Sommario dei Powertrain Prius 4 e Ioniq

EPA_Prius_Ioniq

Lo EPA, sul suo sito FuelEconomy.gov, ha pubblicato recentemente i risultati del test della Hyundai Ioniq Plug-In. Con questa prova si completa il quadro per un confronto completo tra le due concorrenti architetture.

IoniqPriusTab

Inserendo i dati anche della versione elettrica Ioniq, si può ottenere una interessante tabella riassuntiva delle caratteristiche delle auto.

Engine
Le Plug-in conservano il termico delle versioni Ibride base. Potenze e Coppie paragonabili tra le due architetture, con la Prius che, data la maggiore cilindrata, ottiene i picchi 400-500 giri più in basso.

Motor e Generator
La sezione elettrica della Ioniq è stata proposta come una innovativa semplificazione: avrebbe ottenuto prestazioni ibride pari a quelle della Prius con un motore solo, anziché due, e di potenza nettamente inferiore. I dati dicono altro:

  • La Ioniq, connesso con una cinghia al termico, ha lo HSG (Hybrid Starter Generator), un motogeneratore di ∼10hp. Rispetto al collega della Prius, MG1, impiega potenze simili per le funzioni di Starter e di Generatore. I 20hp in più di MG1 derivano dall’ulteriore ruolo che questi ha, il pilotaggio dello eCVT che nella Prius sostituisce il cambio meccanico. Cioè questi ulteriori 20hp, più un semplice ingranaggio epicicloidale, valgono un intero cambio, con le relative frizioni.
  • Il motore EV della Ioniq, vincolato al termico, può girare poco, massimo 6000rpm. MG2 della Prius4, connesso alle ruote con opportuna riduzione, può girare fino a 17000rpm. Quasi 3 volte in più.
    I motori elettrici, in specie quelli a Magneti Permanenti, sono oggetto da anni di un processo di downsizing che vede la riduzione di dimensioni e pesi (e costo, per via dei magneti) a parità di Potenza, diminuendo la Coppia massima, che è causa prima delle dimensioni, e aumentando il numero di giri. Abilitante in questa evoluzione è la capacità di mantenere un alto rendimento della elettronica e della elettromeccanica al salire della frequenza di azionamento. Esemplare la storia ventennale della Prius che ha visto una continua riduzione delle dimensioni e peso del motore EV tramite un aumento della velocità di rotazione, pur migliorando l’efficienza e mantenendo una alta affidabilità.
    Il motore EV della Ioniq ibrida ha 43hp anziché i 71 della Prius, ma girando a soli 6000rpm è costretto ad avere una coppia massima di 170Nm, contro i 163 della Toyota. Il pensare che esso sia sostanzialmente più “piccolo” (e economico) è piuttosto illusorio.
    Interessante anche il confronto col motore della Ioniq Plug-in, che dichiara una Potenza aumentata a 60hp e, per quanto noto, con la stessa Coppia. Sarà dunque molto simile (se non identico) a quello della HV, ma abilitato a più alti regimi di rotazione in modalità EV, nella quale è disconnesso dal termico. Una volta di più il motore EV della Ioniq HV, causa sfavorevole collocazione, appare poco felicemente dimensionato.

Potenze combinate
Oltre alla “Potenza Ibrida”, la potenza massima che il sistema ibrido può erogare (per un tempo limitato) combinando l’output del motore termico con quello del motore elettrico, conviene considerare anche una “Potenza combinata” elettrica. La Prius PHV infatti, grazie ad un blocco meccanico che impedisce la controrotazione del termico, è in grado di sommare, nella modalità EV, la Potenza del motogeneratore MG1 a quella del motore MG2.

  • La Potenza combinata elettrica della Prius plug-in è sicuramente superiore ai 71hp del solo motore MG2 e non può superare i 100hp ottenibili sommando la Potenza del motogeneratore MG1. E’ supponibile che la batteria da 8,8kWh possa erogare picchi di Potenza elettrica sufficienti a raggiungere tale massimo.
    Nel confronto con la Ioniq plug-in la Prius è in grande vantaggio e si colloca in un livello prestazionale non troppo inferiore a quello della Ioniq puramente elettrica.
  • La potenza combinata ibrida della Ioniq è, come noto da tempo, sensibilmente superiore a quella della Prius. A livello prestazionale, però, i tempi di accelerazione e di ripresa sono simili, pur avendo le due auto lo stesso peso. Viene dunque da pensare che i valori dichiarati, difficili da verificare per la loro natura temporanea, siano abbastanza poco significativi.

