Ferrari, sistema ibrido: PU 066/10 aumenta l’efficienza e la gestione del “wheel-spin”

Ferrari ha un motore, probabilmente il più performante se di potenza massima parliamo riferito alla parte endotermica. Avere dati certi al riguardo è sempre difficile, ma le informazioni di prima mano a noi pervenute dicono questo. Nelle attuali power unit c’è anche la parte ibrida però, componente molto importante, che di fatto è in grado di spostare gli equilibri competitivi delle moderne unità di potenza. Su questo punto cerchiamo di realizzare un breve focus prima di procedere. Un sorta di ripasso generale sul “codice Ferrari” che oramai da 4 anni attenzioniamo con estrema cura attraverso il fantastico strumento che risponde al nome di on board.

Contesto che ci ha permesso di decifrare, a seguito di molte notte insonni, le caratteristiche tecniche utili a commentare con la giusta cognizione di causa la difficile tematica. Abbiamo cercato pertanto di stabilire una sorta di connessione diretta con piloti e tecnici, per poi offrirla ai lettori tramite la narrativa degli eventi in sella alle due rosse. Esauriti i convenevoli andiamo pertanto a sviscerare alcuni punti salienti che all’interno dello scritto ci verranno assai comodi per comprendere al meglio quello che sta succedendo sulle vetture di Maranello .

Ferrari SF-23: sistema SOC (state of charge)

I piloti di F1 hanno un volante che di fatto assomiglia a una console di aereo, con le determinate proporzioni. Bottoni, ghiere e levette in grado di modificare diversi paramenti legati al rendimento della monoposto. Il tutto gestito da diversi software spesso già pre-settati sulle caratteristiche del circuito in base alle esigenze. Un’interfaccia indispensabile per controllare le vetture in ogni singolo momento di una sessione, essa sia ufficiale o no. La power unit possiede una componente ibrida: due moto generatori, MGU-H e MGU-K, un pacco batterie dove viene immagazzinata/rilasciata l’energia elettrica recuperata e la centralina di controllo che gestisce il lavoro di questi elementi.

In Ferrari il manettino che si incarica di gestire il funzionamento del sistema è denominato SOC (state of charge), ghiera rotante alla quale viene abbinata una numerazione che varia da 1 a 12, dove il primo numero rappresenta la massima potenza erogabile, l’ultimo la minima. Quanto più competitiva sarà la mappatura minore sarà il recuperò e viceversa. Come possiamo facilmente intuire, a differenza del comando che gestisce il motore a combustione interna (Engine), suscettibile di modifica senza alcun bisogno di ricarica, il manettino SOC si attesta come variabile molto sensibile che dev’essere necessariamente gestita tenendo presente il lavoro di altre componenti.

Sebbene anche il propulsore endotermico venga amministrato nell’arco di un Gran Premio, per esempio per tenere sottocchio consumi, temperature di esercizio nonché preservare la vita utile della componente stessa, la potenza espressa dai moto generatori, peraltro disponibile solamente per un determinato quantitativo di tempo nell’arco di una tornata, risulta cruciale nelle fasi di sorpasso e difesa. Contesto nel quale si cerca di trarre il massimo beneficio senza consumare tutta l’energia disponibile.

A tutto questo vanno sommate le modalità che racchiudono paramenti specifici, utili per trattare a dovere le normali situazioni che si presentano nell’ambito di un fine settimana sovrascrivendo le mappature in uso: mode Safety Car (valori conservativi), Mode Race (valori standard) e Mode push (valori alti) per fare tre esempi. Ovviamente ne esistono tante altre ma in questo caso non sono utili al ragionamento. Compreso in linea di massima l’amministrazione del meccanismo ibrido torniamo al presente.

Ferrari SF-23: il nuovo software della PU 066/10

Durante l’annata in corso abbiamo notato e fatto presente in tempi non sospetti un fatto: il propulsore 066/10 è in grado di esprimere una potenza massimale in cavalli davvero grande. Molto probabilmente la migliore del lotto. Tuttavia sulla parte ibrida è stato riscontrato un ritardo prestazionale rispetto alla power unit Honda che equipaggia le due Red Bull. Stiamo parlando di un gap negativo in merito all’efficienza del sistema, in quanto la capacità di carica e scarica energetica delle RB19 era superiore. Elemento che per di più, sommato all’efficienza aerodinamica superiore dei bolidi austriaci che li consentiva di sfrecciare sul dritto ottenendo velocità di punta irraggiungibile per la SF-23, rallentava la rossa a corto di energia nei lunghi tratti rettilinei.

