Carlos Sainz (Scuderia Ferrari) all'interno dell'abitacolo della SF-23, Gp Canada 2023
Non è mai stato semplice essere Ferrari. L’imperativo per il Cavallino Rampante è vincere e quando non lo fa tutto è un disastro. L’eredità lasciata da Enzo pesa in maniera enorme d’altronde, prerogativa che va saputa gestire specie quando il progetto tecnico sembra funzionare. Attualmente le cose non stanno andando nel verso giusto. L’era turbo ibrida ha prodotto solo amarezze. Il team di Maranello ha intrapreso questo viaggio con le modalità sbagliate, presentandosi all’alba dell’allora nuova epoca, stagione 2024, con una power unit imbarazzante.
L’impegno profuso per risalire la china sul lato motoristico non ha tardato a palesarsi però e già dal mondiale successivo lo step in avanti si è fatto sentire. A distanza di circa 10 anni dall’introduzione delle power unit possiamo definire il pacchetto Ferrari davvero eccellente. Con ogni probabilità il migliore del lotto. Tramite l’assiduo studio degli on board legato alla miriade di comandi azionati tramite il volante dal pilota, la nostra redazione si è fatta una discreta cultura negli ultimi anni. Proprio per questo, dopo aver raccolto informazioni interessanti, quest’oggi proponiamo un articolo legato al funzionamento della parte ibrida e relative info sul futuro della rossa.
La F1 è da sempre la massima espressione della tecnologia applicata al motorsport. Se da una parte, in modo romantico, Adrian Newey utilizza ancora stecca e squadra per disegnare i propri capolavori, dall’altra simulazioni e intelligenza artificiale stanno predominando la scena. La FIA, in accordo con i team, ha deciso in tempi non sospetti di limitare le ore d’utilizzo dei dispositivi informatici e la potenza di calcolo che essi sono in grado di sviluppare. Il motivo di queste scelte era duplice: avvicinare le scuderie a livello prestazionale e garantire che siano mente e conoscenze umane a poter fare la differenza.
Oggi vogliamo entrare nello specifico e capire in che modo l’automazione riesce a trovare il proprio ruolo da protagonista nella gestione elettrica. Capiremo come i controlli automatici possono garantire l’amministrazione della parte ibrida in curva e rettilineo. Infine parleremo del margine di operatività a disposizione della rossa, secondo il regolamento, per migliorare l’automazione presente nella vettura 2024. Innanzi tutto chiariamo un concetto base concernete i moto generatori MGU-H e MGU-K.
Le prestazioni che possono sviluppare le monoposto non sono limitate unicamente dalla somma di potenza termica e ibrida. L’intelligenza artificiale, la potenza di calcolo, l’elettronica e il controllo, di fatti, se non regolati a dovere produrrebbero un tempo sul giro notevolmente più alto. Proprio per questa semplice ragione, l’estrema attenzione spesa durante le Fp1 per configurare l’utilizzo della parte ibrida è sempre molto alta, mirata a massimizzare la potenza extra fornita dai recuperatori di energia per garantire all’auto il massimo rendimento a seconda del layout delle varie piste.
Dalla stagione 2009 la FIA ha deciso di installare sulle vettura una centralina denominata TAG 320B, studiata da McLaren e tuttora presente nelle attuali monoposto. Tale componente è divisa in due parti: la prima è composta da circuiti standard creati dalla Federazione Internazionale, mente la seconda è riservata ai team. La sezione gestita dall’ente regolatore nutriva lo scopo di creare dei software di controllo comuni. Mossa necessaria per evitare un’informatica fraudolenta, di fatto eliminando possibili benefici per le scuderie.
La componentistica amministrata dagli ingegneri delle squadre può comunicare con la parte standard fornendo segnali in input e ricevere determinati output, senza però modificare il codice che “vive” al suo interno. Così facendo, la FIA gestisce la maggior parte dei circuiti di controllo direttamente tramite un software installato sull’auto, senza dover impiegare tempo e personale nella visione dei dati di telemetria delle diverse monoposto. Le aree “attenzionate” sono principalmente tre: gestione della potenza, controllo di trazione e di frenata. Il concetto di base è il seguente.
Quando un pilota fornisce un input su acceleratore o freno con una determinata percentuale, il sistema di controllo studiato dalla Federazione Internazionale fa in modo che l’output effettivo sia quello “generato” dal pilota. Chi è al volante, pertanto, produce un’informazione, ad esempio 70% del gas, che passa attraverso la centralina FIA e da questa viene inviata alla parte gestita dei team. Il controllo effettuato dalle scuderie a questo punto può dividere la potenza erogata in 40% sulla componente termica e 30% su quella elettrica, per poi rinviare il dato alla centralina standart.
