Come funziona il sistema HSD di Prius (e le altre auto ibride Toyota) 2 parte.

Secondo pezzo della serie dedicata a come funziona Hybrid Synergy drive di Toyota. Il primo pezzo della serie (utile per comprendere i vari acronimi utilizzati) lo trovate qui

Come cambia (se cambia) la guida usando una PRIUS, una AURIS o in genere una vettura dotata di HSD?

Accensione

Per entrare nella PRIUS basta avvicinarsi alla vettura, avendo in tasca la apposita chiave/trasmettitore. Il sistema “smart entry” farà il resto, sboccando la portiera. Appena il conducente apre la porta — prima ancora di sedersi — potrà udire un debole rumore dal vano motore, una sorta di “vrrrrrr” della durata di 4 o 5 secondi. Questa è la prima differenza che si nota rispetto a una vettura convenzionale.

Toyota Smart Entry System

Quel rumore non è altro che la pompa freni che porta il sistema in pressione, questo avviene prima ancora di avere acceso la vettura perché — con il sistema HSD — non esiste alcuna cinghia dei servizi e nulla è connesso fisicamente al motore termico ICE. Neppure la pompa freni. Potreste decidere inoltre di premere il tasto EV (per la trazione esclusivamente elettrica) subito dopo aver acceso la vettura (che comunque si avvia in ogni caso soltanto in modalità elettrica) e in questo caso ICE non si accenderebbe neppure prima del movimento della vettura. Per questo il sistema provvede a caricare la pressione nel circuito freni a vettura ancora non accesa. Per mettervi in grado di frenare, comunque e da subito.

La vettura si mette in moto premendo il tasto ON/OFF e il guidatore non sentirà accadere nulla.

Nessun rumore del motorino d’avviamento, nessun trascinamento o segnale sonoro di accensione. Si assiste al “boot” del sistema dal quadro strumenti digitale grazie a una scritta welcome to Prius che si compone nello schermo in circa 3 secondi e in seguito compare — a avvio del sistema completato — la spia “ready”, unico segnale che la vettura è accesa.

Unico rumore che si potrebbe udire è quello della ventola dell’aria condizionata, se è stata lasciata su ON prima di spegnere la vettura. Come per la pompa freni, anche AC è priva di cinghia ed è guidata elettricamente e quindi gestita dal computer di bordo.

Come avviare la PRIUS o altra vettura con HSD

Riscaldamento

Dopo alcuni secondi dalla pressione del tasto ON/OFF (circa 10/15, ma dipende dalla temperatura esterna e dalla temperatura del sistema HSD) e se il guidatore non ha premuto il tasto EV (trazione elettrica) ICE si accenderà, dando inizio alla fase di riscaldamento del sistema HSD, che è una fase piuttosto complessa e prevede vari stadi (ne scriverò un articolo a parte).

L’accensione di ICE è preceduta da un breve sibilo, si tratta di MG1 che porta ICE in rotazione. A circa 900 giri inizierà l’iniezione della miscela aria benzina e ICE si accenderà autonomamente.

E’ anche per questo che il 1.8 di HSD è così affidabile, un motore acceso così “gentilmente” avrà per forza di cose una vita più lunga.

Anche la pompa del liquido di raffreddamento non è guidata dalla comune cinghia e viene gestita dal computer di controllo. La pompa dell’olio è invece (giustamente) connessa fisicamente ad ICE e inizia quindi a funzionare appena MG1 comincia a trascinare ICE nella procedura di accensione. L’intera procedura di riscaldamento può durare a seconda dei vari fattori valutati dall’elettronica (fondamentali la temperatura esterna e quella del sistema) da 1 a 5 minuti.

La condizione di riscaldamento più lunga è a sistema freddo, temperatura esterna bassa e batteria HVB scarica (2 tacche o meno).

Sistema HSD caldo e temperatura esterna estiva sono ovviamente le condizioni più favorevoli alla fase di riscaldamento da 1 minuto o meno (la più breve).

Dopo una sosta breve a motore già caldo non esiste neppure alcuna fase di riscaldamento e — se la batteria è carica abbastanza — il guidatore potrà uscire dal parcheggio e arrivare sino al primo incrocio o semaforo usando la sola trazione elettrica, senza usare neppure una goccia di benzina.

