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Il motore elettrico è molto versatile
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La coppia è al massimo già da subito
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Il cambio aiuta il motore termico
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Qualche EV dispone di più marce

Auto elettriche: hanno il cambio o no?

Le auto elettriche dispongono del cambio di velocità? Si muovono esattamente come un’auto con il cambio automatico, ma questo come avviene dal punto di vista tecnico? Ecco tutto quello che c'è da sapere sull’argomento.

La Porsche Taycan è una delle poche auto elettriche di produzione attuale a essere equipaggiata con cambio di velocità, ancorché a soli due rapporti.

Il motore elettrico è molto versatile

La particolare erogazione di coppia e potenza del motore elettrico rendono di fatto inutile nelle comuni berline EV il cambio di velocità. Il selettore (nella foto quello della Nissan Leaf) ricorda però quello delle vetture equipaggiate con cambio automatico.

Dopo un minuto o due all'interno di un'auto elettrica, probabilmente noterete un selettore di marcia da qualche parte nell’abitacolo, simile a quelli di molte auto con cambio automatico. Ma, invece di utilizzare un cambio a più velocità, come quello che si trova in un'auto a benzina o Diesel, quasi tutte le auto elettriche, dalla Fiat 500 fino all'ammiraglia Mercedes EQS, hanno una sola marcia.

Ci sono molte ragioni per cui le auto elettriche hanno una sola marcia. Il primo è che i motori elettrici ruotano (o "girano") più velocemente in modo significativo rispetto ai motori a combustione interna.

Un moderno motore elettrico per autotrazione può arrivare fino a 20.000 giri/min, un regime rotazionale molto più alto del limite di 4.500-6.500 giri/min di una tipica auto da strada con motore termico.

La coppia è al massimo già da subito

La britannica GKN ha sviluppato una trasmissione finale a due rapporti specificamente per veicoli elettrici. Un simile gruppo trova si fatto la sua giustificazione solo su vetture ad elevate prestazioni e di alto costo, vista anche la sofisticazione e il prezzo dell'unità.

Inoltre, i motori elettrici sono efficienti dal punto di vista energetico lungo tutto il range dei loro regimi rotazionali.

Ciò significa che non offrono le loro prestazioni ottimali solo all'interno di una ristretta fascia di giri: infatti, le auto elettriche producono la coppia massima quasi istantaneamente a partire da zero giri, quindi non hanno un regime rotazionale specifico più adatto alla guida a bassa velocità o all'accelerazione.

Al contrario, il motivo per cui le auto Diesel e a benzina convenzionali hanno bisogno di un cambio con più marce è perché questi motori sono in grado di generare coppia e potenza utilizzabili solo all'interno di una fascia più o meno ristretta di regimi del motore.

Il cambio aiuta il motore termico

Sempre la GKN ha sviluppato una trasmissione finale specifica per vetture con motopropulsori ibridi: in questo caso il secondo rapporto serve per non rischiare di far superare all'unità elettrica il regime rotazionale massimo consentito in discesa o sotto la spinta dell'unità termica. 

I rapporti di trasmissione variabili aiutano i motori convenzionali a rimanere all'interno di quella "fascia di potenza" alle diverse velocità stradali. Ecco perché un'auto a benzina accelererà velocemente fino a 30 chilometri all'ora in prima marcia, ma non andrà poi molto più veloce senza superare il limite di giri consigliato per il motore, visualizzato sul contagiri dalla classica zona rossa. Per lo stesso motivo, non è facile né consigliabile ripartire in sesta marcia dopo uno stop o a un semaforo: questo rapporto è progettato per muoversi a velocità molto più elevate e non per le partenze da fermo.

Le auto elettriche invece possono partire da fermo e raggiungere la velocità massima nella prima e unica marcia di cui dispongono, con pochi o nessun compromesso nella guida a bassa velocità o nell'usabilità.

Tutto quello che gli ingegneri devono fare è scegliere un rapporto di trasmissione che raggiunga un buon equilibrio tra accelerazione e velocità massima. Scegliendo un rapporto troppo corto il motore accelererà molto velocemente, ma potrebbe essere poi essere obbligato a una velocità massima limitata. Al contrario, scegliendo un rapporto troppo lungo, la trasmissione può essere ottimale per gli spostamenti ad alta velocità, ma l'accelerazione potrebbe risentirne.

Qualche EV dispone di più marce

La trasmissione finale a due rapporti per il motore elettrico presenta vantaggi soprattutto ne caso di vetture ibride ad elevate prestazioni, come per esempio la BMW i8.

Comunque, nonostante quanto enunciato sopra, alcune auto elettriche, come la Porsche Taycan, hanno un cambio a più velocità. Inoltre, alcuni team che gareggiano nella serie di gare di monoposto elettriche di Formula E hanno in passato equipaggiato con cambi a due o tre rapporti le loro auto.

Sebbene queste auto siano limitate a una potenza massima di 170 kW, la velocità alla quale riescono a raggiungere il regime al quale sviluppano questa potenza è cruciale e per questo alcuni team, come Audi per esempio, hanno inizialmente utilizzato auto con un cambio a tre velocità. L'aggiunta di un cambio aiutava la vettura a raggiungere la massima potenza leggermente più velocemente. Tuttavia, più di recente, il team ha optato per un sistema di trasmissione con una singola marcia ad alta efficienza.

Per le auto stradali, la società di ingegneria GKN Driveline ha introdotto una trasmissione elettrica "eTwinsterX" a due velocità. In termini semplici, l'aggiunta di una seconda marcia consente una migliore accelerazione e una velocità massima più elevata rispetto ai gruppi motopropulsori elettrici con una singola marcia: in accelerazione a bassa velocità, il veicolo elettrico utilizza la prima marcia, prendendo velocità più in fretta. Quando poi si viaggia ad alta velocità in modo costante, l'auto passa automaticamente alla seconda marcia, per una migliore efficienza ad alta velocità e una maggiore velocità massima. Questo è il tipo di configurazione utilizzata nella BMW i8, che è un'auto ibrida-elettrica più focalizzata sulle prestazioni.

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