida. Però non hai idea di come orientarti e cosa scegliere in base alle tue esigenze in termini di sensazioni alla guida.
Ti hanno dato consigli e hai anche avuto modo di provare qualche veicolo. Ma hai intuito che non c’è una cultura consolidata e vuoi fare una scelta la più consapevole possibile: sei nel posto giusto.
In questo articolo dedicato alle tipologie auto ibride abbiamo già visto quali sono le tre grandi categorie di veicoli ibridi in base alla componente elettrica e quale scegliere in base all’uso.
Approfondiremo alcuni aspetti tecnici e ci concentreremo sulle differenze tra due paradigmi progettuali: l’ibrido in serie e l’ibrido in parallelo, facendo un particolare riferimento proprio alle differenze sulla sensazione di guida (parametro, d’altra parte, determinante nella scelta all’acquisto).
Cosa significa ibrido in parallelo?
Nell’idea di sistema ibrido in parallelo ci sono due flussi di energia che viaggiano, separatamente, in parallelo. C’è quello che viene dall’energia chimica del combustibile (in viola) che il motore termico trasforma in energia meccanica (in rosso) e che attraversa il cambio marce della vettura.
Cambio che fa da regolatore di coppia per far lavorare il motore termico in un range di giri non troppo ampio prima di essere trasmesso. Un secondo flusso viene dall’energia elettrica (in blu) immagazzinata in un accumulatore che trascina un motore elettrico collegato alle ruote.
Alle ruote, quindi, convergono due flussi distinti di energia che possono sommarsi. Poter sommare i due flussi di energia significa poter sommare la coppia (e quindi anche la potenza) dei due sistemi.
Questo è il classico schema del Mild Hybrid (MHEV), ma è anche adottato su molte Full Hybrid (FHEV) e su Plug-in Hybrid. Su Mild Hybrid il flusso di energia che viene dall’accumulatore di corrente è minimo e il motore non è abbastanza potente per trascinare da solo il veicolo.
Nelle Full Hybrid, invece, la presenza del flusso elettrico è molto più incisiva e le potenze (elettrica e termica) dei flussi sono dello stesso ordine di grandezza e possono funzionare insieme o essere alternative l’una all’altra (può funzionare solo uno dei due flussi). Idem per le Pug-in Hybrid.
Qui l’accumulatore di corrente è più grande perché l’energia elettrica viene dalla rete elettrica esterna al veicolo e il motore termico interviene se si è su strada e le batterie sono quasi scariche.
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Ibrido in serie, una definizione specifica
Nell’ibrido in seri, c’è un unico flusso di energia che viene trasmesso, dopo una serie di trasformazioni, alle ruote. A differenza dell’ibrido in parallelo, il motore non spinge le ruote. Ma carica, tramite un generatore, la batteria di trazione che fornisce da sola l’energia per muovere le ruote.
Questo schema non è adottabile sulle mild Hybrid, che non hanno motori elettrici abbastanza potenti da fare muovere da soli l’intero veicolo. È quindi un approccio progettuale possibile solo per veicoli Full Hybrid e Plug-in e in realtà una tecnologia già adottata per le locomotive.
Vantaggi e svantaggi delle diverse soluzioni
Se confrontiamo, possiamo fare alcune considerazioni. La possibilità di sommare le potenze nell’ibrido in parallelo consente al flusso elettrico di essere realizzato su un lungo range di potenze. Da qualche kW (nelle mild Hybrid) a diverse decine di kW nelle Full Hybrid e nelle Plug-in.
Il veicolo può raggiungere potenze ragguardevoli che può però mantenere per brevi tratti, fino a quando la batteria di trazione regge, con potenze termiche ed elettriche che sono ordinarie.
Al contrario, a parità di potenza massima alle ruote, l’ibrido in serie deve necessariamente essere dimensionato per gestire potenze elettriche del generatore e del motore molto più grandi, poiché sarà solo il motore elettrico a determinare la potenza massima trasmissibile alle ruote.
