Quando si passa da un’auto tradizionale a una vettura ibrida o elettrica, una delle prime sensazioni che sorprendono è il comportamento dell’auto quando si solleva il piede dall’acceleratore.
La macchina rallenta. In alcuni casi lo fa in maniera piuttosto evidente, quasi come se qualcuno stesse premendo il freno. Ma non è necessariamente il freno tradizionale a disco a intervenire.
In quella fase può essere il motore elettrico stesso a rallentare il veicolo, trasformando una parte dell’energia cinetica in energia elettrica e restituendola alla batteria. È il principio alla base della frenata rigenerativa, una delle tecnologie più interessanti introdotte dalla diffusione dell’elettrificazione.
E non è soltanto una questione di autonomia. La frenata rigenerativa modifica il modo in cui il veicolo gestisce l’energia, influenza il comportamento dell’impianto frenante tradizionale e richiede anche un approccio diverso alla manutenzione.
Che cos’è esattamente la frenata rigenerativa?
Partiamo dalla cosa più importante: la frenata rigenerativa non è semplicemente un sistema che “ricarica la batteria quando freni”.
Il concetto è più interessante.
In un’automobile tradizionale, quando rallentiamo, l’energia cinetica accumulata dal veicolo viene principalmente trasformata in calore attraverso l’attrito tra pastiglie e dischi. In altre parole, l’energia utilizzata per portare l’auto in movimento viene in gran parte dissipata nell’ambiente.
In un veicolo elettrico o ibrido, invece, una parte di questa energia può essere recuperata.
Durante la decelerazione, il motore elettrico cambia funzione e lavora come generatore. Le ruote continuano a trascinarlo attraverso la trasmissione e il movimento meccanico viene convertito in energia elettrica, che viene inviata alla batteria ad alta tensione.
È un principio simile, per concetto, a quello di una dinamo: anziché consumare energia elettrica per produrre movimento, si sfrutta il movimento per produrre energia elettrica.
Naturalmente, non tutta l’energia può essere recuperata. Esistono inevitabili perdite e, quando serve una decelerazione più intensa, entrano in gioco anche i freni tradizionali.
Cosa succede quando si lascia l’acceleratore?
È proprio qui che molti automobilisti notano per la prima volta la differenza rispetto a un’auto con motore termico.
Su molte vetture elettriche e ibride, quando si rilascia l’acceleratore, il sistema può attivare automaticamente il recupero di energia.
Il motore elettrico genera una coppia contraria a quella che utilizzava per spingere la vettura e, attraverso questa resistenza, rallenta le ruote. Contemporaneamente produce energia elettrica che viene inviata alla batteria.
A seconda del modello, il conducente può poter scegliere tra diversi livelli di recupero, utilizzando per esempio le palette al volante o le modalità di guida disponibili. Alcune vetture arrivano a consentire una vera e propria guida “one pedal”, nella quale il rilascio dell’acceleratore produce una decelerazione significativa senza dover utilizzare continuamente il pedale del freno.
Non tutte le auto, però, reagiscono allo stesso modo: intensità della rigenerazione, possibilità di regolazione e modalità di intervento dipendono dalla tecnologia e dalle strategie adottate dal costruttore.
Frenata rigenerativa e freni tradizionali: chi fa cosa?
Qui è importante sfatare un equivoco.
La frenata rigenerativa non sostituisce completamente l’impianto frenante tradizionale.
I due sistemi collaborano.
Quando la decelerazione richiesta è contenuta, il motore elettrico può occuparsi di una parte consistente del rallentamento. Quando invece è necessario fermare rapidamente il veicolo o ottenere una forza frenante superiore a quella che il sistema elettrico può fornire, intervengono anche i freni ad attrito.
La gestione elettronica coordina i due sistemi cercando di ottenere la decelerazione richiesta dal conducente in maniera progressiva e sicura.
È una sorta di “staffetta” tecnologica: prima si cerca di recuperare energia, ma quando serve tutta la capacità frenante disponibile, il sistema tradizionale entra in gioco.
I sistemi di controllo tengono inoltre conto di parametri come velocità delle ruote, aderenza e condizioni operative, integrandosi con i sistemi elettronici di sicurezza del veicolo.
Quanta energia si riesce davvero a recuperare?
Qui bisogna essere prudenti con i numeri.
La frenata rigenerativa non trasforma ogni frenata in una ricarica significativa della batteria. L’energia recuperata dipende da numerosi fattori: velocità del veicolo, massa, pendenza, intensità della decelerazione, stato di carica della batteria, temperatura e caratteristiche del sistema.
