F1 2014, non solo turbo: brake-by-wire in arrivo

29 ottobre 2013 09:47 Scritto da: Simone Papa

Per il 2014, la FIA autorizzerà il controllo elettronico della frenata al posteriore per consentire una più semplice gestione di freno motore, KERS e ERS.

freni-red-bullIl ruolo dell’elettronica in Formula 1 dal 2014 assumerà indubbiamente un significato ancora più importante di quello attuale; del resto siamo nell’era dell’ibrido ed il nuovo regolamento del massimo campionato per autovetture lo rispecchia pienamente: KERS di potenza doppia, introduzione dell’ERS, modifica dei componenti elettronici della vettura con eliminazione di alternatore e batteria. Insomma, ce n’è di carne al fuoco – “elettrico” – ed ovviamente tutto ciò avrà grandissima influenza nel mutamento delle monoposto da Formula 1 sia da un lato puramente estetico e sia dal lato prestazionale.  In quest’ultimo caso sarà molto interessante vedere come si evolverà il sistema frenante, in particolar modo nella parte posteriore della vettura.

Il funzionamento del KERS è ormai cosa nota: introdotto nel 2009, questo sistema si occupa di recuperare l’energia cinetica in surplus durante la frenata per ricaricare un pacco batterie che convoglia una potenza superiore “a comando” del pilota. Dal 2014 vi si affiancherà l’ERS, il cui compito sarà simile a quello del KERS, ovvero quello di recuperare energia cinetica, ma stavolta dalla girante della turbina del turbocompressore. A parte gli interessanti sviluppi sull’utilizzo di questa energia, ci si pone attualmente la questione su quali saranno gli effetti della somma del “freno motore” del KERS e di quello dell’ERS.

Le automobili ibride o semi-ibride non sono ancora molto diffuse nel parco auto circolante, però per coloro che si interessano all’automotive è ormai familiare sentir parlare di una certa differenza di modulabilità della frenata di una vettura con sistema di recupero dell’energia cinetica rispetto ad una vettura con impostazione classica. In Formula 1 ogni frenata è al limite per massimizzare la prestazione ed è quindi intuibile come i piloti possano trovarsi a disagio con una vettura che frena in maniera sempre diversa a seconda di quanto siano carichi i sistemi di accumulo dell’energia cinetica del KERS e dell’ERS.

La FIA ha recentemente deciso di acconsentire alla richiesta presentata dai team di integrare sulle monoposto un sistema di gestione della frenata posteriore, proprio per garantire una potenza della frenata pressoché costante (e quindi modulabile) al pilota. Si tratta di una piccola rivoluzione perché si potranno sviluppare in proprio queste soluzioni, sganciandosi quindi dal controllo elettronico comune che si ha attualmente con la centralina MES. Non solo, è un primo passo verso la vera grande rivoluzione elettronica della Formula 1, quella attesa e preannunciata anche dalla Magneti Marelli che, attraverso alcuni dei suoi tecnici responsabili, ha ammesso di studiare e sperimentare già da tempo: la sostituzione di molti dei comandi elettroidraulici attualmente presenti sulle monoposto con comandi totalmente elettronici.

Le possibili applicazioni di tali tecnologie sono praticamente infinite, ma le più importanti sono sicuramente lo steer-by-wire (il controllo elettronico della sterzata, ovvero con una centralina che legge l’angolo di sterzo e comanda le ruote, senza collegamento meccanico diretto), il brake-by-wire (stesso principio applicato però all’impianto frenante), il drive-by-wire (idem per il comando dell’acceleratore) ed un cambio a comando elettronico. Sulle vetture stradali tutto ciò è ancora vietato da leggi internazionali per motivi di sicurezza ed affidabilità ancora limitate per alcuni componenti di questi futuribili impianti, mentre proprio il brake-by-wire potrebbe essere un ottimo candidato tecnologico al prossimo sbarco in Formula 1.

In effetti già nello scorso Gran Premio dell’India si sono potute ammirare prime sperimentazioni a riguardo: nelle prove libere sul circuito di Buddh sono stati “avvistati” dischi freno non solo più stretti (soluzione comune sui circuiti poco stressanti in staccata) ma anche dal diametro inferiore. Ciò è indubbiamente realizzato in ottica 2014, quando la maggior potenza frenante generata dal recupero energetico di KERS ed ERS potrà di certo consentire di utilizzare dischi freno più piccoli, con grandi vantaggi in termini di handling e reattività (diminuzione delle masse non sospese) ed anche sotto il profilo aerodinamico (ingombri inferiori e quindi meno turbolenza generata dal pacco ruota).

Il passo dalla gestione elettronica della frenata posteriore appena concessa dalla FIA alla tecnologia totalmente elettronica del brake-by-wire è davvero molto breve, vedremo se sul finire di questo Mondiale 2013 si avvisteranno anche potenziometri montati sui dischi, possibile controprova della tecnologia in sperimentazione.

10 Commenti

  • Io non credo che sia un problema di affidabilita’ il fatto di montare o non montare sistemi x-by-wire.
    Mi spiego meglio. Sugli aerei moderni, e parliamo di aerei passeggeri civili, e’ tutto-by-wire. Ovvio che hanno uno o piu’ sistemi di ridondanza, ma non credo che ne facciano uso ad ogni volo.
    Probabilmente su una formula1 montare i sistemi di ridondanza non porterebbe piu’ quei vantaggi legati all’x-by-wire.

