Negli ultimi anni, il mondo dell’automobile ha vissuto una trasformazione profonda, spinto dalla crescente attenzione verso l’ambiente, il risparmio energetico e l’innovazione tecnologica. In questo contesto, le auto ibride si sono imposte come una delle soluzioni più promettenti per conciliare la mobilità quotidiana con una maggiore sostenibilità. Ma cosa significa auto ibrida? Dietro questo termine si cela una tecnologia che combina due fonti di energia, solitamente un motore termico e uno elettrico, per ottimizzare consumi, ridurre le emissioni e offrire un’esperienza di guida più efficiente. Comprendere il funzionamento non è solo utile per chi sta valutando l’acquisto di un nuovo veicolo, ma è anche un passo fondamentale per chi vuole orientarsi in un futuro sempre più attento alla sostenibilità.

Tipologie di auto ibride

Di auto ibride ne esistono vari tipi, che si differenziano in base ad alcune caratteristiche come le dimensioni e la potenza del pacco batteria. È possibile distinguere:

• mild hybrid;
• full hybrid;
• plug-in hybrid.

Mild Hybrid (MHEV)

A livello tecnico, un sistema mild hybrid si fonda sull’integrazione di un motore elettrico di dimensioni contenute, spesso identificato come alternatore/generatore reversibile (BSG o ISG), il quale è collegato all’albero motore attraverso una cinghia. Questo motore elettrico svolge una duplice funzione, agendo sia come motorino di avviamento potenziato, sia come generatore. Quest’ultimo è tipicamente un motore sincrono a magneti permanenti, capace di erogare una potenza limitata, generalmente compresa tra i 10 e i 20 kW, e una coppia modesta.

La sua principale finalità non è la trazione autonoma del veicolo, bensì fornire assistenza al motore termico. L’energia necessaria è immagazzinata in una batteria di dimensioni ridotte, con una capacità usualmente tra 0.2 e 1 kWh e un voltaggio di 48V. Questa accumula l’energia recuperata durante le fasi di frenata e decelerazione, attraverso il processo di frenata rigenerativa, per poi essere successivamente rilasciata a supporto dell’endotermico nelle fasi di accelerazione. Ciò riduce il carico sul motore a combustione interna e il miglioramento dell’efficienza complessiva e delle emissioni.

Un convertitore DC-DC svolge un ruolo cruciale nella gestione del flusso di energia tra la batteria a voltaggio più elevato e il sistema elettrico standard a 12V del veicolo. Alcuni sistemi MHEV possono anche implementare una funzione di “veleggiamento”, durante la quale il motore termico si spegne temporaneamente quando il conducente rilascia il pedale dell’acceleratore, sfruttando l’inerzia del veicolo, con il sistema elettrico pronto a riavviare il motore termico in modo rapido e fluido quando necessario.

Full Hybrid (HEV)

Le auto full hybrid presentano un’architettura tecnica più complessa, caratterizzata dalla presenza di un motore elettrico più potente e di una batteria con una capacità maggiore rispetto ai sistemi mild hybrid. Questa configurazione avanzata consente al veicolo di operare per brevi tratti in modalità di trazione esclusivamente elettrica. I motori elettrici impiegati in questi sistemi sono più performanti, con potenze che tipicamente variano tra i 30 e i 100 kW o anche superiori, e sono spesso di tipo sincrono a magneti permanenti o a induzione.

A seconda della specifica configurazione del veicolo, possono essere presenti uno o più propulsori elettrici, con uno dedicato alla trazione e un altro che funge da generatore. La batteria ha una capacità maggiore rispetto alle precedenti, solitamente compresa tra 1 e 3 kWh, e utilizza tecnologie come il nichel-metallo idruro (NiMH) o gli ioni di litio. Questa maggiore capacità permette di immagazzinare una quantità di energia sufficiente per brevi periodi di guida in modalità puramente elettrica. Un generatore dedicato, collegato al motore termico, sfrutta la frenata rigenerativa.

