Renault E-Tech: com’è nato il sistema ibrido senza frizione

Anche le tecnologie di propulsione elettrificate “new gen” iniziano a ritagliarsi un proprio ruolo nell’articolata storia evolutiva dell’automobilismo. Un esempio fra i tanti è quello che riguarda il sistema di motorizzazione ibrida Renault E-Tech, adottato dalla nuova generazione della “segmento B” bestseller Clio (come tecnologia full hybrid), nonché Captur e Mégane (entrambe a sistema ibrido plug-in).

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La tecnologia E-Tech messa a punto da Renault (per la quale la “Marque à Losanges” ha depositato circa 150 brevetti) si caratterizza per l’assenza della frizione e per il ricorso a due motori elettrici, uno dei quali abbinato all’unità termica. È tuttavia nel gruppo trasmissione che Renault impiega un engineering tutto suo, nel quale cioè oltre a non esserci la frizione, sono assenti anche i sincronizzatori. Un cambio a innesti frontali “da corsa”? Essenzialmente sì. E, per evitare che i denti dritti diano luogo a fastidiose (e a lungo andare deleterie per il cambio) “grattate”, uno dei motori elettrici viene impiegato specificamente per aiutare l’innesto delle varie “velocità”, attraverso un collegamento fra unità elettrica ausiliaria e volano per mezzo di ingranaggi in luogo della consueta cinghia elastica.

Inoltre, ben quindici differenti configurazioni costituiscono lo scenario di lavoro del sistema Renault E-Tech, che può utilizzare il motore termico di supporto ed i due motori elettrici principali “in serie”, “in parallelo” così come a sistema misto “in serie-in parallelo”.

Nel 2010 l’idea

Tutto questo, per quanto riguarda l’attualità. Come spesso avviene, dietro la proposta di una nuova tecnologia sul mercato c’è un lungo periodo di studio e di messa a punto di prototipi, funzionali ad una graduale analisi tecnica preludio dell’esordio commerciale. Nel caso del sistema ibrido E-Tech di Renault, tutto ebbe inizio dieci anni fa esatti. Ed in un modo piuttosto insolito, tuttavia utile a comprendere come, anche in piena epoca di realtà virtuale e realtà aumentata, prototipazioni 3D e studi che prevedono un consistente utilizzo dell’informatica, l’inventiva del cervello umano e le abilità manuali rappresentino una insostituibile “base operativa” da cui sviluppare nuove tecnologie.

Obiettivo di allora: un nuovo sistema di elettrificazione

Gli archivi Renault raccontano che tutto ebbe inizio a ridosso delle festività natalizie 2010: epoca nella quale il colosso di Billancourt si trovava in fase di lancio della propria lineup elettrica “moderna”: Twizy, Zoe e Fluence; tuttavia era, contestualmente, alla ricerca di un sistema di elettrificazione alternativo, e che permettesse ai propri clienti di passare progressivamente all’auto 100% elettrica.

I punti-chiave del progetto

Questo il “capitolato” richiesto dalla Direzione tecnica Renault per l’allora nuova lineup ibrida:

• accessibilità
• leggerezza
• adattabilità a veicoli di tutte le dimensioni
• almeno 50 km di autonomia in modalità di marcia elettrica. In poche parole: un sistema ibrido efficace e adatto a tutti.

Per Nicolas Fremau, tecnico esperto in sistemi Cambio e Trasmissione Renault, alla base doveva esserci la considerazione del motore elettrico in qualità di unità principale, cioè quella che garantisce l’avviamento del veicolo; compito dell’unità termica è essenzialmente di supporto, in una fase successiva, per fornire potenza alle ruote nelle lunghe distanze.

Il cambio a denti dritti: un’idea di Louis Renault

Quale tipo di trasmissione sarebbe dovuta intervenire fra i due tipi di alimentazione? Tenendo presente l’”ordine” di realizzare qualcosa di semplice, compatto e leggero, Fremau ebbe in mente una soluzione radicale: fare a meno di frizione e sincronizzatori “tout court”. In poche parole: affidarsi al sistema a denti dritti, tecnologia da lungo tempo utilizzata nel settore delle competizioni e “specialità della Casa” anche da un punto di vista storico: con un analogo sistema, Louis Renault, al volante della sua “Type A”, nel 1898 era riuscito a compiere la salita della ripida Rue Lepic (nel cuore di Montmartre), episodio che di fatto diede il via all’epopea commerciale del marchio.

Un cambio progettato con i Lego

Per mettere in pratica questa idea, niente di meglio della “tradizionale” esperienza pratica. Ed ecco il secondo evento-chiave nello sviluppo del modulo di ibridazione Renault: creare, cioè, con l’ausilio dei mattoncini Lego, il nuovo sistema di trasmissione semplificato con innesto a denti dritti, privo di frizione, e dotato di tre rapporti, in modo da essere in grado di controllare il funzionamento dei motori fra loro. Un vero e proprio capolavoro di ingegneria, in quanto oltre all’assemblaggio delle varie parti, si trattava di incollare, perforare e adattare per far sì che l’insieme potesse trovare posto nell’apposito vano. E poi motorizzare il tutto.

Il “via libera” dei dirigenti Renault

Grazie all’ausilio dei mattoncini plastici più famosi e venduti al mondo – una ventina di ore di lavoro, svolte da Fremau durante le vacanze di Natale 2010 sotto lo sguardo un po’ stupito del figlio (e c’è da crederci!) -, il modellino di sistema ibrido creato con i Lego permise a Nicolas Fremau di osservare “dal vivo” le varie modalità possibili di funzionamento tra i motori. Ciò, racconta Renault, avvenne anche insieme all’osservazione diretta di alcuni suoi colleghi, come Ahmed Ketfi-Cherif, specialista del controllo, per verificare se i passaggi tra le varie modalità siano possibili con un semplice innesto a denti; Antoine Vignon, specialista della progettazione delle trasmissioni, per verificare se si può fare un disegno industriale di questo nuovo sistema; Sid Ali Randi, specialista dei motori elettrici, per verificare se sarebbe in grado di adattare un motore a questa trasmissione. Alcuni giorni di studio degli schemi, di analisi del modellino e di confronto con le indicazioni dello stesso Fremau per poi, alla fine, affermare che il modulo di elettrificazione ibrido con trasmissione a denti dritti e senza frizione sarebbe stato fattibile.

Ed è singolare considerare come, all’atto pratico, questo studio sia da annoverare come una delle più economiche (se non la meno costosa in assoluto) prototipazioni nella storia Renault. Il prototipo, battezzato LocoDiscoBox, venne a sua volta sottoposto alle “Forche caudine” dei dirigenti del Gruppo, segnatamente Rémi Bastien e Gérard Detourbet (deceduto nel 2019), “papà” della gamma Dacia – e all’epoca a capo della Divisione di gamma “M0”, cioè il programma “Entry” – e manager fra i più esperti in materia di sviluppo di innovative soluzioni semplificate e low budget. “Non sapevo come i dirigenti dell’azienda avrebbero reagito – ricorda Nicolas Fremau – Tuttavia, Renault è sempre stata un’azienda molto aperta, allora ho tentato la sorte alla fine di una riunione di progetto. Ho vinto la scommessa, hanno accettato! Gérard Detourbet ha persino fatto questa riflessione: “Se si può fare con il LEGO, vuol dire che funziona!”  Ma il via libera non è stato affatto un regalo. È stato necessario assumersi l’impegno di dar vita al concept realizzando un’auto da mettere in circolazione in soli 14 mesi”.

Salone di Parigi 2014: ecco Renault Eolab

Una volta ottenuto il “placet” dai vertici dell’azienda, e contattato l’ufficio legale per l’ottenimento di un primo brevetto, Nicolas Fremau, Antoine Vignon, Ahmed Ketfi-Cherif, Sid Ali Randi e un piccolo team di appassionati che avevano intrapreso la strada dell’ibrido nell’ingegneria Renault vennero chiamati ad intraprendere la parte più difficile del processo di sviluppo. Ovvero, l’applicazione pratica dell’innovativo (per l’impiego stradale) sistema di trasmissione ad un’autovettura di nuova generazione.

Il salto in avanti non è molto lungo, tuttavia conduce ad un momento cruciale per la più recente storia Renault. E porta un nome ed un modello ben precisi: il Salone di Parigi 2014, e l’esposizione del prototipo Renault Eolab. Una showcar – realizzata da un’altra squadra di ingegneri, diretta da Laurent Taupin, chiamata allo sviluppo di un veicolo che doveva consumare meno di 2 l per 100 km, essere realizzato su una piattaforma molto leggera, dichiarare un’aerodinamicità molto accentuata – provvista di alimentazione ibrida plug-in formata da un’unità motrice benzina a tre cilindri, un motore elettrico e, appunto, un inedito sistema di trasmissione a tre rapporti, senza frizione, nella quale due rapporti erano collegati al motore elettrico, ed il terzo a quello termico. Grazie alla combinazione fra le tre “velocità”, Renault Eolab (dichiarata per un consumo minimo da record: appena un litro di benzina per 100 km) consentiva fino a nove abbinamenti fra le trazioni termica ed elettrica.

Innovazione hi-tech nel DNA Renault

Sotto il cofano, Renault Eolab portava in dote l’unità motrice “Z.E. on demand” (già impiegata, in via sperimentale, a bordo di una Dacia svelata in occasione degli Innov’Days 2012), cui si abbinava proprio una prima realizzazione pratica del prototipo LocoDiscoBox creato soltanto quattro anni prima da Nicolas Fremau con i mattoncini Lego.

“L’abbinamento Eolab-Z.E. on demand è, in breve tempo, diventato naturale, talmente era necessaria la complementarietà tra la ricerca di riduzione del peso del veicolo e la necessità di applicarla anche al gruppo motopropulsore tramite una tecnologia innovativa per portare il progetto fino in fondo – osserva Laurent Taupin – Potevamo contare su due modi complementari di realizzare qualcosa di veramente Renault, ossia andare alla ricerca di una semplicità ingegnosa, ma, soprattutto, alla portata di tutti. Quest’auto doveva trovare il suo motore e questo motore la sua auto. La convergenza si è verificata a inizio 2013”.

La nuova gamma E-Tech deve dunque molto all’inventiva ed al coraggio di un gruppo di ingegneri Renault, che partiti da un foglio bianco (e… da qualche scatola di Lego) hanno creato una tecnologia ibrida con trasmissione a denti dritti e senza frizione che fa leva su semplicità costruttiva e regolarità di utilizzo.