Batteria HV
Su questo la Ioniq è in chiaro vantaggio, offrendo il doppio di energia EV nella ibrida e, probabilmente, una maggiore sfruttabilità nella plug-in.
Tale confronto è sotteso dalla sfida tecnologica tra i Coreani della LG-chem e i Giapponesi della Panasonic, i principali produttori di batterie per autotrazione a livello globale.

  • Nelle ibride, la capacità EV effettivamente disponibile è di oltre 1kWh per la Ioniq contro i circa 0,5 della Prius, sia nella versione NiMh che in quella Li-Ion.
    Il miracolo della Ioniq che pareggia o, in alcuni test, sopravanza le percorrenze della Prius, deriva in buona parte da ciò. Il maggiore uso dell’elettrico trova una ulteriore motivazione nel drivetrain, basato sul cambio meccanico a 6 marce, che fa operare il termico ad un carico medio molto inferiore a quello permesso alla Prius dallo eCVT. C’è dunque spesso spazio per aumentare il carico, e il rendimento termico, inserendo una componente aggiuntiva per la ricarica della batteria HV.  Maggiore energia EV che sarà poi più  frequentemente resa nelle situazioni di potenza medio-bassa, quando il termico, più spesso che sulla Prius, tenderebbe a operare in condizioni poco favorevoli.
    E’ comunque certo che anche la Prius, seppure in modo meno marcato, trarrebbe giovamento da una maggiore capacità, e quindi maggiore potenza, della batteria.
  • Nelle Plug-in, con capacità nominali uguali, la batteria della Ioniq sembra più sfuttabile, ottenendo, secondo EPA, range EV maggiori pure in presenza di consumi peggiori.

Consumi EPA

  • In modalità HV, la Ioniq ibrida ottiene, come noto, percorrenze migliori della Prius. 55mpg contro 52 nelle versioni normali considerate. E’ altrettando noto che i consumi “di campo” tendano ad invertire la relazione avvantaggiando la Prius, probabilmente per una più fine controllabilità del sistema HSD da parte dei conducenti.
    Interessante come nelle plug-in il rapporto si inverta, 54mpg la Prius contro 52 la Ioniq.
    E interessante anche come, nel passaggio da versione base a plug-in, i consumi EPA della Prius migliorino (da 52mpg a 54), quelli della Ioniq peggiorino (da 55mpg a 52). Essendo il maggiore elemento negativo l’aumento di peso, circa 150kg, e il maggiore elemento positivo l’aumento della capacità del sistema elettrico, si direbbe che la Prius faccia tesoro di quest’ultimo bilanciando vantaggiosamente il primo. Cosa che alla Ioniq non riesce, partendo già da una buona batteria di base (1,5kWh) .
  • In modalità EV la Ioniq Elettrica e la Prius Plug-in ottengono risultati eccellenti, con i primati di categoria delle percorrenze. 136 e 133 MPGe, pari a consumi di 25 e 26 kWh/100mi.
    Exploit che non riesce alla Ioniq Plug-in, che si deve accontentare di 119 MPGe, il 12,5% in meno della Ioniq EV. Essendo i sistemi elettrici delle due versioni Ioniq basati sulla stessa tecnologia, tale deludente risultato non può che derivare dalla collocazione del motore elettrico, a monte di un cambio meccanico nella Plug-in, direttamente connesso alle ruote nella Elettrica. Notare come il motore elettrico principale della Prius, MG2, sia anch’esso direttamente connesso alle ruote.
  • In modalità EV, interessante il confronto di consumi medi e range rilevati. Ammettendo una correlazione tra i consumi combinati e i range, nel prodotto tra i due si ottiene una quantità di energia prossima o superiore alla capacità nominale per le Hyundai (8,1kWh contro 8,9 la Plug-in, addirittura 31kWh contro 28 la Elettrica), decisamente inferiore per la Prius ( 6,1kWh contro 8,8).
    Il diverso grado di sfruttamento delle batterie HV, che questi indicatori lasciano intuire, può dipendere dalle differenti tecnologie delle batterie impiegate (LG-Chem e Panasonic), ma probabilmente anche dalla proverbiale prudenza industriale della Toyota, che sempre privilegia la affidabilità.

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