Una problematica che Ferrari si portava dietro da circa un anno e mezzo, sulla quale il reparto motoristico guidato dal responsabile Enrico Gualtieri ha profuso parecchi sforzi durante gli ultimi mesi. Il lavoro è stato fatto approfittando della “clausola regolamentare” che consente un unico intervento annuale sulla parte ibrida della vettura. Provvedimento che come abbiamo potuto osservare a Monza, teatro perfetto per testare la novità introdotta sulle rosse, pare proprio aver rispettato le attese.

Red Bull aveva approfittato di questa “concessione” della FIA già in passato, sviluppando un software ad hoc per massimizzare il rendimento del proprio propulsore. Il Cavallino Rampante ha impiegato più tempo per arrivarci e a margine di intensi studi appoggiandosi a fonti esterne, il risultato è stato raggiunto tramite la suddivisione dell’energia recuperata dai moto generatori rendendo più efficiente tutto il sistema.

Questo significa, ricollegandosi al blocco precedente relativo alle mappature SOC, che a parità di impostazioni numeriche sul manettino per gestire recupero e utilizzo dei circa 160Cv provenienti da entalpia di scarico e forza cinetica del proprio moto, la rossa produce prestazioni superiori. Sia per quanto interessa l’ottimizzazione della potenza che per la velocità di ricarica. Aspetto che senza alcun dubbio si ripercuote positivamente su riscontri cronometrici e sulle fasi di attacco/difesa verso le altre vetture.

Ferrari SF-23: l’ibrido supporta la gestione gomme

Ma in Ferrari non sono affatto tonni, come spesso si pensa o si suppone. Criticare un team, noi lo facciamo spesso analizzando i fattori tecnici che non funzionano sulla monoposto, non significa in automatico tacciare gli individui preposti a tale lavoro come incapaci. Oltretutto ci teniamo a sottolineare una questione, avviso ai naviganti: realizzare articoli dedicati a queste tematiche non pretende suggerire a Ferrari il da farsi. Non lo ha mai fatto e non lo farà mai.

Avvalendosi della possibilità di metter mano alla power unit italiana per quanto riguarda la parte ibrida, Ferrari, oltre a migliorare il rendimento di quest’ultima ha realizzato un software specifico legato all’amministrazione delle gomme. Parlando di aderenza degli pneumatici andiamo a prendere in considerazione il cosiddetto “traction circle”, ovvero la rappresentazione grafica per visualizzare l’aderenza di una certa mescola. Più grande è il cerchio maggiore è il grip disponibile. Ogni pneumatico ha un limite di forza sopportabile, oltre il quale si verifica la perdita di presa che la gomma ha sull’asfalto.

I compound producono un certo quantitativo di grip laterale e longitudinale. Parliamo pertanto di due componenti della forza da valutare. Se la loro somma (vettore risultante) esce dalla circonferenza massima del cerchio, in fase di accelerazione si manifesta il tedioso fenomeno chiamato “wheel-spin”, mentre in frenata si producono bloccaggi. Ambedue situazioni nocive che, oltre a incidere negativamente sul cronometro, di riflesso riducono la vita utile dello pneumatico.

Abbiamo pertanto capito che, “fornendo” una potenza superiore a quella necessaria, le mescole saranno soggette a micro pattinamenti visibili solo attraverso una dettagliata analisi. Si tratta di slittamenti che di riflesso causano un degrado più rapido e soprattutto uno stress termico superiore che sulla lunga distanza aumenta drasticamente il consumo dei compound. Ma Ferrari, grazie alle “nuove istruzioni” immesse nel sistema che elabora i dati relativo alla gestione dell’ibrido, ha ottimizzato la fase di rilascio della potenza ibrida minimizzando il fenomeno wheel-spin”. Inoltre, al contempo, utilizza l’energia risparmiata alla fine dei rettilinei eliminando il clipping.

Come risultato il team di Maranello ha ottenuto una performance costante della power unit nei tratti ad alta velocità di percorrenza e un’amministrazione delle gomme più efficace. Senza dubbio in F1 risulta assai complicato quantificare l’importanza di ogni singolo fattore sul risultato finale. Tuttavia lo scenario descritto trova conferme nelle prestazioni dell’ultimo Gran Premio. Sarà interessante capire se le modifiche apportate potranno in qualche modo compromettere l’ottima trazione della SF-23. Sotto questo aspetto Singapore sarà il banco di prova ideale.

Autore: Alessandro Arcari – @berrageiz 

Immagini: Scuderia Ferrari