Una cosa, però, è certa: recuperare una parte dell’energia che altrimenti sarebbe dissipata sotto forma di calore è energeticamente più vantaggioso che perderla completamente.
Il beneficio diventa particolarmente interessante nella guida caratterizzata da frequenti decelerazioni e ripartenze, come quella urbana. È proprio in questi scenari che il veicolo ha più occasioni di recuperare energia.
Perché la frenata rigenerativa riduce l’usura dei freni?
C’è un altro vantaggio concreto che interessa direttamente la manutenzione.
Se il motore elettrico riesce a svolgere una parte consistente del lavoro di decelerazione, pastiglie e dischi vengono utilizzati meno rispetto a quanto accadrebbe su un veicolo che affida ogni rallentamento all’attrito meccanico.
Questo può contribuire a prolungare la vita utile delle pastiglie e a ridurre la frequenza di alcuni interventi di manutenzione.
Ma attenzione: meno usura non significa assenza di manutenzione.
Ed è un punto sul quale vale la pena soffermarsi.
Un freno che lavora meno non è necessariamente un freno da dimenticare
Su un’auto elettrica o ibrida le pastiglie possono durare molto più a lungo, proprio perché una parte del lavoro viene svolta dal sistema rigenerativo.
Questo può creare un paradosso: il materiale d’attrito si consuma lentamente, ma il sistema frenante rimane comunque esposto a umidità, sporco e corrosione.
Per questo motivo controllare periodicamente dischi, pastiglie, pinze e relativo impianto rimane fondamentale anche quando il veicolo percorre molti chilometri senza richiedere una sostituzione delle pastiglie.
Una manutenzione corretta non si basa soltanto sul chilometraggio: deve considerare come lavora realmente il veicolo.
Cosa succede quando la batteria è quasi completamente carica?
Anche questo è un aspetto poco conosciuto.
La batteria non può continuare ad assorbire energia senza limiti. Quando raggiunge un livello di carica molto elevato, la capacità del sistema di recuperare energia durante la decelerazione può essere ridotta.
Di conseguenza, il comportamento dell’auto può cambiare: il conducente potrebbe percepire una minore decelerazione al rilascio dell’acceleratore rispetto a quella abituale e il sistema può affidarsi maggiormente ai freni tradizionali.
Lo stesso principio vale, con modalità differenti a seconda del veicolo, quando le condizioni della batteria o del sistema non consentono di recuperare tutta l’energia disponibile.
È uno dei motivi per cui non bisogna aspettarsi sempre la stessa risposta del pedale o dello stesso livello di rigenerazione.
La frenata rigenerativa cambia il modo di guidare?
Sì, soprattutto per chi arriva da un’auto tradizionale.
Con un po’ di esperienza si impara ad anticipare maggiormente il traffico e a sfruttare il rilascio dell’acceleratore per rallentare in maniera progressiva.
Questo può rendere la guida più fluida ed efficiente, soprattutto in città.
Ma c’è una regola che non cambia con l’elettrificazione: quando è necessario frenare, si frena.
La ricerca del massimo recupero energetico non deve mai prevalere sulla sicurezza. In presenza di un ostacolo improvviso, di un pedone, di una frenata d’emergenza o di una situazione di pericolo, il conducente deve utilizzare il pedale del freno e affidarsi all’intero sistema frenante della vettura.
La frenata rigenerativa è uno strumento di efficienza, non un sostituto delle regole della strada.
E sulle auto ibride?
Il principio è sostanzialmente lo stesso, ma l’architettura del veicolo può essere molto diversa.
Le vetture full hybrid, plug-in hybrid ed elettriche utilizzano sistemi di recupero dell’energia durante le decelerazioni, mentre anche alcune soluzioni mild hybrid possono recuperare energia, generalmente destinandola alla batteria di servizio e ai sistemi elettrici del veicolo.
Quello che cambia è soprattutto la quantità di energia recuperabile e il modo in cui questa viene successivamente utilizzata.
Una tecnologia da conoscere, non da temere
Per chi lavora sulla meccanica, la frenata rigenerativa rappresenta uno dei cambiamenti più interessanti portati dall’elettrificazione.
Non significa che la meccanica sia scomparsa. Al contrario: significa che meccanica, elettronica, software e alta tensione devono lavorare insieme.
Un problema di frenata su un’ibrida o un’elettrica non può essere affrontato guardando soltanto dischi e pastiglie. È necessario comprendere come il veicolo gestisce la coppia rigenerativa, come interagiscono i sistemi di controllo e quali condizioni impediscono o limitano il recupero. È questa integrazione che rende la diagnosi moderna diversa da quella di qualche anno fa.