Cos’è la frenata rigenerativa

Alessandro Nodari
Alessandro Nodari
Cos’è la frenata rigenerativa

Spesso, quando si parla di auto elettriche o ibride, si accenna a una caratteristica dal significato oscuro, che ha a che fare con i freni e la rigenerazione. Ma cos'è la frenata rigenerativa?

Per spiegarlo, bisogna innanzitutto sapere che la guida di un'auto elettrica, o anche ibrida, è molto diversa da quella a benzina, e forse questo è uno dei cambiamenti più importanti in quanto consente di recuperare un'energia che andrebbe altrimenti persa, quella di frenata. 

Ma non perdiamo altro tempo e andiamo a scoprire questo metodo per ottenere un po' di autonomia in più, e gratuitamente, dalle nostre auto. Perché quando si parla di auto a batteria, ogni watt conta!

Indice

Cos'è la frenata rigenerativa

Cos’è la frenata rigenerativa

Nelle prove di auto elettriche e ibride si parla spesso di frenata rigenerativa, della sua efficacia o delle possibilità di modularla.

Ma cos'è la frenata rigenerativa?

Partiamo da un concetto basico: in fisica, un oggetto in movimento possiede una certa quantità di energia in virtù di questo stato, l'energia cinetica. In un'auto normale, quando premiamo il pedale del freno questa energia viene dissipata sotto forma di calore e consumando il materiale sulle pastiglie e sui dischi, e infatti i veicoli altamente performanti sono dotati di dischi dei freni resistenti alle elevatissime temperature in gioco. 

Su un'auto elettrica, però, ogni watt è prezioso, ed ecco che si è pensato di sfruttare questa energia "gratuita" per recuperare un po' di energia, e infatti la frenata rigenerativa è anche chiamata recupero dell'energia di frenata. Il processo in pratica consente di rallentare un veicolo (o in generale un oggetto in movimento) convertendo la sua energia cinetica in elettricità.

Oltre a migliorare l'efficienza complessiva del veicolo, la frenata rigenerativa può prolungare significativamente la vita del sistema frenante poiché le parti meccaniche si consumano più lentamente.

La nascita della frenata rigenerativa risale agli ultimi anni del 1800, mentre nel 1967 AMC sviluppò per la sua Amiltron un sistema di frenata rigenerativa automatica. Il sistema non è mai stato adottato, e per vederne l'introduzione in anni recenti si è dovuto aspettare l'arrivo della Toyota Prius.

La frenata rigenerativa infatti non è solo utilizzata nelle auto elettriche, dove permette di recuperare qualche watt di energia, ma anche in alcune ibride, dove è usata per consumare meno carburante. 

Il sistema ovviamente non è perfetto, e può essere usato solo per alcuni tipi di frenata. Andiamo a scoprire perché andando a vedere come funziona questa tecnologia. 

Come funziona la frenata rigenerativa

Cos’è la frenata rigenerativa

Fonte: Honda

Quindi la frenata rigenerativa ci consente di recuperare l'energia cinetica delle ruote che altrimenti andrebbe dispersa in calore quando freniamo. Ma come funziona questo meccanismo?

Il sistema è incredibilmente semplice e intuitivo. Nelle auto elettriche il motore elettrico di un'auto ibrida o elettrica infatti funziona in due direzioni: una per far funzionare le ruote e spostare l'auto, e l'altra per ricaricare la batteria.

Quando premete il piede dell'acceleratore, il motore assorbe energia dalla batteria e spinge le ruote, ma se  sollevate il piede dal pedale dell'acceleratore e premete sul freno, il motore cambia direzione e funziona in modalità inversa. In questa modalità, il motore gira all'inverso, genera energia elettrica e inizia a ricaricare nella batteria.

Quando questo processo prende il via, potete sentire l'auto iniziare a rallentare, perché la coppia motrice (il momento meccanico della forza applicata da un motore su una trasmissione, ma in questo caso che dalla trasmissione arriva al motore) è contrastata dalla coppia resistente per produrre energia.

Il sistema non funziona sempre allo stesso modo in tutte le auto, perché i produttori possono impostare la potenza della frenata rigenerativa quando si solleva il pedale dall'acceleratore. Ma non solo, molte vi permetteranno di impostare diversi livelli di recupero dell'energia, dal più aggressivo al più delicato.

Se volete raccogliere quanta più energia persa possibile, potete impostarla sull'impostazione massima, mentre se odiate la sensazione che provate quando sollevate il piede dell'acceleratore, potete spegnerla. Nella maggior parte dei casi, però, le luci di stop dell'auto si accenderanno se l'auto rallenta rapidamente, anche se non state nemmeno toccando il pedale del freno (regolamento UN/ECE 13-H).

Ma come dicevamo nel capitolo precedente, la frenata rigenerativa non è perfetta, e di per sé non è sufficiente a fermare completamente un veicolo, in quanto l'effetto frenante rigenerativo è tanto minore quanto più bassa è la velocità del veicolo. 

Ecco perché auto elettriche e ibride la utilizzano in combinazione con il sistema di frenata idraulico. In generale, il recupero dell'energia di frenata funziona al meglio quando il pedale del freno viene premuto delicatamente.

Adesso però possibile utilizzare il cosiddetto One Pedal Driving, un sistema in cui la frenata rigenerativa è molto più forte e dà proprio l'impressione di frenare semplicemente rilasciando il pedale dell'acceleratore.

Questa soluzione però funziona meglio su strade piane, mentre su strade in discesa è ancora consigliato utilizzare il freno tradizionale.

Inoltre la frenata rigenerativa non è sempre efficace allo stesso modo. Per esempio, quando fa freddo e la batteria non ha raggiunto una temperatura ottimale o quando l'accumulatore è al massimo della carica, la frenata rigenerativa ha un effetto limitato, e quindi la decelerazione diventa meno efficace.