Ciò si traduce in costi di produzione più alti per la parte elettrica. Per l’ibrido in parallelo è più complessa la gestione software di tutta l’elettronica che deve stabilire, ad intervalli di centesimi di secondo, quanto debba essere l’apporto della linea elettrica e quale quello della linea termica.
L’ibrido in serie ha la peculiarità di non avere il cambio, e può fare a meno anche di altri organi della trasmissione quali semiassi, alberi e differenziali. E questo significa avere alcuni vantaggi:
- Minor peso per l’assenza dei vari componenti della trasmissione.
- Maggiore spazio disponibile.
- Funzionamento del motore termico solamente nel suo range di funzionamento ideale.
- Minore complessità e minori spese di manutenzione/riparazione.
L’ibrido in serie, inoltre, avendo la parte elettrica maggiorata rispetto alle potenze dell’ibrido in parallelo, può gestire potenze di ricarica durante la frenata rigenerativa più elevate. Quindi minori costi per manutenzione ai freni e minore energia dissipata in calore sui dischi freno.
Le sensazioni di guida dei due modelli
Ma veniamo alle sensazioni alla guida, che sono il motivo di questo post. Non prenderemo in considerazione le vetture Mild Hybrid. Perché la presenza della parte elettrica è difficilmente percepibile alla guida: sono vetture normali come le abbiamo conosciute fino a qualche anno fa.
Ci occupiamo qui di vetture semoventi con il solo motore elettrico. I costruttori di vetture ibride, pur adottando più soluzioni costruttive, hanno scelto di potere far funzionare il veicolo secondo uno schema il serie o in parallelo. Questo a seconda delle circostanze e delle condizioni di guida.
Quindi non esiste una distinzione netta tra le due architetture che vale sempre e in tutte le situazioni. Il motivo è essenzialmente uno: nei lunghi viaggi in autostrada non ha senso l’ibridazione.
Questo perché il motore termico lavora bene alle velocità costanti tipiche delle strade scorrevoli. Per cui la parte elettrica viene solitamente inibita, nei sistemi in parallelo. O, nei sistemi in serie, bypassata con una frizione che collega direttamente motore termico e ruote, vedi l’ibrido HONDA.
La parte ibrida viene impiegata nei percorsi misti e cittadini per recuperare energia nel corso della frenata. Ed è nei percorsi misti e cittadini che si può apprezzare la differenza in termini di sensazioni di guida del conducente tra un veicolo con architettura in serie e uno in parallelo.
Differenza tra le due soluzioni in sintesi
Un veicolo con architettura in parallelo darà sensazioni di guida più vicine ai veicoli tradizionali, con vuoti durante le cambiate, con il suono del motore termico coerente con le fasi di accelerazione. E potenze massime che rendono entusiasmante la guida ai conducenti con sensibilità più sportiva.
Un veicolo con architettura in serie darà sensazioni di guida più vicine ai veicoli elettrici puri. Hai coppia costante in maniera fluida, risposta immediata e proporzionale ai comandi dell’acceleratore. Ma anche incoerenza tra la potenza richiesta alle ruote e il rumore del motore termico.
Si perde la sensazione di controllo dell’auto. Il motore termico potrebbe funzionare quando il veicolo è fermo e farlo non proprio con discrezione. Per ricaricare le batterie con efficienza, il regime di rotazione e il carico assorbito dal generatore sono alti. Questi fattori lo rendono rumoroso.
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Ibrido in serie o ibrido in parallelo: quale scegliere?
Ora scegliamo la tua nuova auto ibrida. Se sei abituato alla guida dei veicoli tradizionali e tieni alla sensazione di controllo del motore termico devi scegliere un veicolo con architettura in parallelo.
Se, invece, sei proiettato appieno nel futuro e ti piace l’idea della mobilità elettrica, magari avendo la possibilità di ricaricare dalla rete domestica, l’ibrido in serie è la tua strada. Sei d’accordo?
