Investimenti superiori a 5 miliardi di Euro all’anno e 23.000 Collaboratori coinvolti a livello mondiale, sono i numeri che sintetizzano il grande impegno del Gruppo Volkswagen in fatto di ricerca e sviluppo. Un lavoro che, vista l’importanza raggiunta dai sistemi di trazione elettrica per l’auto di domani, viene indirizzato verso lo sviluppo della vettura elettrica.
Coordinati dal Group Research di Wolfsburg (Germania), i centri di ricerca satellite sono l’Electronic Research Lab (ERL) di Palo Alto (California, USA), il Volkswagen Research Lab China (VRC) e il Technical Representative Tokyo (VTT). Il Group Research gestisce centralmente l’attività di questi tre “satelliti” che sono incaricati anche di individuare nuove tendenze e tecnologie sui principali mercati globali con finalità strategiche.

Il più grande tra i centri di ricerca periferici è l’ERL di Palo Alto dove lavorano circa 100 collaboratori. Oltre allo sviluppo dei sistemi di assistenza alla guida, qui l’attenzione è concentrata sulla mobilità elettrica. “In futuro il cuore della Volkswagen batterà anche grazie all’elettricità e i nostri ingegneri in America, Europa e Asia stanno gettando le basi di questo cambiamento” ha dichiarato Martin Winterkorn, Presidente del Gruppo Volkswagen.
Un dettagliato piano di lancio per tutti i veicoli a trazione elettrica è già stato stabilito: Winterkorn afferma infatti che “la Volkswagen introdurrà il concetto di E-Mobility nella produzione di massa. Nel 2011 amplieremo la nostra flotta “test” con 500 Golf a trazione elettrica. L’anno successivo, seguirà una versione ibrida della Jetta per il mercato americano. A partire dal 2013 la E-Up entrerà in produzione e sarà seguita lo stesso anno dalla Golf blue-e-motion. Il nostro obiettivo è quello di diventare leader di mercato della mobilità elettrica entro il 2018. All’interno della nostra gamma prodotti vogliamo raggiungere una quota del 3% di auto elettriche”. E prosegue: “Con l’introduzione nei nostri modelli di volume, questa tecnologia non sarà più una realtà di nicchia”.
Oggi l’auto elettrica è tecnicamente già in grado di offrire un’autonomia di circa 150 km. A questo riguardo, sono in corso studi mirati sui principali mercati in Europa, Nord America e Cina. Nel frattempo, un passaggio chiave della strategia sarà l’implementazione della tecnologia ibrida sui veicoli di serie. A tal proposito, nei mesi scorsi la Volkswagen ha lanciato sul mercato la Touareg Hybrid cui seguiranno nel 2012 la Jetta Hybrid e, nella seconda parte del 2013, la Passat Hybrid e la Golf Hybrid.

Nei propri centri di ricerca la Volkswagen sta lavorando anche su un importante nodo da sciogliere relativamente alla trazione elettrica, ovvero i diversi sistemi per immagazzinare l’energia. Per esempio, nel campo delle batterie agli ioni di litio questo significa valutare i risultati garantiti da batterie sviluppate appositamente con quelli ottenuti da batterie del tipo normalmente impiegato nell’elettronica di consumo (computer portatili, telefoni cellulari, etc.). L’ERL si sta occupando di studiare queste ultime con la consapevolezza che per l’auto elettrica la migliore combinazione di batterie ed elettronica di gestione è quella che garantisce un’autonomia più elevata possibile.
Nello sviluppo dei futuri modelli elettrici Volkswagen, ogni singolo aspetto relativo agli accumulatori viene affrontato e approfondito: il ciclo di vita e i costi corrispondenti, l’affidabilità, come pure l’autonomia garantita e la sicurezza. Il lavoro dell’ERL, centro di ricerca fondato nel 1998, viene svolto in modo trasversale rispetto ai Marchi del Gruppo Volkswagen, quindi lo studio di una soluzione di batterie per un modello di un’altra Marca, sarà concepito con la stessa accuratezza di quello per una Golf blue-e-motion.
La Touareg Hybrid, prima ibrida di serie della Volkswagen
Il motore V6 TSI sovralimentato e il motore elettrico riducono i consumi
a 8,2 l/100 km a fronte di una coppia di 580 Nm
Con un consumo nel ciclo combinato di soli 8,2 l/100 km la Touareg Hybrid a trazione integrale stabilisce nuovi standard nel segmento delle fuoristrada a benzina. Le emissioni di CO2 sono altrettanto ridotte: 193 g/km. La propulsione ibrida, nella nuova motorizzazione top di gamma, unisce le prestazioni di un tradizionale motore a otto cilindri ai consumi di un sei o addirittura di un quattro cilindri. In Europa e in America andrà pertanto a sostituire l’attuale motore V8 a benzina, proseguendo così il successo della strategia di downsizing adottata dalla Volkswagen. Chiaramente la Touareg Hybrid soddisfa pienamente le severe normative europee e americane sui gas di scarico, rispettivamente Euro 5 e ULEV2, e raggiunge una velocità massima di 240 km/h e passa in soli 6,5 secondi da 0 a 100 km/h.