E da guidatore come devo gestire le fasi di riscaldamento?

Guidare — semplicemente — l’elettronica di HSD cercherà comunque di eseguire un riscaldamento più breve possibile, e ci si può muovere anche subito, non c’è alcuna necessità di far riscaldare il sistema da fermi. Tra gli stratagemmi usati da HSD per riscaldarsi prima, c’è anche il riutilizzo dei gas di scarico per riscaldare il liquido di raffreddamento di ICE. In questa fase di avvio comunque il sistema di Prius cercherà di privilegiare due fattori:

1 — non sprecare energia

2 — inquinare il meno possibile

E’ per via del punto 2 che ICE si accende comunque dopo 10/15 secondi, dopo l’avvio della vettura (che ricordo si avvia sempre in elettrico) — anche se effettivamente non imprime moto alle ruote — il suo accendersi serve per riscaldare e quindi contenere le emissioni la marmitta catalitica che (per operare) deve essere portata ad una data temperatura.

La PRIUS è del resto una SULEV (super ultra low emission vehicle per le rigide normative dello stato della California….

Il primo minuto o due di utilizzo di PRIUS è per questo abbastanza disastroso per i consumi (non in assoluto, ma per le potenzialità della vettura). D’altronde, l’esigenza di inquinare meno possibile, è fondamentale nel progetto HSD almeno quanto quella di contenere i consumi!

In virtù di questo può accadere di sentire in questa fase il motore termico girare “alto” anche da fermi, o spostandosi lentamente solo in elettrico, ed è una sensazione abbastanza strana!

Una volta che il sistema si sarà riscaldato a velocità superiore 35/40 km/h si sentirà cambiare il feeling di guida e si avvertirà la risposta di ICE corretta, come su qualsiasi altra auto. Come detto l’intera fase di riscaldamento può impiegare da 0 a 5 minuti.

Guidare normalmente

“Just drive it” è lo slogan di PRIUS. Queste note sono in effetti per curiosi e nerd, che amano conoscere il funzionamento delle cose. La PRIUS (e le altre auto dotate di HSD) si possono guidare normalmente ignorando tutto questo. Il sistema è comunque programmato per operare al meglio.

In ogni caso — nella guida normale — sarà il computer di controllo a decidere come usare ICE/MG2 o la batteria di trazione. Come detto MG1 può operare come generatore che può trasferire corrente a MG2 per impiego immediato, o alla batteria per lo stoccaggio energetico.

Il motore termico può essere in stato acceso, trascinato senza alimentazione da MG2 (quindi dalle ruote) o semplicemente acceso a 0 giri/minuto.

Tutte queste condizioni sono a discrezione del computer di controllo e l’utente non ha alcun controllo sul meccanismo, totalmente automatico.

La frenata rigenerativa

Ad ogni pressione (leggera) del pedale del freno, MG2 (non MG1!) diventa un generatore e ricarica la batteria HVB. La pressione più decisa sul pedale non genera invece frenata rigenerativa, ma frenata idraulica. In ogni caso sotto una certa velocità (7/8 km/h) la frenata sarà sempre idraulica.

La PRIUS grazie alla aerodinamica e al sistema HSD che ha meno elementi trascinati ad opporre resistenza, mantiene ottimamente il moto. Per questo “scivola” in modo estremamente efficiente e in certi casi conviene non frenare e lasciare la macchina scorrere in rilascio sino allo stop o al semaforo, godendosi la ricarica della batteria (da MG1) che ne deriva! In questi casi il solo “sfiorare” leggermente il pedale del freno, aumenterà ulteriormente la ricarica generata da MG2.

Know Your Toyota Mechanical: Regenerative Braking

Una prova che PRIUS non spreca mai energia? Se chiedete una frenata rigenerativa (pressione leggera) con la batteria HVB completamente carica (e siete in rilascio, quindi non state chiedendo coppia al sistema HSD) otterrete invece una frenata idraulica…

In ogni caso l’elettronica è anche in questo caso perfettamente in grado di gestire le condizioni e mixare frenata rigenerativa e idraulica. Anche i freni nelle vetture dotate di HSD quindi sono meno sollecitati e durano molto di più.

Nel prossimo articolo: La varie modalità di guida ed i consumi, guidare come il nonno o guidare velocemente?

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