Questo per spiegare che i motori erogano la coppia richiesta solamente quando la somma della potenza generata dai team nella suddivisione di cui sopra è uguale a quella ricevuta dalla centralina della Federazione Internazionale. Se ciò non avviene, il segnale torna al mittente in attesa che la suddivisione della potenza venga erogata nella maniera corretta. In questo modo si evitano “tagli di coppia” nel caso ipotetico che le gomme posteriori in trazione stiano slittando.
Come detto la FIA gestisce in modo concettualmente simile anche l’erogazione della potenza. Facciamo un esempio. Un team, da regolamento, può togliere “elettronicamente” parte della spinta generata dal motore quando il pilota pigia la tavoletta del gas a tavoletta e la centralina standard della Federazione Internazionale impone un lasso di 10 secondi prima di tornare al livello di potenza precedente. Questo aspetto è cruciale nella gestione del passo gara, dove vengono sfruttate entrata e uscita di curva per risparmiare energia nell’arco di una tornata.
Per comprendere meglio di cosa si tratta, semplifichiamo la questione analizzando le fasi di accelerazione in rettilineo, full throttle e frenata. Ipotizzando di sfruttare al massimo la potenza della vettura, la prestazione è limitata principalmente da grip e drag generati dalla monoposto. Questa condizione viene sfruttata in qualifica, mentre in gara le varie scuderie hanno principalmente due opzioni di “efficientamento”. La prima riguarda la ricarica di MGU–H e MGU-K in fase di accelerazione e frenata, dove l’energia risparmiata può raggiungere un valore pari al 40%.
La seconda strategia, molto più nota i più, riguarda il “fuel saving” nella parte finale di un tratto rettilineo. I piloti, in base alla strategia per massimizzare l’efficienza, individuando l’accensione di un led luminoso sanno di dover alzare il piede per risparmiare carburante. Questa pratica, analizzata più volte dalla nostra redazione, consente un risparmio di energia totale sino al 60%, cancellando di fatto l’ausilio della parte termica.
Il prezzo da pagare è alto però, con una perdita sul “lap time”, nei casi più marcati, che si aggira sino a 3 decimi di secondo nella singola retta. Tuttavia non è sempre facile la comprensione di tale pratica, in quanto la gestione del combustibile tramite il “lift and cost” è sempre più marginale e messa in atto solamente dopo i rettilinei principali, sostituita da una parzializzazione maggiore nelle curve veloci.
Infine, esplicati alcuni vincoli regolamentari e di gestione energetica, cerchiamo di individuare come il lavoro svolto a Maranello su controllo e gestione della parte ibrida ed endotermica potrà ulteriormente migliorare la prestazione della vettura in vista della prossima campagna agonistica. Per comprendere le migliorie eseguibili dai tecnici Ferrari, prendiamo in considerazione gli elementi a disposizione. L’apporto dell’energia dei moto motori si divide tra fase di trazione e rettilineo. Nel primo caso lavora l’ MGU-H, andando a scaricare l’energia accumulata nella fase di full throttle. Nelle rette è invece l’ MGU–K a dare il proprio supporto, rilasciando l’energia cinetica accumulata in staccata.
Senza dubbio più delicata l’amministrazione dei cambi marcia, regolati anch’essi da una centralina divista tra FIA e team, in up shift e down shift. In queste due fasi la ricarica dei moto generatori viene interrotta per fornire un supporto al motore a combustione interna, “incapace” di fornire potenza mentre avviene il cambio di rapporto tramite la trasmissione. I margini di operatività della Ferrari, come per il resto delle scuderie, sono senza dubbio ristretti. Ciononostante il gruppo di lavoro ha di fatto speso parecchio tempo sotto questo aspetto.
Parliamo di un provvedimento che è già andato in onda durante la scorsa stagione, a fine estate, i cui frutti solo in percentuale hanno fatto presenza nella seconda parte della mondiale. Secondo le informazioni racimolate da Formula Uno Analisi Tecnica, infatti, il progetto 676 godrà di ulteriori benefici solamente testati sulla PU 2023 nelle libere. Parliamo di una massimizzazione delle fasi di carica e scarica dell’energia, sommata ad una capacità di erogare la potenza endotermica che aumenterà la capacità di messa a terra dei circa 1000 Cv dell’unità 066/10.
All’interno del corpo normativo 2023 era possibile omologare nuove componenti definite “non tangibili”, agendo su elementi elettronici demandati a gestione, controllo ed elaborazione dei sottosistemi propulsivi (ERS, ECU PU, PU-CE). Incrementare il funzionamento di queste componenti di riflesso significa aumentare l’efficienza della power unit, agendo su fattori quali tempi di accensione, amministrazione dei moto generatori e iniezione. “Azioni” che assieme alle modiche aero-meccaniche effettuate sulla vettura 2024 cercheranno di fare la differenza.
Autori: Alessandro Arcari – @berrageiz – Leonardo Pasqual – @PasqualLeonardo
Immagini: Scuderia Ferrari – F1TV