25 January 2000

Multipla Fiat Hybrid Power - in dettaglio: 1. Com'è fatta

Nella linea esterna, la nuova versione presenta pochi cambiamenti rispetto all'ELX a benzina. Si differenzia soltanto per la scritta "Hybrid Power" sul portellone, per la presa di ricarica delle batterie collocata sul parafango posteriore sinistro e per le ruote, che conservano le stesse dimensioni ma possono sopportare carichi maggiori.

La vettura, infatti, pesa quasi 1850 kg (450 in più rispetto alla versione a benzina):
280 circa sono di batteria, 70 di elettronica (centraline di controllo del motore e del cambio robotizzato, caricabatterie, inverter, impianto di raffreddamento, cablaggi eccetera). Altri 70 kg, poi, pesano il propulsore elettrico e l'alternatore. Senza contare dotazioni come: il condizionatore, gli airbag per guidatore e passeggero e il navigatore di bordo "Info Hybrid" che fornisce istruzioni per la guida e avvisi di sicurezza.

Salendo a bordo, la prima differenza che salta all'occhio è l'assenza del sedile centrale anteriore, sostituito da un mobiletto con tanti scomparti, che funge da portaoggetti e da bracciolo. Al suo interno trova posto tutta l'elettronica della vettura. Vale a dire le centraline e i dispositivi di gestione del motore elettrico, delle batterie, dell'alternatore, della guida elettrica e del condizionatore; oltre che il trasformatore e le tubazioni di raffreddamento delle centraline stesse.

Sopra il mobiletto si trova una manopola che serve per scegliere uno dei tre modi di funzionamento di Multipla "ibrida": "ibrido" (H), "elettrico" (E) e "elettrico con ricarica" (ER).

Sulla console, di fianco al volante, c'è il "joystick" del cambio Selespeed. Si muove su una griglia con quattro posizioni: "drive" (D) per la marcia normale, retromarcia (R), neutral (N), e "low gear" (LG) per le salite molto ripide.

Poiché il cambio è automatico, non esiste - ovviamente - il pedale della frizione, mentre il pedale del freno è più grande del normale.

Il quadro degli strumenti è simile a quello della Multipla "bipower" ma, oltre al "led" luminoso che ricorda la marcia inserita, ci sono: l'indicatore di carica delle batterie e altre due spie. La prima segnala eventuali anomalie al sistema di trazione. La seconda, chiamata "powermode", indica il modo di guida selezionato: luce verde quando si viaggia in "elettrico"; luce color ambra quando si viaggia in "ibrido" o in "elettrico con ricarica". Il tachimetro, infine, è di tipo elettronico.

Sulla plancia c'è anche il pulsante per l'accensione del riscaldatore ausiliario. Quest'ultimo funziona a benzina e ha una pompa che attinge direttamente dal serbatoio del carburante. È indispensabile perché, quando si viaggia in elettrico, l'impianto di riscaldamento e di condizionamento normale non sono attivi.

La presenza del riscaldatore e del cestello che contiene le batterie - collocati entrambi sotto il pavimento della vettura - hanno richiesto una diversa sistemazione del serbatoio di benzina. Cambiano, quindi, il disegno di quest'ultimo e la configurazione dei tubi. La capacità, tuttavia, è sempre di 40 litri circa. Il lay-out del vano motore, invece, è simile a quello della versione a benzina.

Per finire, non c'è la ruota di scorta, sostituita da due bombolette spray per gonfiare e riparare l'eventuale pneumatico forato.

Dal punto di vista tecnico, vale la pena ricordare che gli "ibridi" sono veicoli nei quali il propulsore a combustione interna è collegato ad un motore elettrico che lo affianca o lo sostituisce nelle diverse condizioni di funzionamento. Il motore elettrico è sempre alimentato da batterie e queste, se necessario, da un generatore elettrico.

La potenza erogata dai due motori si può integrare a livello di sorgenti di energia ("ibrido serie"): in questo caso il propulsore termico comanda un generatore per la ricarica delle batterie, mentre quello elettrico trasmette alle ruote tutta l'energia necessaria per muovere il veicolo.

Quando, invece, l'integrazione avviene a livello del sistema di trazione, ossia a livello meccanico ("ibrido parallelo"), entrambi i motori, anche contemporaneamente, possono trasmettere alle ruote l'energia per il moto del veicolo.

