Dentro l'Hybrid 4 del gruppo PSA

Questo gruppo meccanico ingloba una riduzione a ingranaggi ed un meccanismo di innesto per il motore elettrico

Le nuove auto hanno componenti che, anche se non nuovi in assoluto, sono specificamente studiati per loro. Vediamo più in dettaglio il riduttore usato dal sistema Hybrid 4 del gruppo PSA.

Il gruppo in questione ingloba il riduttore a ingranaggi, il differenziale e una frizione (o meglio, un innesto) a comando elettromeccanico. Il produttore è GKN Driveline, una multinazionale molto attiva nel settore delle trasmissioni ma con forti interessi anche nel campo dei materiali sinterizzati e nell'aerospaziale.

Un fornitore più che qualificato, quindi, in grado di produrre sistemi completi per tutti i player del combattutissimo settore automotive: secondo le informazioni rilasciate da GKN oltre il 60 % delle novità presentate nello scorso Salone di Parigi erano equipaggiate con componenti del Gruppo.

Questo sistema è stato studiato specificatamente per un impiego innovativo: si tratta infatti di una parte importante del sistema Hybrid 4, che equipaggerà diverse vetture del gruppo PSA. La prima applicazione che verrà immessa sul mercato, nella primavera del prossimo anno, è la Peugeot 3008 Hybrid 4, già presentata su Autoblog anche dal punto di vista tecnico, e altre ne seguiranno.

Ricordiamo come lo schema Hybrid 4 sia un ibrido parallelo che prevede una precisa suddivisione - non soltanto dei ruoli – fra il motore termico e quello elettrico. Essi infatti si spartiscono, per così dire, anche gli assali: al Diesel va quello anteriore mentre l'elettrico agisce sulle ruote posteriori.

La sospensione posteriore della 3008 HYbrid 4: in verde il gruppo motore-trasmissione elettrica

Uno schema abbastanza nuovo, che rinuncia a qualsiasi collegamento meccanico fra i due propulsori in favore di una gestione totalmente elettronica e che permette anche l'uso in modalità ZEV (Zero Emissions Vehicle) completamente elettrica e l'implementazione della trazione integrale e di quella ibrida, con l'elettrico che interviene se e quando serve.

Il gruppo GKN è evidenziato in questo schema

Il compito probabilmente più importante è quello di disconnettere il motore elettrico quando non è in funzione, in modo da non trascinarlo a spese di quello termico. Questo “parassitismo” è invece ben accetto e, anzi, desiderato durante i rallentamenti e le frenate, quando la rotazione passiva del motore elettrico permette di generare energia utile per ricaricare le batterie.

Il gruppo GKN ha uno speciale innesto a “dente di cane” (Dog Tooth Clutch, che corrisponde grossomodo ai nostri “innesti frontali”) che permette di collegare o scollegare velocemente il motore elettrico a seconda delle necessità. Questa connessione sfrutta l'esperienza che il produttore ha maturato nello sviluppo di differenziali bloccabili per tutti gli impieghi.

Nello spaccato si vede l'innesto e l'elettromagnete di azionamento

Il disinnesto del motore elettrico, un Bosch sincrono a magneti permanenti, è necessario anche per controllarne il regime di rotazione. Le velocità consentite dal motore Diesel ed il rapporto di riduzione fisso porterebbero infatti al superamento dei pur elevati (i motori elettrici, con i loro organi interni ben bilanciati che si muovono di puro moto rotatorio, possono girare molto in “alto”) regimi massimi ammessi. La soglia di velocità oltre la quale il motore elettrico è comunque disconnesso è fissata a 120 km/h.

Al gruppo GKN non è però richiesto soltanto il puro inserimento/disinserimento del motore elettrico: l'operazione dev'essere infatti il più possibile soft e inavvertibile per i passeggeri. Per riuscire nell'operazione il motore elettrico deve essere prima portato al giusto regime: solo a questo punto l'innesto potrà avvenire, in un tempo minore di mezzo secondo.

L'elettronica di controllo del motore dovrà quindi conoscere la velocità del veicolo e, sempre che essa non sia superiore al consentito, pilotare il motore elettrico in modo che il suo regime corrisponda a questa velocità.

Questa "conoscenza" richiede perciò un sensore, tipicamente ad effetto Hall, che converte variazioni di campo magnetico in variazioni di tensione. Il suo principio di funzionamento lo rende però sensibile al campo generato dall'elettromagnete che aziona l'innesto, l'influsso del quale potrebbe alterare i dati.

I tecnici di GKN hanno risolto il problema con un modellamento preciso dei campi magnetici e ripetute prove volte a dimensionare correttamente il sensore e la bobina di azionamento. Anche il consumo energetico del meccanismo d'innesto dev'essere basso, per non vanificare, seppur parzialmente, i benefici della tecnologia ibrida.

Come spiegato da Robert Genway-Haden, Product Technology Director di GKN, quando avviene l'innesto si rileva un picco nell'assorbimento della corrente mentre il consumo per mantenere l'accoppiamento è molto ridotto. L'unità consente da trasmettere coppie fino a 1.500 Nm e potrà essere perciò usata anche con motori elettrici più prestanti.

GKN ha già lavorato, con Mazda e Nissan, a sistemi simili fin dal 2002 ma in condizioni molto diverse. I motori erano meno potenti (3 – 5 kW contro i 27 di quello dell'HYbrid 4), i rapporti di riduzione più alti, le velocità del veicolo all'atto dell'innesto/disinnesto più basse e si era usata una frizione in bagno d'olio.

Ultima annotazione: il gruppo è prodotto in Italia, nello stabilimento GKN di Brunico.

Il monovolume francese sar�  la prima auto ad usare il sistema ibrido del gruppo PSA

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