Sistema Frenante 2014 – Brake By Wire (ibrido) - FUNOANALISITECNICA F1ANALISITECNICA
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Sistema Frenante 2014 – Brake By Wire (ibrido)

Il nuovo regolamento tecnico ha portato numerose novità, soprattutto per quanto riguarda il powertrain; la gestione della frenata non è di certo una novità di minor prestigio avendo la necessità di ricaricare le batterie elettriche maggiormente rispetto all'anno scorso, per questo penso sia un argomento da approfondire.
Sicuramente avrete già sentito parlare del sistema Brake By Wire, letteralmente “freno con il filo” ma cosa significa?
Il sistema è stato introdotto anni fa e successivamente bandito dalla FIA poiché è strettamente legato all’ABS e, rappresentando un aiuto elettronico al pilota, è stato vietato (all’epoca la FIA non aveva i mezzi per gestire l’elettronica e decise di bandire tutto).
Quest’anno, con il sistema ibrido di propulsione, è stato necessario reintrodurre il sistema, almeno parzialmente, facendo a meno ovviamente dei controlli di stabilità e anti slittamento vietati da regolamento.
Il principio di funzionamento del Brake By Wire è molto semplice: si stacca il collegamento idraulico diretto tra il pedale del freno e le ruote, tra loro viene messa una centralina elettronica che rielabora il segnale di ingresso, di quanto vogliamo frenare, e manda l’impulso alle pinze freno di chiudersi e quindi frenare la vettura.
In realtà in F1 si usa un sistema ibrido, il sistema “via filo” comanda esclusivamente la componente elettrica di coppia frenante. Infatti sia le ruote anteriori che quelle posteriori hanno un collegamento diretto, attraverso un circuito idraulico.
Ripercorriamo quindi il processo di frenata: il pilota nel momento in cui preme sul pedale del freno aziona due pompe idrauliche che moltiplicano la pressione esercitata sul pedale e mandano in pressione due circuiti idraulici.
Il primo circuito è direttamente collegato alle ruote anteriori e funziona come un sistema frenante tradizionale.
Il secondo circuito invece va verso il posteriore della vettura, passando per un riduttore di pressione, infatti alle ruote posteriori la frenata è divisa tra il sistema tradizionale e il sistema di motogenerazione elettrico, quindi serve una pressione inferiore sulle pastiglie dei freni.
Il bilanciamento della frenata interviene proprio a livello del riduttore di pressione.
Dal riduttore di pressione parte un segnale verso la centralina del Brake By Wire per comunicare a questa quanto il pilota vuole frenare.
Questa centralina è inoltre connessa al sistema ibrido, comunica con il MGU-K e con la batteria; il suo compito è di azionare il motore/ generatore elettrico per gestire la coppia frenante in ogni istante in base ad alcune considerazioni che deve fare in ogni istante:
-          La batteria necessita di essere ricaricata o è già carica?
-          Azionando il motore elettrico come freno si genera una tensione che le batterie possono sopportare?
-          Nel caso delle auto di serie inoltre deve tenere conto se le ruote si stanno bloccando, infatti questa centralina coincide con quella dell’ESP e dell’ABS, ma ovviamente questo è vietato in F1.
Può sembrare che per il pilota questo non significhi nulla, invece il feeling di frenata cambia radicalmente, se questa centralina non è tarata alla perfezione c’è una differenza tra frenare ricaricando più o meno le batterie e le ruote posteriori rischiano di bloccarsi facendo perdere la vettura in staccata; vi ricordate soprattutto alla prima gara le difficoltà di Kimi Raikkonen in frenata?
La soluzione per questi problemi in Ferrari molto probabilmente è stato limitare la ricarica della batteria, a vantaggio di maggior stabilità, oppure semplicemente col passare delle gare sono riusciti a creare un modello matematico di frenata migliore.
Penso che questo sistema sia un punto forte Mercedes: riescono a ricaricare meglio le batterie a parità di stabilità in frenata; almeno fino a domenica scorsa quando questo sistema è stato messo a dura prova dalle violente frenate Canadesi (vedi articolo).
La somma della coppia frenante tradizionale ed elettrica deve stare al di sotto della curva limite di aderenza, ma se la componente di frenata tradizionale è una retta, le altre due sono delle curve più complesse che variano in base ai parametri di ricarica della batteria e delle condizioni della vettura; per esempio al diminuire della velocità diminuisce il carico aerodinamico, l’aderenza e quindi la curva di frenata limite si abbassa. Creare un modello matematico che simuli tutto questo e permetta quindi di bilanciare al meglio la vettura tra anteriore e posteriore in frenata, e alle batterie di ricaricarsi al meglio, è veramente una sfida per gli ingegneri.

Il sistema Brake By Wire è sicuramente di estrema attualità sia per quanto riguarda il mondo delle corse che per le auto di serie.

Niccolò Bertipaglia

Presentazione di Niccolò
Ciao a tutti, mi chiamo Niccolò e sono un nuovo collaboratore di questo blog.
Sono all’ultimo anno di Ingegneria Meccanica presso il Politecnico di Torino e ho una grandissima passione per il Motor sport.
Attualmente faccio parte di un Team studentesco del Politecnico, il Team H2politO, che progetta e realizza prototipi di vetture che partecipano a gare internazionali a basso consumo come  la Shell Eco Marathon e la Future Car Challenge.
Da piccolo ho iniziato con i lego e ancora adesso amo montare e smontare tutto ciò che mi si presenta davanti per capirne il funzionamento; questa passione, unità con la continua ricerca della velocità non poteva trovare migliore sbocco nel mondo automotive e nella sua estremizzazione: la F1.
Non vedo l’ora di iniziare a scrivere e raccontarvi delle ultime novità tecniche delle vetture da F1, di aiutarvi a scoprire i segreti che ci sono dietro a questi bolidi che stanno costruendo il know how per la nostra prossima auto.
At Full Throttle

Cristiano Sponton

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1 commenti :

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27 aprile 2015 21:38 delete

Ciao Niccolò, sono ingegnere anch'io e, seppure un pò più grandicello, mi diverto ancora a smontare le cose per vedere come funzionano.
Grazie della spiegazione del BBW, e vorrei farti una domanda: visto che l' ABS è vietato, questo non può essere visto come un aiuto assistito alla frenata, intervenendo nella centralina parametri quali la portanza, aderenza, forze centrifughe e simili? Grazie e complimenti, Maurizio

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