L’unità di propulsione della Touareg Hybrid è composta dal motore V6 TSI 333 CV a iniezione diretta di benzina, con compressore, dal cambio automatico a 8 rapporti e dal modulo ibrido integrato tra il motore a scoppio e il cambio automatico. Questo modulo è costituito da un motore elettrico da 47 CV e da una frizione di separazione. Il modulo ibrido ha un diametro di 300 mm, è lungo solo 70 mm e pesa appena 55 kg.
L’accoppiamento tra il V6 TSI e il motore elettrico, integrato nel modulo ibrido, avviene grazie a un volano. Dalla parte del cambio il convertitore di coppia e il motore elettrico sono collegati da un disco flessibile. Se il motore V6 TSI e il motore elettrico funzionano contemporaneamente (boost), la potenza complessiva misurata sul banco di prova raggiunge 380 CV con coppia massima di 580 Nm.
L’energia elettrica necessaria per il motore elettrico viene immagazzinata in una batteria ibrida nichel-metallidrato (Ni-MH), posta nella parte posteriore della Touareg, precisamente nel vano della ruota di scorta. Con una tensione nominale di 288 volt la batteria fornisce una carica di 1,73 chilowattora (kWh) e una potenza massima di 38 kW. L’energia immagazzinata nella batteria permette alla Touareg di percorrere, con la sola propulsione elettrica, circa 2 chilometri e di raggiungere una velocità massima di 50 km/h. I vari componenti sono “diretti” dal sistema di gestione della propulsione ibrida (Hybrid Manager).

Propulsione ibrida di tipo parallelo ideale per i SUV
La Volkswagen ha scelto di utilizzare nella Touareg una propulsione ibrida parallela: in questo modo vengono garantite sia le caratteristiche off-road che un’illimitata quanto prolungata capacità di superamento delle pendenze. Inoltre è più efficace su percorsi extraurbani e autostradali rispetto agli altri sistemi ibridi.
Rispetto a un SUV convenzionale di analoghe prestazioni e dimensioni, grazie al concetto ibrido, nel traffico cittadino si risparmia più del 25% di carburante. Nel ciclo combinato (in città, nei percorsi extraurbani e autostradali) i progettisti hanno rilevato un abbattimento dei consumi medi pari al 17%. I parametri grazie ai quali la Touareg Hybrid riesce a ridurre i consumi sono essenzialmente quattro.
La marcia elettrica. La marcia in modalità elettrica a emissioni zero (fino a 50 km/h) riduce il consumo di carburante. In questo caso, il motore V6 TSI non solo è spento, ma viene anche disaccoppiato dal cambio mediante una frizione di separazione, per evitare le perdite legate al “trascinamento”.
L’inerzia. Non appena il guidatore solleva il piede dall’acceleratore, il motore V6 TSI viene disaccoppiato dal cambio. Ciò è possibile anche in caso di velocità elevate (fino a 160 km/h), quindi anche in autostrada.
Il sistema di recupero dell’energia. In frenata, il motore elettrico, che in questo caso funge da alternatore, recupera energia cinetica e la accumula temporaneamente nella batteria ad alta tensione (batteria Ni-MH).
Il sistema start/stop. La Hybrid monta di serie il sistema start/stop che, integrato nel gruppo di propulsione, riduce il consumo di carburante soprattutto nel ciclo urbano e nel traffico stop-and-go.

