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03/05/2018
L'elettrica diventa "facile" con l'eaxle gkn

Dal motore alle ruote

 

I veicoli elettrici sembrano avvicinarsi sempre di più e i fornitori si adeguano. GKN, per esempio, presenta eAxle, un assale elettrico facilmente integrabile nelle automobili

Nicodemo Angì

È difficile da credere ma alla fine dell’800 le automobili elettriche erano più diffuse di quelle con motore a scoppio. Negli Stati Uniti, per esempio, queste vetture erano apprezzate perché meno rumorose e fumose; l’assenza dell’avviamento a manovella rendeva poi le auto elettriche particolarmente gradite alle signore. Un altro fattore di vantaggio, che oggi sembra incredibile, era una maggior facilità nel procurarsi il “carburante”: la capillare rete di distributori dei nostri giorni non era, all’epoca, neanche lontanamente immaginabile. La scoperta di grandi giacimenti petroliferi nel Texas ha però ribaltato la situazione e ha aumentato la praticità dei veicoli con motore a scoppio, che hanno condannato quelli elettrici all’irrilevanza, almeno nel trasporto su gomma. La storia recente è sotto gli occhi di tutti: la statunitense Tesla ha rotto il ghiaccio con la Roadster del 2008 (una sportiva a 2 posti sviluppata a partire dalla Lotus Elise) e ha poi proseguito con auto costose e dalla lunga autonomia.

 

Componenti con la “scossa”

Oggi nulla vieta di pensare che una volta che l'industria abbia deciso di convertirsi all’elettrico, complici le sempre più severe normative sulle emissioni, la scarsità delle colonnine per la ricarica potrebbe essere superata (come accadde ai distributori di carburante un secolo fa) e “l’ansia d’autonomia“ diventare un ricordo.

I progetti e gli annunci delle Case si susseguono incessanti in questa direzione e anche produttori di componenti si stanno preparando per la rivoluzione elettrica, che sembra già nelle cose.

Un esempio di questa tendenza è rappresentato da GKN, storica industria siderurgica inglese che si è convertita ai componenti automotive già negli anni ‘60. Il noto fornitore continua a guardare avanti: già negli anni ‘80 ha diversificato nell’aerospaziale e oggi guarda con interesse all’elettrico.

La sua soluzione eAxle è infatti molto innovativa e promette un ampio ventaglio di versioni e applicazioni. Si tratta di una compatta unità che integra il motore elettrico, il gruppo riduzione finale-differenziale e i semiassi. In pratica per avere un powertrain elettrico basta aggiungere la batteria e l’elettronica di gestione del motore; il blocco motore-trasmissione, poi, occupa un volume contenuto e non dovrebbe essere difficile da sistemare nella scocca. GKN ha creato un design che mette sullo stesso asse il motore e uno degli alberi di uscita del differenziale, un’architettura che permette ingombri coincidenti con quelli del motore elettrico o di poco superiori.

Una prima versione dell’eAxle è già impiegata nella BMW Serie 2 Active Tourer e nella motorizzazione ibrida Volvo T8 Twin Engine e permette di implementare una trazione integrale senza l’ingombrante albero di trasmissione. Le ruote posteriori sono infatti collegate esclusivamente al motore elettrico in grado di fornire 65 kW/88 CV con 240 Nm di coppia. Il propulsore raggiunge i 13.000 giri/minuto (non c’è da stupirsene, dato che ha solo parti rotanti perfettamente bilanciate) e un “allungo” così imponente permette l’uso di una semplice riduzione di ingranaggi a rapporto fisso, pari a 10:1.

 

Il Taxi che fuma poco

La soluzione è molto efficiente (GKN dichiara un rendimento interno pari al 97,5%) e un giunto elettromagnetico evita di trascinare il motore quando non serve; l’ingombro è paragonabile a quello del modulo della trazione posteriore convenzionale della Volvo XC 90.

La versatilità dell’eAxle è dimostrata da un’altra applicazione, molto diversa da quella di Volvo: si tratta infatti di motorizzare il sostituto del classico e glorioso taxi londinese.

L’architettura del TX eCity è ottimizzata in funzione dell’impiego nel traffico urbano e prevede che l’eAxle sia il propulsore principale: alla luce di questa specifica si è usata una prestante unità da 120 kW/163 CV. Le batterie non sono grandissime e, per evitare le improduttive soste per ricaricarle, si è scelta la soluzione che prevede un range extender. Si tratta di un piccolo motore a benzina, sistemato anteriormente, che serve solamente per caricare le batterie. La sua potenza può essere piccola (quello della BMW i3x, per esempio, ha 28 kW) perché il motore principale funziona al massimo molto raramente e, quando ciò avviene, ci pensa il pacco batterie ad alimentarlo. Gli accumulatori al Litio permettono comunque un’autonomia di circa 130 km a zero emissioni ma il recupero di energia in frenata, usato di frequente in città, potrebbe ritoccare verso l’alto questo valore; il range extender permette un’autonomia totale fino a 600 km. La produzione del Black Cab del terzo millennio è già iniziata nei pressi di Coventry. Questo veicolo soddisfa i nuovi e severi requisiti stabiliti da Transport for London e che prevedono un‘autonomia di 48 km emissioni zero e l’emissione di 50 grammi di CO2/km al massimo.

 

Alte prestazioni elettriche

Le potenzialità dell’eAxle non finiscono però qui, dato che la versione eTwinsterX include non soltanto un differenziale che implementa nativamente il torque vectoring, ma anche un cambio di velocità a 2 rapporti.

Il torque vectoring rende il differenziale capace di gestire la coppia di trazione e inviarla nella giusta quantità a ogni singola ruota, una possibilità che migliora la guidabilità in tutte le condizioni ed è un utilissimo aiuto al controllo di stabilità ESP. Regolare finemente la coppia, per esempio, permette di agevolare l’entrata in curva e di stabilizzare la traiettoria, anche su strade a scarsa aderenza. Per ottenere questa modulazione nel suo eTwinsterX GKN ha usato 2 frizioni a dischi multipli, una per ogni semiasse, controllate elettronicamente in modo da variare con continuità la coppia alla singola ruota. Questa soluzione si presta anche all’uso in off-road e permette di ottenere la trazione integrale sia in sistemi ibridi (con un assale alimentato da motori a scoppio) sia elettrici, usando un’unità per assale.

Se la compattezza dell’unità deriva dal design coassiale già visto nell’eAxle, il cambio a 2 rapporti è esclusivo e permette di usare la trazione elettrica anche in automobili molto veloci, nelle quali l’attitudine a girare “in alto” dei motori elettrici non è sufficiente a superare i limiti di un cambio monomarcia.

L’anima sportiva di questa soluzione (che ha nello stesso tempo ottime capacità in fuoristrada) è dimostrata dal suo impiego in supercar ibride come la Porsche 918 Spyder e la BMW i8.

 

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