  • Caro Simone Papa,
    bell’articolo però devo sottolineare una castroneria. Qualsiasi studente di ingegneria meccanica potrebbe prendersela molto a male leggendo che il drive by wire si riferisca al controllo di sterzata. Il suddetto, in ambito automotive è univocamente legato al controllo del pedale dell’acceleratore. Quello a cui accenni tu è lo steer by wire che trova applicazioni praticamente nulle nel settore proprio perchè l’affidabilità non lo permette, come hanno osservato anche i ragazzi che hanno commentato prima di me.
    Ciao

    • Simone Papa

      Ciao Marco83,
      ti ringrazio per il complimento ma soprattutto per la segnalazione. Non occorre affatto una laurea per capire che quella è, come l’hai gentilmente (a tal proposito, grazie) definita tu, una castroneria. Provvederò immediatamente a contattare chi di dovere per richiedere una correzione.
      Non servirà a nulla ora questa spiegazione ma mi sento in dovere di farla: è stato un refuso, cioè un errore dovuto ad un copia e incolla “interno” che ho fatto mentre stendevo l’articolo. In pratica nell’elencazione dei vari esempi ho saltato lo steer-by-wire ma ne ho lasciato la descrizione, eliminando quella del drive-by-wire. Grazie ancora per la segnalazione e mi scuso con tutti i lettori, rinnovando il grazie per i complimenti!

  • Bellissimo articolo, complimenti.

    Però io il drive-by-wire non lo metterei mai su una vettura, come si dice per motivi di affidabilità, men che meno su una Formula 1…ok che siamo nell’era dell’elettronica, ma non per forza ogni componente dev’essere spinto fino al limite (immaginatevi un blackout di qualche o peggio della centralina di controllo del sistema, in un punto random della pista). Una cremagliera non ha mai ucciso nessuno..!

  • Ma no anche il drive by wire no… Se ti va in pappa la centralina a 320 km/h me lo spiegate come fa un pilota a uscirne vivo?? Dato che non è impossibile ed è già successo di vedere ritiri dettati dall’elettronica non vi sembra esagerato? Per la sicurezza innanzitutto… Che poi una macchina senza piantone dello sterzo io la chiamerei “telaio con quattro route e un motore, in grado di marciare” è un altro discorso, ma almeno per la sicurezza non pensiamole nemmeno ste robe!

  • Sono andato a rileggermi l’articolo dell’ingegner Mazzola sui motori del 2014,l’anno prossimo il kers sarà di potenza per l’appunto doppia,e verrà integrato dall’ERS un sistema di motogeneratori mgu-h con recupero della potenza che si aggira su circa 150-160 cv.circa il doppio del vecchio kers,potenza valutata(molto empiricamente)in circa 1-1,5 secondi al giro:ora visto che il vecchio kers è sempre stato il tallone d’Achille della Red Bull(insieme all’alternatore,come abbiamo visto ieri sulla macchina di Webber)e visto che l’anno prossimo questo sistema andrà ad evolversi in qualcosa di ancor più complicato,non è possibile pensare che le preoccupazioni di Newey siano più che giustificate dalla complessità e dai problemi che avrà nel mettere a punto questo sistema,soprattutto se è vero quel che si dice e si pensa relativamente ad un suo uso per il controllo(legale s’intende)della trazione?Voglio dire,se Newey riuscisse a mettere a punto lo stesso sistema”segreto”anche sulla macchina 2014 allora altro che i 2,5 secondi di Singapore,pero
    perdere questo sistema in gara per guasti e rotture potrebbe rivelarsi molto ben più grave rispetto alla perdita del kers,cosa che in Red bull è successa varie volte e continua a succedere!

  • Solo una domanda quale team ha fatto questa proposta?

    • Simone Papa

      Caro zico,
      la richiesta è ufficialmente venuta fuori dal consiglio dei team come “voce di coro”, purtroppo non ci è dato sapere chi nello specifico abbia avuto la prima idea, o almeno non ci sono conferme per le idee che girano. Possiamo comunque ipotizzare che si tratti di una cosa molto condivisa, essendo un problema comune, quindi chi è stato il primo è una curiosità interessante ma rimane tale, tutti nel giro di poche settimane, cominciato ad affrontare il problema, lo avrebbero richiesto.

  • Interessantissimo articolo, con il quale mi trovo in disaccordo solamente su un punto: il passo da controllo elettronico della frenata al drive-by-wire non è, a mio avviso,così breve, sia tecnicamente che psicologicamente;

    • Simone Papa

      Ciao MatteoS,
      grazie per l’apprezzamento! Beh dal punto di vista psicologico posso ampiamente capire, anche io avrei dei problemi a fidarmi di una centralina che può saltare con una certa facilità.
      Dal punto di vista tecnico bisogna scindere:
      – nella componentistica sarebbe un miglioramento ed una semplificazione, cioè ci si servirebbe di un minor numero di pezzi ed anche meno ingombranti e pesanti.
      – nella affidabilità si tratterebbe di un imponente problema tecnico perchè si deve arrivare molto vicino alla perfezione (che si sa non è raggiungibile), ma immagino che permetterebbero di sostituire le centraline senza limiti anche per ogni sessione nel weekend di gara.
      Comunque è il bello/rischio del progresso. Di certo la prima cosa sarà la sicurezza, però a volte, dopo aver fatto il massimo in questo senso, bisogna “buttarsi”. Del resto anche il primo Shuttle era una rivoluzione in termini elettronici, ma poi è andata piuttosto bene con un bilancio che non è stato privo di vittime ma che comunque non si può definire negativo. E’ solo un esempio, ma nei decenni di esordio era davvero molto più “da pazzi” fidarsi di quelle tecnologie rispetto ai vari x-by-wire attualmente.

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