Il sistema Hybrid Manager: il “cervello” che gestisce i due sistemi di propulsione
I singoli componenti sono collegati tra loro mediante un apposito sistema di gestione. Questo dispositivo è integrato nella centralina motore e comunica, tramite la linea CAN bus, con il cambio automatico, la batteria ad alta tensione e l’elettronica di potenza (raddrizzatore di tensione e trasformatore integrato a corrente continua), che comanda il motore elettrico. Non da ultimo gestisce anche il flusso energetico tra motore elettrico e batteria. L’elettronica di potenza, mediante il trasformatore di corrente continua, assicura l’alimentazione a 12 volt della rete di bordo tramite il motore elettrico o la batteria ad alta tensione. In base allo stato di carica della batteria, alla velocità della vettura e ad altri parametri specifici, il sistema di gestione della propulsione ibrida sceglie automaticamente, dopo un’analisi pressoché istantanea di tutti i segnali, la strategia di funzionamento ideale.
La strategia di gestione, comandata dal sistema Hybrid Manager è parte fondamentale del software che controlla l’intera catena cinematica. Questa strategia collega i sistemi per sfruttare sempre al meglio l’energia elettrica fornita dalla batteria. Una soluzione senz’altro geniale, ma tutt’altro che semplice. Contrariamente all’energia “chimica” nel serbatoio del carburante, infatti, il serbatoio dell’energia elettrica (la batteria) durante la guida non solo si svuota, ma si ricarica costantemente. Il funzionamento ottimale della Touareg Hybrid è un continuo alternarsi di brevi fasi di consumo e di fasi di immagazzinamento dell’energia elettrica.
In base allo stato di carica della batteria e del corrispondente grado di efficacia dei singoli dispositivi, il sistema di gestione predilige modalità di funzionamento diverse per immagazzinare o usare l’energia elettrica. L’alimentazione delle utenze elettriche rappresenta il carico di base e influisce quindi costantemente sulla combinazione delle due propulsioni disponibili (motore V6 TSI e motore elettrico).

L’energia cinetica è ideale per la ricarica della batteria
Il sistema di recupero dell’energia in frenata, nell’ottica dei consumi complessivi, costituisce anche il modo più opportuno per ricaricare la batteria. Ancora più efficiente risulta l’utilizzo diretto dell’energia cinetica della vettura in movimento mediante una coppia di rilascio minima nella catena cinematica. Nelle fasi di rilascio, il motore V6 TSI viene pertanto scollegato dalla catena cinematica mediante l’apertura della frizione di separazione. Così facendo le perdite dovute al trascinamento non influenzano il rendimento complessivo della vettura (“inerzia”). La coppia di rigenerazione del motore elettrico viene quindi regolata per compensare il fabbisogno energetico dei gruppi ausiliari. Il funzionamento per inerzia è possibile fino ad una velocità di 160 km/h. Il sistema di recupero dell’energia si attiva effettivamente solo a seguito di un azionamento del pedale del freno.
Il migliore comando elettronico dei componenti ibridi, tuttavia, ha senso solo se l’intera catena cinematica funziona in modo efficiente. Nella nuova Touareg Hybrid quest’efficienza è garantita dal motore V6 TSI.

La batteria nel dettaglio
La batteria al nichel-metallidrato (Ni-MH) della Touareg Hybrid rappresenta l’attuale stato dell’arte quanto a soluzioni tecnologiche per la conservazione dell’energia nelle automobili. Sicurezza di funzionamento attestata negli anni, solidità e notevoli vantaggi a livello di costi: questi sono i principali pregi delle batterie al Ni-MH.
Per ridurre al massimo gli ingombri, la batteria è stata collocata nel vano originariamente dedicato alla ruota di scorta. La batteria è composta da 240 celle, genera una tensione di 288 volt e ha una capacità di 1,73 kWh. Tramite un canale supplementare integrato nella ventilazione degli interni della Touareg e due ventilatori separati, la batteria viene mantenuta alle temperature di funzionamento ottimali. Il sistema di controllo della batteria sorveglia costantemente lo stato di carica mediante lo scambio di dati con il sistema Hybrid Manager.
Il cablaggio elettrico della trazione collega la batteria all’elettronica di potenza posta vicino al motore. Serve ad alimentare il motore elettrico o, viceversa, a ricaricare la batteria quando il motore elettrico funziona da alternatore in frenata (sistema di recupero dell’energia), oppure tramite il motore V6 TSI (con spostamento del punto di carico). In caso di incidenti la batteria ad alta tensione è protetta dal “Protect Box”. La batteria pesa 79 kg, compreso questo box e l’impianto di ventilazione.

