Sistema Frenante 2014 – Brake By Wire (ibrido)

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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

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