Con il crescere della diffusione dei veicoli a zero emissioni, appare sempre più evidente la necessità di progettare pneumatici specifici per la trazione elettrica. Ecco come la tecnologia sta affrontando nuove esigenze e problemi
Il ruolo strategico degli pneumatici si può riassumere nel fatto che essi rappresentano l’unico punto di contatto tra un veicolo e la strada da percorrere. Le coperture hanno infatti il delicato compito di sostenere il mezzo che equipaggiano, di assorbire le asperità del terreno e trasmettere le forze relative al moto.
Alle loro specifiche caratteristiche e qualità sono pertanto affidate sia le prestazioni che sicurezza ed affidabilità del mezzo, ed il loro sviluppo è determinante per l’affermazione di un determinato modello di movibilità.
Non c’è da stupirsi pertanto se gli studi di progettazione dei maggiori brand di pneumatici al mondo, stiano orientando i loro sforzi per individuare le soluzioni ottimali a rispondere alle nuove esigenze poste dalla specificità della trazione elettrica, da tutti indicata come la mobilità del futuro.
Perché pneumatici specifici
Il motore elettrico, rispetto a quello endotermico, presenta una elevatissima efficienza energetica, dell’ordine del 90% contro il 25-40% dei motori a combustione interna. Non ha, inoltre, bisogno di cambio e frizione ed è accoppiato in presa diretta al differenziale ed alle ruote. La coppia massima sviluppata è quindi totalmente disponibile alle ruote in partenza da fermo, senza la progressività o il ritardo con cui l’analogo processo avviene nei veicoli alimentati con benzina o gasolio, dove l’avvio e l’accelerazione sono limitati dai tempi della miscela aria carburante e della combustione stessa.
E’ il fenomeno delle partenze “brucianti” che ben caratterizza i veicoli elettrici i cui motori trasmettono alle ruote una forza di rotazione che induce il movimento, ben superiore a quella di cui sono oggetto i mezzi equipaggiati con propulsori endotermici.
Da qui nasce l’esigenza di concepire pneumatici in grado di sopportare coppie e accelerazioni generalmente più elevate di quelle tradizionali, in pratica più resistenti e con specifiche caratteristiche di tenuta.
Il secondo fattore che contraddistingue un veicolo elettrico è la sua maggiore pesantezza rispetto ad un analogo mezzo convenzionale. Infatti, seppur le componenti specifiche di un’auto elettrica sono in numero minore, è pur vero che per assicurare al mezzo adeguata autonomia ed energia, sufficiente a garantire livelli di potenza accettabili, i pacchi batterie devono essere opportunamente dimensionati.
Ciò comporta, in primo luogo, un aumento del peso globale del veicolo, mediamente del 20-30%, e quindi la necessità di disporre di gomme per quanto possibile leggere. Secondariamente, la distribuzione dei pesi e la loro influenza in accelerazione o nelle operazioni di sterzata, suggeriscono la ricerca di pneumatici robusti e resistenti.
La presenza di un adeguato numero di pacchi batterie, come detto, assicura autonomia, consente cioè di fare più chilometri e limitare i fenomeni “d’ansia” che in buona parte ancora condizionano l’acquisto di un elettrico. A questo risultato concorre anche la limitazione di ogni fonte di attrito, possibile causa di dispersione dell’energia prodotta dalle batterie.
Essenziale, a questo scopo, è pertanto definire pneumatici non troppo resistenti al rotolamento cioè piuttosto rigidi per contrastare l’effetto naturale di deformazione della gomma che tenderebbe a richiedere maggior energia per il suo superamento.
Un ulteriore indicazione per i progettisti viene poi dalla necessità di non turbare più di tanto la silenziosità dei veicoli a zero emissione con rumorosità che possono essere generati propri dagli pneumatici. Tale fattore acquista ancor maggior importanza sui veicoli di classe alta dove il comfort di marcia è un vero e proprio must.
Se si mettono insieme tutti questi elementi, si può affermare che l’obiettivo dei progettisti oggi è quello di trovare un giusto compromesso tra diverse caratteristiche in modo da assicurare la realizzazione di pneumatici il più possibile adatti alla trazione elettrica e così definibili:
- Resistenti alle accelerazioni
- Con ottima tenuta di strada
- Con bassa tendenza a deformarsi
- Leggeri
- Silenziosi
Cosa c’è dietro l’angolo
Solo per dare una misura dell’impegno che i produttori stanno profondendo nel trovare la corretta formula per le nuove generazioni di veicoli ormai alle porte, riportiamo alcuni esempi degli interventi in atto, anche se non esaustivi.
Tra le aziende più attive si distingue Goodyear che già alcuni anni fa ha presentato il concept BHO3 che ipotizza la possibilità di realizzare pneumatici per veicoli elettrici, utilizzando particolari materiali piezoelettrici, in grado di trasformare l’energia prodotta per attrito sulla strada in elettricità destinata a ricaricare le batterie dell’auto. Inoltre, tali innovative gomme, grazie a recettori solari inseriti nella loro struttura, sarebbero capaci di assorbire sole e calore quando l’auto è parcheggiata in modo da produrre ulteriore energia per ricaricare gli accumulatori.