C'è infine un'altra questione da sollevare: la frenata rigenerativa è applicabile normalmente solo sulla trasmissione, ovvero dove c'è il motore. Se un'auto è a quattro ruote motrici, non c'è problema, perché l'effetto sarà su tutte e quattro le ruote, ma se un veicolo è a due ruote motrici, due non freneranno, ed è per questo che per sicurezza avranno sempre un freno di tipo canonico. 

Ma ogni auto ha la propria interpretazione della frenata rigenerativa. Andiamo a scoprire le differenze.

Frenata rigenerativa auto elettriche e ibride

Cos’è la frenata rigenerativa

La frenata rigenerativa è quindi una caratteristica delle auto elettriche e ibride, ma come dicevamo le applicazioni sono molto diverse tra produttori, anche per quanto riguarda la potenza. In generale, però, tutte mostreranno un indicatore (spesso di colore verde) che mostra l'intensità della frenata e la quantità di energia recuperata. 

Nelle Tesla, c'è un misuratore di potenza (una sottile linea orizzontale centrale nella parte superiore dell'area dello stato del veicolo sul touchscreen) che mostra l'utilizzo di potenza in tempo reale. Ultimamente, la casa americana ha rilasciato un aggiornamento che permette di "simulare" con i freni meccanici la frenata rigenerativa quando è meno efficace, in modo da consentire un comportamento più omogeneo durante la guida, il che consente agli utenti, abituati alla sensazione della frenata rigenerativa, di non trovarsi spaesati quando non funziona.

Nelle Toyota, che è stata la prima a introdurre questo sistema con la sua Prius nel 1997, la frenata rigenerativa è attivata automaticamente, mentre sui veicoli elettrici è presente una "B" (Braking, frenata) sulla leva del cambio, che se attivata farà sì che il veicolo applichi maggiormente la frenata rigenerativa.

Per quanto riguarda le regolazioni, non sono sempre presenti, Tesla dovrebbe reintrodurle a breve, mentre in genere nelle auto economiche non sono disponibili, quindi controllate sempre prima di acquistare o guidare una vettura che tipo di sistema di rigenerazione abbia.

Nella Kia EV6, avete cinque impostazioni di frenata rigenerativa e potete passare da una all'altra usando dei comandi dietro il volante. L'impostazione più bassa, chiamata "0", spegne il sistema in modo da poter utilizzare i freni idraulici come fareste in un'auto a combustione. Gli altri livelli sono "1","2", "3" o il massimo, "i-Pedal", che è praticamente un tipo di One Pedal Driving in quanto è così forte da sostituire il pedale del freno.

Nella Nissan Leaf il recupero dell'energia di frenata è indicato come e-Pedal, e può essere acceso e spento usando un pulsante sul cruscotto.

Nella MG ZS EV ci sono solo tre impostazioni, potete selezionarle utilizzando un interruttore sulla console centrale.

In questo caso, avete "Light", "Moderate" e "Heavy".

Alcune auto, infine, hanno un sistema avanzato di cruise control automatico che monitora l'auto davanti e utilizza la rigenerazione dei freni per adattarsi alla sua velocità.

Frenata rigenerativa: svantaggi

Ma quali sono gli svantaggi della frenata rigenerativa? Prima di tutto, ci vuole un po' di tempo ad abituarsi, anche perché ha un effetto diverso sulla sensazione che si prova premendo il pedale del freno. La prima cosa che si potrebbe notare è il punto di transizione tra la frenata rigenerativa e il sistema frenante idraulico, che potrebbe causare un disturbo alla guida se non si è abituati. 

Inoltre, se ci siamo abituati alla frenata rigenerativa, e quindi alla sua azione frenante, se dovesse venire meno potremmo essere impreparati alla minore decelerazione del veicolo, soprattutto in discesa. 

In secondo luogo, la frenata rigenerativa può essere meno efficace di quella idraulica, e quindi non può essere sempre usata.

Per esempio, in caso di frenate brusche è meglio utilizzare la frenata tradizionale, più reattiva e sicura, mentre si può usare quella generativa in autostrada o prima di una curva. 

Frenata rigenerativa: vantaggi

La frenata rigenerativa offre una serie di vantaggi per le auto a batteria, in quanto nei veicoli elettrici consente di ottimizzare le prestazioni della vettura, migliorando l'efficienza e quindi l'autonomia, mentre nelle ibride permette di diminuire il consumo di carburante e quindi l'inquinamento.

Inoltre, poiché la frenata rigenerativa svolge gran parte del lavoro durante il rallentamento del veicolo, le pastiglie e i dischi dei freni vengono utilizzati molto meno frequentemente, il che significa che dureranno più a lungo, inquineranno di meno (funzionando meno produrranno meno particolato) e si avranno minori costi di manutenzione.

Un altro vantaggio è che l'utilizzo della frenata rigenerativa, e le indicazioni che offre al conducente, spinge ad avere uno stile di guida più rilassato e meno brusco, il che da un lato riduce i consumi elettrici, e dall'altro può ridurre il rischio di incidenti.

Ma quanto ricarica la frenata rigenerativa? In condizioni di guida urbana, ovvero quando si accelera e frena continuamente la frenata rigenerativa può migliorare dal 20 al 50% l'efficienza energetica del veicolo (alcuni dichiarano addirittura il 75%), ed è particolarmente efficace quando si rallenta a un semaforo.

Domande e risposte

Non ci sono test esatti che misurano questo effetto, ma prove sul campo hanno mostrato che nella guida urbana la frenata rigenerativa permette di recuperare tra il 20 e il 50% dell'autonomia.

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