Polo BlueMotion, la cinque posti più ecologica
Consuma soltanto 3,3 litri/100 km con 87 g/km di emissioni CO2

La Polo BlueMotion è dotata di un motore Turbodiesel tre cilindri 1.2. Anche questo TDI è particolarmente silenzioso, grazie all’iniezione common rail di ultima generazione. Già a 2.000 giri il motore sviluppa una coppia massima di 180 Nm, mentre raggiunge la potenza massima di 75 CV a 4.200 giri. Grazie a questo propulsore e alle soluzioni adottate, è stato possibile abbattere i consumi di carburante di ben 0,9 litri/100 km, pari cioè a una riduzione del 22%, rispetto alla Polo TDI convenzionale da 75 CV. Anche le emissioni di CO2 sono state ridotte, passando da 109 a 87 g/km. Tutto questo, senza intaccare l’agilità che da sempre contraddistingue la Polo. La vettura passa infatti da 0 a 100 km in 13,6 secondi, raggiungendo la velocità massima di 173 km/h.
Tra le tecnologie specifiche della Polo BlueMotion si annoverano svariati componenti high-tech e soluzioni di dettaglio. Il presupposto per il raggiungimento di valori tanto bassi dal punto di vista dei consumi e delle emissioni è il nuovo motore TDI. L’indicatore della marcia consigliata, integrato nella strumentazione, segnala al guidatore della Polo BlueMotion il rapporto più indicato da utilizzare per garantire sempre la massima efficienza nei consumi. Tra le dotazioni BlueMotion si annoverano il sistema di recupero dell’energia, lo start/stop, pneumatici con resistenza al rotolamento ottimizzata e cerchi in lega particolarmente leggeri e aerodinamici.

Sistema start/stop
Particolarmente interessante il sistema start/stop dal funzionamento intuitivo: quando il guidatore della Polo BlueMotion si avvicina a un semaforo rosso, arresta la vettura e mette il cambio in folle, togliendo il piede dalla frizione, il motore si spegne immediatamente e l’indicatore multifunzione visualizza l’indicazione “start/stop”. Non appena il semaforo diventa verde e il guidatore aziona la frizione, il motore si riavvia automaticamente e l’indicazione “start/stop” scompare. Il guidatore potrà quindi inserire una marcia e ripartire.

Dispositivo di recupero dell’energia
Questo sistema aiuta a sfruttare al meglio l’energia sviluppata dal motore. Nei modelli BlueMotion, in fase di rilascio e di frenata, ossia quando il guidatore rilascia il pedale dell’acceleratore o frena in modo mirato, la tensione dell’alternatore aumenta e questa energia viene utilizzata per ricaricare la batteria della vettura.
Grazie a questo comando dell’alternatore, indipendente dal rendimento del motore, e al fatto che così la batteria risulta sempre caricata in modo ottimale, la tensione dell’alternatore può diminuire ad esempio quando il guidatore frena o mantiene costante la velocità. È addirittura possibile che l’alternatore si spenga completamente, riducendo così il carico sul motore e, di conseguenza, i consumi. Questo sistema richiede un apposito software per la gestione dell’energia e un software dai parametri ottimizzati per la centralina motore.