All’ultimo Salone Internazionale di Ginevra 2018, la casa statunitense ha poi presentato un interessante prototipo detto “EfficientGrip Performance” dotato della Electric Drive Technology, ispirata dalla necessità di soddisfare al meglio le esigenze del nuovo segmento di mercato costituito dai veicoli a zero emissione con l’offerta di una serie di soluzioni quali la creazione di un innovativo design del battistrada a lamelle più sottili per aumentare la superficie di contatto con il terreno in modo da sopportare meglio gli alti valori di coppia e mantenere l’aderenza anche sul bagnato. Il design poi è studiato anche per limitare l’azione delle onde sonore riducendo la rumorosità in marcia.
Un’ulteriore proposta consiste poi nell’aumento dell’indice di carico agendo sulla forma della cavità della gomma in modo da far fronte all’incremento del peso del veicolo con le batterie.
Infine, la Electric Drive Technology si prefigge di agire anche sulla necessità di non ledere l’autonomia del veicolo riducendo il consumo delle coperture (in un veicolo elettrico può essere anche del 30% superiore ad un analogo tradizionale), attraverso l’ottimizzazione della mescola per ottenere una bassa resistenza al rotolamento e un miglioramento dell’efficienza generale del mezzo.
Michelin è già sul mercato con la sua prima gamma di pneumatici progettati per auto elettriche denominata Energy E-V che, grazie ad interventi sul design del battistrada proposto con lamelle autobloccanti per ottenere maggior rigidità al suolo e l’adozione di una speciale mescola multipolimerica e ultraflessibile per esaltarne l’aderenza su asciutto e bagnato, dichiara una riduzione del 20% della resistenza al rotolamento e un incremento del 6% dei chilometri di autonomia disponibili.
L’ultima frontiera infine è rappresentata dalle coperture airless che potrebbero costituire una vera rivoluzione nel settore dell’automotive e la cui ascesa i veicoli elettrici potrebbero accelerare.
Per coperture airless si intendono appunto quelle che non necessitano di aria in pressione, non dispongono di camere d’aria né carcassa e sono invece costituiti da una struttura elastica realizzata con resine e materiali compositi che ingloba anche il cerchio. Degli pneumatici tradizionali rimane solo il battistrada costituito da mescola, cioè polimero con additivi chimici. I vantaggi sono quelli della ridotta manutenzione, della caduta del rischio di forature e soprattutto della leggerezza.
Bridgestone e Michelin hanno già presentato prototipi e quest’ultima commercializza già un prodotto simile ma destinato a trattorini da giardinaggio e golf cart.
La leggerezza e la possibilità di alloggiare un motore elettrico nella ruota sta attirando l’attenzione dei costruttori di veicoli elettrici anche se molti sono ancora gli ostacoli da superare, primo fra tutti la resistenza al rotolamento che è al momento superiore di circa il 20% rispetto alle coperture tradizionali.
Anche l’e-bike si adegua
Occorre premettere che per quanto riguarda la bici a pedalata assistita realizzata ed utilizzata nel rispetto della normativa europea vigente (presenzadi motore ausiliario di potenza nominale non superiore a 250 Watt, che offre assistenza alla pedalata entro i 25 km/h)ricorrere al montaggio di pneumatici specifici, appare generalmente superfluo.
Discorso diverso se si considera l’impiego dell’e-bike in situazioni più specialistiche come ad esempio l’e-mtb o l’e-road da corsa, o l’uso al di fuori dei limiti posti dalla normativa sulla bici a pedalata assistita.
Per tutte queste situazioni si va imponendo sempre più la presenza di coperture specifiche in grado di sopportare con sicurezza la maggior coppia scaricata dal motore elettrico, di tenere presente il maggior peso della bici, di garantire con sicurezza la tenuta di strada nelle diverse situazioni.
Per esempio, dedicate agli appassionati dei percorsi di montagna, si stanno realizzando coperture più robuste, con carcasse rinforzate ed adatte a sostenere la potenza aggiuntiva di motori capaci di esprimere forti e immediate coppie, con profili idonei a garantire una aderenza ottimale al terreno sia in frenata che in partenze ripide.
Per l’utilizzo prevalentemente da E-Touring si vanno invece privilegiando pneumatici a bassa resistenza al rotolamento e battistrada con profili che assicurino scorrevolezza ma al bisogno il giusto grip.
La scorrevolezza e l’aderenza alle alte velocità sono invece le caratteristiche più richieste per le E-Road, veri e propri modelli da corsa che vanno sempre più affacciandosi sul mercato.
Numerosi i marchi attivi sul mercato, da Schwalbe che ha recentemente presentato la sua prima gamma completa per e-bike declinata nei principali segmenti, le cui caratteristiche abbiamo illustrato sul sito di Bicitech, a Vittoria che ha dedicato i suoi ultimi modelli al mondo E-Mtbpredisponendo una speciale struttura con doppia carcassa (2-ply casing) per maggior resistenza, protezione e durata.
