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Frenata rigenerativa, come funziona sulle auto elettriche e ibride

La frenata rigenerativa, detta anche "recupero energetico", trasforma l’energia meccanica cinetica della vettura in elettrica per essere immagazzinata nella batteria di trazione dei veicoli elettrici e ibridi. Molto utile in discesa e nelle fasi di rallentamento migliora anche l’efficienza ed i consumi dei veicolo

Sui veicoli elettrici, ibridi puri, mild-hybrid e plug-in hybrid la frenata rigenerativa gioca un ruolo fondamentale, nel recupero e trasformazione dell’energia meccanica trasformata in elettrica per essere immagazzinata nella batteria al litio. La frenata rigenerativa permette di aumentare leggermente l’autonomia nei veicoli EV, di abbattere consumi ed emissioni sulle auto ibride.

Frenata rigenerativa, che cos’è?

La frenata rigenerativa è un sistema di recupero dell’energia presente sulla maggior parte dei veicoli “elettrificati” più moderni, dai mild-hybrid ai full-hybrid nonché ovviamente sulle auto elettriche 100%, che trasforma in energia elettrica l’energia cinetica della vettura che normalmente verrebbe dissipata in calore dal sistema frenante.

Frenata rigenerativa, come funziona
Frenata rigenerativa flusso di corrente dall’alternatore alla batteria

Frenata rigenerativa, come funziona

Il dispositivo che mette in atto la frenata rigenerativa è una macchina elettrica reversibile che in frenata si comporta da generatore: chiudendo il circuito, il rotore induce una forza elettromotrice nello statore, generando energia elettrica che viene immagazzinata in una piccola batteria dedicata nei veicoli mild-hybrid oppure nelle più capienti batterie di trazione dei veicoli full-hybrid.

Frenata rigenerativa, come funziona su un veicolo ibrido
Veicolo ibrido nella fase di decelerazione con recupero dell’energia cinetica trasformata in elettrica che va alla batteria

La coppia motrice applicata allo statore contrasta la coppia resistente: in tal modo la potenza meccanica spesa è uguale alla potenza elettrica generata, al netto delle resistenze passive.

All’atto pratico la generazione di “flusso” di energia verso le batterie comporta la comparsa sul rotore di una potenza frenante che rallenta il veicolo.

Frenata rigenerativa, spiegazione VIDEO come funziona

In accelerazione la macchina elettrica diventa motore elettrico, coadiuvando il motore termico con uno spunto di coppia supplementare: l’energia elettrica fluisce dalle batterie agli avvolgimenti del motore, che in questo modo eroga una coppia motrice.

Frenata rigenerativa, come funziona sulle auto elettriche

Nelle auto a trazione esclusivamente elettrica la frenata rigenerativa funziona nello stesso modo, con i motori stessi a fungere da generatori in frenata.

Comando per attivare la funzione e-Pedal sulla Nissan Leaf
Comando per attivare la funzione e-Pedal sulla Nissan Leaf che ha diversi livelli di frenata rigenerativa

L’intensità del recupero energetico influenza in maniera importante lo stile di guida, soprattutto sulle automobili full-hybrid e sulle elettriche dove è anche possibile regolare questo parametro, con il classico “B Mode”.

“Giocare” alla guida con la frenata rigenerativa

Chi ama guidare, anche con un’auto elettrica può divertirsi giocando con la frenata rigenerativa. In discesa infatti si può gestire la velocità del veicolo cambiando l’intensità di recupero, e quindi della frenata, agendo sugli opportuni comandi generalmente posti sulla leva del cambio o pulsanti o palette al volante. Si può passare dal “veleggio” anche in “neutral” (sconsigliato) fino alla massima frenata rigenerativa.

Comando e-Pedal Nissan Leaf frenata rigenerativa
Nissan e-Pedal, l’auto elettrica si guida con il solo pedale dell’accelerazione

La decelerazione provocata dalla frenata rigenerativa può essere così intensa da permettere in alcuni casi la guida “one pedal driving”, ovvero utilizzando solo il pedale dell’acceleratore: con questa modalità, in rilascio il recupero energetico è così intenso da riuscire quasi ad arrestare completamente la vettura senza l’intervento del sistema frenante vero e proprio.

Frenata rigenerativa vantaggi nella guida urbana e nelle forti discese

La diffusione dei veicoli ibridi apporterà un notevole contributo alla riduzione delle emissioni inquinanti e clima alteranti, soprattutto nelle aree urbane nelle quali il traffico comporta continue variazioni di velocità. Gli studi dimostrano che, nello stile di guida urbano, da un terzo alla metà dell’energia disponibile è dissipata durante la fase di rallentamento con la frenatura.

La frenata rigenerativa è un sistema particolarmente adatto a queste condizioni di marcia caratterizzate da frequenti stop&go e può migliorare l’efficienza energetica dal 20% fino al 50%, a seconda del dimensionamento del motore/generatore elettrico, delle caratteristiche dell’elettronica di potenza che gestisce il sistema, della capacità delle batterie e  dell’intensità del recupero impostata dal pilota.

Renault Twingo Electric serie speciale Vibes a Roma in Piazza del Popolo
Le continue frenate nella guida in città aumentano l’efficienza dei veicoli a batteria

La capacità di recupero di energia durante la frenata dipende dallo stato di carica delle batterie, dal massimo valore di corrente accettabile e dalla potenza nominale della macchina elettrica che funge da motore o generatore. 

Nelle strade in discesa è molto d’aiuto e permette anche di risparmiare l’uso ed il consumo dei freni.

Frenata rigenerativa quando non funziona

Attenzione perché la frenata rigenerativa in alcuni casi non funziona: esattamente quando la batteria è carica al 100%. In questo caso alzando il pedale dell’acceleratore viene meno quel rallentamento dovuto al freno elettrico. Questo può capitare mentre si percorre una lunga di scesa che magari si è imboccata con la batteria quasi carica.

Quando la batteria è al 100% ad un certo momento e improvvisamente la frenata rigenerativa non funziona più: viene meno quel rallentamento su cui può fare affidamento il conducente del veicolo che si troverà sicuramente spiazzato con l’auto che “allunga” in discesa invece di rallentare. Occhio quindi quando viaggi in discesa con la batteria prossima al 100%!

Recupero energia, i vantaggi per l’ambiente

Le recenti normative (e soprattutto le prossime future) in materia di riduzione delle emissioni di CO2 in Europa, USA e anche nei paesi emergenti obbligano di fatto i costruttori a dotare le vetture di sistemi di risparmio di combustibile come la frenata rigenerativa.

Vista di profilo Peugeot e-208 elettrica su strada
La frenata rigenerativa comportata grandi vantaggi per l’ambiente

Questo sistema permettere sensibili riduzioni delle emissioni a fronte di un incremento dei costi tutto sommato moderato rispetto a un’auto tradizionale.

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Manuel Cerfeda

Da sempre appassionato di automobilismo e di scrittura. È ingegnere e lavora nel campo delle energie rinnovabili. Ama leggere libri di tecnica motoristica e automobilistica, in particolare sulla storia della Formula 1 e delle auto da competizione in genere. Molto attratto dalle auto storiche, in particolare le youngtimer: il suo sogno è una Porsche 911 Carrera 4 Targa, serie 964 del 1989. Possibilmente rossa. E' autore umoristico e satirico: scrive sulla rivista “L’odio digitale” e ha pubblicato i libri “Autopsie ipocaloriche e altri metodi per perdere peso” e “L'anagramma di derma (non madre, quell'altro)”.
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