Aerodinamica
Oltre a caratteristiche come i sistemi start/stop e quello di recupero dell’energia, la Polo BlueMotion del peso di 1.080 kg, presenta anche dettagli peculiari a livello di carrozzeria, volti a ridurre al massimo la resistenza aerodinamica. Tra questi rientrano una nuova griglia del radiatore più chiusa, un nuovo spoiler anteriore, listelli sottoporta, paraurti posteriore, spoiler posteriore e protezione sottoscocca, tutti ottimizzati sotto il profilo aerodinamico, nonché cerchi in lega da 15″ con pneumatici a bassa resistenza al rotolamento.
Golf BlueMotion, ecosostenibile senza compromessi
Consuma soltanto 3,8 litri/100 km e non impone rinunce quanto a guidabilità
La nuova Golf BlueMotion, con il suo consumo nel ciclo combinato di 3,8 litri/100 km, è la prima vettura del segmento a restare al di sotto della soglia dei 4 litri (a fronte di emissioni altrettanto incredibili di 99 g/km CO2). Il cuore della Golf più parca nei consumi di tutti i tempi è il nuovo motore 1.6 Turbodiesel common rail, silenzioso e potente.
Come tutti i motori TDI della Volkswagen, anche in questo caso consumi contenuti non sono sinonimo di compromessi in termini di prestazioni. Al contrario: il potente quattro cilindri 16 valvole 105 CV, infatti, è in grado di erogare già a 2.000 giri una coppia massima pari a 250 Nm. Forte di queste caratteristiche, consente alla Golf BlueMotion di passare da 0 a 100 km/h in appena 11,3 secondi e di raggiungere la velocità massima di 190 km/h.
L’ampio allestimento di serie comprende, oltre alle caratteristiche BlueMotion (sistema start/stop e di recupero dell’energia, ad esempio) e l’utile sistema di assistenza nelle partenze in salita, soluzioni di dettaglio appositamente studiate e realizzate per la Golf BlueMotion. L’obiettivo è unire sostenibilità ambientale e dinamica di guida.

Gli esterni della Golf
A livello di esterni, la nuova Golf BlueMotion si distingue, rispetto al modello base, per i seguenti tratti: calandra del radiatore modificata con ulteriori listelli cromati, paraurti e sottoporta maggiorati in design sportivo R-Line, cerchi in lega da 15″ con pneumatici a bassa resistenza al rotolamento (195/65), gruppi ottici posteriori scuri, spoiler sul tetto in design GTI e scritta BlueMotion sulla griglia del radiatore e sul portellone. Come per gli altri due nuovi modelli BlueMotion, anche per la Golf è disponibile il nuovo colore “Glacier Blue Metallic”.

Gli interni della Golf
L’abitacolo presenta nuovi rivestimenti dei sedili (“Scout” con elementi di colore blu), l’indicatore multifunzione con indicazione della marcia consigliata e inserti cromati per il comando della regolazione degli specchietti, per i tasti degli alzacristalli e per l’interruttore delle luci. Gli elementi di comfort, come ad esempio il climatizzatore (di serie) sono sempre presenti nella dotazione della vettura, anche a fronte della riduzione dei consumi.

Il motore della Golf
Il motore quattro cilindri 16 valvole con iniezione common rail presenta le migliori caratteristiche acustiche della categoria, elevata agilità e valori di emissioni e consumi estremamente ridotti. Tecnicamente, questo motore TDI di 1.598 cm3 di cilindrata, fissa nuovi standard di riferimento sul mercato. Il sistema common rail assicura l’iniezione del gasolio a 1.600 bar di pressione direttamente nella camera di combustione. Gli speciali attuatori piezoelettrici comandano poi con estrema precisione le iniezioni multiple e la quantità di carburante iniettato.
Per ridurre significativamente l’attrito del motore, sono stati ottimizzati anche gli azionamenti di albero motore, valvole e pompa dell’olio. Inoltre, essendo il motore “quadro”, risultano minime le perdite per attrito sulle camicie dei cilindri. Sono anche state ridotte le perdite da strozzamento nel circuito dell’olio e del liquido refrigerante nonché nei tratti di aspirazione e di sovralimentazione. Il risultato di tutti questi interventi è un motore TDI che presenta i livelli di consumi ed emissioni più bassi, senza però scendere ad alcun compromesso quanto a comfort e dinamica di guida.