La Multipla ibrida adotta entrambe le architetture: quella dell'ibrido parallelo quando funziona in modalità "elettrico" ed "ibrido"; ibrido serie quando viaggia in "elettrico con ricarica". In questa situazione, infatti, il motore elettrico trasmette alle ruote tutta l'energia necessaria per il moto del veicolo, mentre il propulsore termico comanda il generatore per la ricarica delle batterie.

Tutto il gruppo motopropulsore - che comprende il motore termico, quello elettrico, l'alternatore e la trasmissione - è sistemato nel vano anteriore della vettura.

- Il motore a benzina
Il propulsore termico di Multipla "ibrida" è a benzina. Si tratta del 1.6 16v Torque capace di sviluppare una potenza massima di 76 kW (103 CV) e una coppia di 14,7 kgm (144 Nm).

La centralina di controllo, che è dotata di un software sviluppato appositamente per Multipla Hybrid Power, colloquia con le unità elettroniche di gestione della vettura (in particolare Inverter e Selespeed) per stabilire, tra l'altro:

  • la ripartizione della coppia richiesta tra motore elettrico e termico quando si viaggia in "ibrido";
  • il funzionamento a giri fissi quando si sceglie l'"elettrico con ricarica";
  • il profilo di coppia durante il cambio marce.
Il propulsore, inoltre, è equipaggiato con l'impianto elettronico di controllo della farfalla "drive by wire". Il dispositivo offre il vantaggio di svincolare il movimento della farfalla stessa dal comando diretto del pedale acceleratore, che trasmette le richieste del guidatore attraverso un potenziometro collegato al sistema di controllo. Non vi sono, perciò, collegamenti meccanici tra pedale acceleratore e corpo farfallato.

Questo maggior grado di libertà consente di gestire meglio i transitori (accelerazioni e decelerazioni), ottimizzando consumi ed emissioni.

Per il controllo di queste ultime Multipla "ibrida" dispone anche di un catalizzatore a tre vie integrato con il collettore di scarico (Close Coupled Catalyst). Il sistema permette di anticipare l'intervento del catalizzatore, riducendo così le emissioni allo scarico.

Quando la Multipla "ibrida" viaggia in "elettrico con ricarica", il motore termico aziona un alternatore della potenza di circa 10,5 kW. Il dispositivo entra in funzione quando la centralina BMU (Battery Monitor Unit) indica che lo stato di carica delle batterie di trazione è idoneo ad accettare la ricarica. A questo punto, infatti, la centralina ACU (Alternator Control Unit) chiude la frizione elettromagnetica di collegamento al motore termico e quindi lo avvia.

- L'impianto di trazione elettrica
Il motore elettrico è asincrono trifase a corrente alternata. Sviluppa una potenza di 30 kW (di 15 kW quella continuativa) e una coppia massima di 130 Nm (13,02 kgm).

Più semplice, e quindi più affidabile di quello a corrente continua, sia dal punto di vista meccanico sia da quello elettrico, questo propulsore ha dimensioni e peso contenuti.

Tramite un gruppo riduttore-differenziale è collegato all'albero primario del cambio e grazie a un'impostazione elettronica sofisticata, in frenata si comporta come un generatore. Gli effetti sono positivi sia sul fronte dell'autonomia (perché quando il veicolo rallenta oppure viaggia in discesa le batterie vengono parzialmente ricaricate), sia su quello della guidabilità (poiché l'automobilista dispone del freno motore, come avviene nelle vetture con motore termico).

Il motore elettrico di Multipla ibrida non può essere alimentato direttamente con la corrente continua erogata dalle batterie. Per funzionare ha bisogno di corrente alternata trifase: ecco perché è stato adottato un convertitore a controllo vettoriale: l'inverter. Il dispositivo regola giri e coppia del motore elettrico e, quando si viaggia in ibrido, colloquia con la centralina di controllo del motore termico per gestire la ripartizione della coppia.

L'inverter, così come tutte le funzioni del veicolo, è gestito da una centralina elettronica che modula la frequenza e l'ampiezza della corrente in funzione della richiesta di potenza del guidatore. Si controllano così al meglio prestazioni e consumi.

Per alimentare il motore elettrico di Multipla ibrida sono state scelte batterie innovative: si tratta di 15 elementi a Nichel-Idruri metallici da 14,4 V, capaci di fornire un'energia totale di 19 kWh.

La soluzione offre numerosi vantaggi. Queste batterie, infatti, dispongono di una buona potenza specifica, si possono ricaricare rapidamente, non richiedono rabbocchi periodici e non hanno, quindi, bisogno di manutenzione.

Il loro peso complessivo è di circa 280 kg. Il pianale piatto e sufficientemente alto di Fiat Multipla Hybrid Power ha consentito di collocarle sotto il pavimento, all'esterno dell'abitacolo, a tutto vantaggio dell'abitabilità della vettura.

La capacità delle batterie a Nichel-Idruri metallici non è penalizzata dalle basse temperature, bensì dalle alte (35-40°C): ecco perché il sistema di ventilazione è particolarmente curato.

Una centralina specifica (Battery Monitor Unit) verifica non solo la temperatura, ma anche tensione, corrente, stato di carica, disequalizzazione e isolamento rispetto alla scocca e all'impianto a 12 V. In questo modo si evita, per esempio, che le batterie si scarichino completamente, a vantaggio della durata.

Quando viaggia in solo elettrico, Multipla ibrida ha un'autonomia di circa 80 chilometri nel ciclo ECE+EUDC. Per ricaricare batterie quasi del tutto scariche occorrono circa 30 kWh. Usando il normale caricabatterie di bordo da 3 kW la ricarica completa avviene in circa dieci ore.

La presa per l'allacciamento alla normale rete di distribuzione elettrica da 220 V è sopra il parafango posteriore sinistro della vettura, protetta da uno sportellino. Siccome la quantità di idrogeno emessa durante la ricarica è trascurabile, l'operazione può essere eseguita anche in ambienti con scarsa aerazione come i box.

Per assicurare buone prestazioni alle batterie, è opportuno eseguire di frequente una carica completa (sfruttando per esempio le ore notturne). Se tuttavia, le si lascia scaricare quasi del tutto ed occorre partire in fretta, restano comunque due possibilità:
  • collegare la vettura alla presa di corrente per un'ora circa
  • oppure avviare il motore termico e lasciarlo in funzione con il selezionatore in ER per mezz'ora, fino a raggiungere il 25 per cento di carica. Quando, infatti, le batterie raggiungono questa soglia, è già possibile mettere in moto la vettura: basta viaggiare in "elettrico con ricarica".
- Il gruppo di trasmissione
Il gruppo di trasmissione di Multipla "ibrida" è di tipo Selespeed. Costituito, cioè, da un cambio meccanico a quattro rapporti con innesto delle marce e comando della frizione robotizzati.

Dal punto di vista tecnico, un cambio marcia tradizionale avviene in tre fasi: la prima, nella quale la frizione si apre togliendo gradualmente coppia alle ruote; la seconda (di coppia nulla) in cui il guidatore seleziona e innesta la marcia; la terza, durante la quale la frizione si chiude per trasmettere di nuovo potenza alle ruote (ridà coppia) e il motore incomincia a salire di giri.

Il cambio Selespeed attua queste manovre in modo del tutto automatico. Per cambiare marcia non c'è bisogno di rilasciare il pedale dell'acceleratore e premere la frizione: è la gestione elettronica del cambio a chiedere di aprire la frizione, ridurre la coppia indipendentemente da quanto l'acceleratore viene premuto e innestare le marce.

A differenza del Selespeed di Alfa 156, nel funzionamento ibrido il cambio di Multipla seleziona automaticamente anche i rapporti allo scopo di ottimizzare il comfort e i consumi: un po' come accade sulla sportiva dell'Alfa quando si preme il tasto "city".

- Sospensioni, freni e sterzo
Lo schema delle sospensioni è lo stesso delle altre Multipla Fiat: quella anteriore è la classica Mc Pherson e quella posteriore è a ruote indipendenti con bracci tirati e telaietto ausiliario sospeso elasticamente alla scocca.

L'impianto frenante è stato ritarato poiché la vettura è più pesante. Per lo stesso motivo è stato aggiunto un servofreno maggiorato che consente di migliorare gli spazi di arresto e ridurre i carichi sul pedale.

Per garantire il funzionamento del servofreno e del servosterzo indipendentemente dal sistema di trazione usato, sono state adottate due pompe a depressione per il primo e una pompa elettroidraulica per il secondo. Tutte e tre sono alimentate dalla batteria a 12 V impiegata per i servizi della vettura, ma sono collegate anche all'impianto di trazione tramite il trasformatore da 220 a 12 V. Il compressore del condizionatore, invece, è alimentato dalle batterie di trazione.

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