La trasmissione di potenza in questi veicoli spesso avviene tramite trasmissioni a variazione continua (CVT) o sistemi epicicloidali, come il sistema Toyota Hybrid Synergy Drive, i quali permettono una gestione fluida ed efficiente della potenza erogata sia dal motore termico che da quello elettrico. Un elemento centrale è rappresentato dalla centralina di controllo ibrido (HCU), un’unità elettronica che gestisce in tempo reale l’interazione tra i motori, il processo di carica e scarica della batteria, e la distribuzione della coppia motrice alle ruote, con l’obiettivo primario di ottimizzare l’efficienza complessiva e le prestazioni del veicolo.

Plug-in Hybrid (PHEV)

Le auto plug-in hybrid rappresentano un’evoluzione ulteriore dell’ibridizzazione, integrando motori elettrici ancora più potenti e batterie con una capacità significativamente maggiore, che possono essere ricaricate anche attraverso una fonte di alimentazione esterna. I motori elettrici presenti in questi veicoli spesso superano in potenza quelli delle full hybrid, raggiungendo o superando anche gli 80-150 kW, consentendo una trazione elettrica più performante e con un’autonomia estesa.

Le batterie impiegate nelle PHEV hanno capacità variabili, che possono spaziare dagli 8 kWh fino a oltre 20 kWh, e utilizzano prevalentemente la tecnologia agli ioni di litio. Questa elevata capacità permette di percorrere distanze considerevoli in modalità completamente elettrica, spesso superando i 50-100 km con una singola carica. Un componente fondamentale è il sistema di ricarica integrato, che permette di ricaricare la batteria collegando l’auto a diverse fonti esterne, come una presa domestica standard, una wallbox o una colonnina di ricarica pubblica in corrente alternata (AC). Alcuni modelli avanzati possono supportare anche la ricarica rapida in corrente continua (DC), riducendo significativamente i tempi di ricarica.

La gestione termica della batteria riveste un’importanza cruciale, con sistemi sofisticati di raffreddamento e riscaldamento progettati per mantenere la stessa all’interno della sua temperatura operativa ottimale, garantendone così la durata e le prestazioni nel tempo. Le PHEV offrono tipicamente diverse modalità di guida selezionabili dal conducente, come la modalità solo elettrica, quella ibrida automatica, quella di mantenimento della carica della batteria o di ricarica della batteria tramite il motore termico. Queste modalità consentono di massimizzare l’efficienza del veicolo in base alle specifiche esigenze di guida e alle condizioni del momento.

Come funziona

Nello descrivere le varie tipologie, è stato già accennato il funzionamento di ognuna di esse. In generale, quindi, un’auto ibrida prevede sull’integrazione sinergica di almeno due fonti di energia. Un sofisticato sistema di controllo elettronico gestisce il flusso di potenza tra questi componenti in base alle condizioni di guida e alle richieste del conducente.

In fase di accelerazione e ripresa, il motore elettrico può fornire una spinta aggiuntiva al motore termico, migliorando le prestazioni e riducendo il consumo di carburante. In alcune situazioni, come a basse velocità o in fase di manovra (soprattutto nelle full e plug-in hybrid), l’auto può viaggiare utilizzando esclusivamente l’energia elettrica, con zero emissioni locali.

Durante la frenata e la decelerazione, il sistema ibrido ricarica le batterie. Invece di dissipare l’energia cinetica sotto forma di calore attraverso i freni tradizionali, il motore elettrico funziona come un generatore, convertendo l’energia del movimento in elettrica che viene immagazzinata nella batteria. Questo riduce anche l’usura dei freni.

Il sistema di gestione dell’energia monitora costantemente lo stato della batteria e le richieste di potenza, decidendo automaticamente quale motore utilizzare o se combinarli per ottenere la massima efficienza e le migliori prestazioni possibili. Nelle plug-in hybrid, la possibilità di ricaricare la batteria esternamente offre un ulteriore livello di flessibilità e la possibilità di effettuare la maggior parte dei tragitti quotidiani in modalità elettrica, con notevoli vantaggi in termini di costi di esercizio e impatto ambientale.