BlueMotionTechnologies, soluzioni a favore dell’ambiente
Una gamma di sistemi di propulsione innovativi ed ecologici
Il sigillo BlueMotion non è semplicemente la denominazione di alcuni modelli, ed infatti è diventato molto di più di un semplice sinonimo di mobilità sostenibile. Tutto è iniziato nel 2006 con la prima versione della Polo BlueMotion, l’unica 5 posti in grado di consumare soltanto 3,9 litri di carburante ogni 100 chilometri nel ciclo combinato. Da allora è partito il programma BlueMotion. Oggi la Volkswagen ha riunito tutti i modelli e le tecnologie BlueMotion sotto l’ombrello BlueMotionTechnologies.
BlueMotionTechnologies comprende tutti i prodotti, le tecnologie di base e le innovazioni che contribuiscono a ridurre fortemente i consumi di carburante e le emissioni. Le tecnologie di base costituiscono le fondamenta su cui poggia la realizzazione del programma BlueMotion. Elementi fondamentali sono, per esempio, i motori Turbodiesel TDI con iniezione diretta common rail e i motori benzina TSI sovralimentati a iniezione diretta, oltre al cambio a doppia frizione DSG estremamente efficiente. Il tutto viene completato da innovazioni tecnologiche. Tra queste, i nuovi sviluppi dei motori EcoFuel (metano), BiFuel (GPL), MultiFuel (etanolo), sistemi ibridi ed elettrici, ma anche dispositivi di post-trattamento dei gas di scarico NOx, di recupero dell’energia e il sistema start/stop.
Le tecnologie base e le innovazioni costituiscono così una gamma di prodotti sempre più ampia. Questi prodotti e vetture attualmente sono suddivisi in quattro tipologie: BlueMotion, BlueMotion Technology, BlueTDI e TSI EcoFuel.
BlueMotion
Questo marchio indica i modelli più parchi nei consumi nella classe di appartenenza, come quelli descritti nelle pagine precedenti. Attualmente, sono disponibili in versione BlueMotion la nuova Polo, la Golf, la Passat e la Passat Variant. Sono vetture specificatamente concepite e configurate con motori TDI, con allestimento specifico non modificabile e sono veri punti di riferimento quanto a economicità dei consumi ed ecocompatibilità. Sono contraddistinte dal logo BlueMotion sulla calandra del radiatore e sulla zona posteriore e da una caratterizzazione estetica/aerodinamica dedicata.
BlueMotion Technology
I modelli BlueMotion Technology sono forniti con allestimenti standard come, per esempio, Comfortline o Highline. A differenza dei BlueMotion, sono personalizzabili con un’ampia scelta di optional. Sul fronte dei motori, i modelli sono dotati dei propulsori TDI e TSI, particolarmente efficienti. Di serie prevedono, tra l’altro, start/stop, recupero dell’energia e altri accorgimenti BlueMotion.
BlueTDI
Il terzo marchio sotto l’ombrello BlueMotionTechnologies è BlueTDI. Indica i modelli Diesel più puliti della categoria di appartenenza. Infatti sono in linea con i requisiti oggi noti stabiliti dalla norma Euro 6. I motori 2.0 TDI common rail (143 CV) di questi modelli sono dotati di serie di catalizzatore SCR che riduce notevolmente le emissioni di ossido di azoto.
TSI EcoFuel
Dal 2009, la Volkswagen ha creato un quarto marchio, TSI EcoFuel. Indica una vera e propria rivoluzione nell’ambito delle vetture a metano che, pur essendo altamente ecocompatibili, sono sempre state poco agili. La nuova Touran TSI EcoFuel, la Passat e la Passat Variant TSI EcoFuel, tutte dotate di ben 150 CV, grazie al motore con doppia sovralimentazione (turbocompressore a gas di scarico e compressore meccanico) e iniezione diretta, risolvono definitivamente la tipica carenza di brillantezza delle auto a metano. Tutte queste vetture sono bivalenti: presentano cioè tre serbatoi per il metano e uno per la benzina. Come alternativa al cambio manuale a 6 marce, di serie, si può scegliere come optional il cambio automatico a 7 rapporti DSG. Qui di seguito le versioni TSI EcoFuel disponibili: