PU 065/6 Ferrari: SoC e overboost K1 cambiano la SF21. Promosse le nuove componenti sperimentali

Il secondo è il primo dei perdenti: una delle tante massime di Enzo Ferrari dedicate alle corse di F1, capace di descrivere alla perfezione il sentimento che il Drake provava quando una sua vettura non era in grado di tagliare per prima il traguardo. Sebbene tale percezione vada necessariamente attenzionata quando si pensa alla Rossa, la continuità regolamentare ha di fatto sentenziato l’attuale campionato.

Il cambio sulle norme relative al fondo, infatti, malgrado abbia assottigliato gli equilibri e messo fine alla dittatura prestazionale Mercedes, non ha certo stravolto le gerarchie complessive della massima categoria. L’impossibilità di agire liberamente in parecchie aree della vettura regolata da diversi congelamenti, ha reso alquanto complicato il lavoro degli uomini in Rosso

Doversi accontentare della SF1000 come base tecnica della pianificazione 2021, ha limitato le possibilità di riqualificazione del progetto, dando vita all’ennesima vettura scarsamente preparata per la vittoria. Decisamente più positiva della scorsa, l’attuale stagione di F1 della Ferrari non sarà comunque ricordata tra le migliori. Destinata a scivolare nel dimenticatoio accorpandosi alle tante, forse troppe, disillusioni rosse.

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Il monegasco Charles Leclerc (Scuderia Ferrari) a bordo della sua SF1000 durante i test prestagionali a Barcellona

La prossima era regolamentare ha spinto gli ingegneri del Cavallino Rampante verso una precisa scelta: profondere la maggior parte degli sforzi al futuro. Un anticipo di tale fatica è la specifica di PU introdotta dal Gran Premio di Russia sulla vettura di Charles e successivamente, in Turchia, su quella di Sainz. Malgrado il regime di congelamento legato agli sviluppi, il team di Maranello ha potuto apportare diverse e significative modifiche al proprio propulsore turbo ibrido. 

Questo è dovuto al fatto che la storica scuderia di F1 modenese, dopo aver introdotto la seconda power unit stagionale durante il Gran Premio di Baku, utilizzava ancora elementi deliberati durante la passata stagione. Pertanto, sulle aree “immacolate” aveva la possibilità di portare novità (leggi qui i dettagli tecnici). Il lavoro sviluppato sull’unità di potenza 065/6 si è incentrato totalmente sulla parte ibrida, utilizzando una nuova tecnologia che verra implementata nella prossima stagione benché ulteriori modifiche verranno apportate.

Le novità relative al pacco batterie e la rivisitazione dei moto generatori MGU-K e MGU-H, hanno contribuito ad accrescere notevolmente il potenziale dell’auto. Ma come si è tradotto tale vantaggio in pista? Per dare un’idea precisa dobbiamo fare un passo indietro e andare vedere il funzionamento del sistema che Ferrari utilizza per gestire l’energia creata dalla parte ibrida della PU.

Oltre alle configurazioni relative al motore endotermico che i piloti della Rossa utilizzano attraverso un manettino dedicato e identificabile dalla sigla Engine, collocato nella parte destra del volante (foto 2), esistono diverse mappature relative all’ibrido che vengono gestite attraverso il comando SoC (state of charge). La ghiera rotante inclinata un 10% rispetto ad una posizione orizzontale (foto1), è collocata nell’impugnatura sinistra appena sotto lo switch che attiva l’overboost K1.

A seconda della necessità del momento, il comando fornito dal muretto box attraverso le comunicazioni con l’ingegnere di pista va a “settare” il rapporto che lega l’energia generata, prodotta in frenata (MGU-K) e recuperata nella fase di accelerazione dall’entalpia dei gas di scarico (MGU-H), a quella che si desidera spendere per alzare le prestazioni della vettura. Dove il valore 1 indica l’erogazione massima scaricando di fatto completamente la batteria. Mentre al contrario, posizionando la rotella sul numero 12, l’accumulazione energetica sarà pressoché totale a discapito del rilascio.

Durante la qualifica, sul giro secco per intenderci, tutti i parametri saranno ovviamente sistemati sulla massima performance. Ciò consentirà alla monoposto di esprimere tutto il proprio potenziale, non curandosi minimamente del risparmio di energia. Per quanto riguarda la gara, invece, l’utilizzo dei 120 Kw (165 Cv circa) va amministrato con intelligenza per rilasciare l’energia extra, peraltro limitata a livello di tempo durante ogni tornata, nei punti strategici della pista per massimizzare il rendimento dell’auto

A tal proposito, va ricordato come durante le prove del venerdì vengano effettuati vari test che comprendono anche l’utilizzo degli overboost. In questi frangenti, l’obiettivo è quello di provare diverse configurazioni, per poi analizzare i dati e poter scegliere quella più adeguata in grado spalmare al meglio l’energia nell’arco del giro.

Tornando alla mappatura SoC della Ferrari, c’è ancora un dato da tenere in considerazione prima di avere un quadro generale che ci possa fornire tutti gli elementi utili alla comprensione del funzionamento pratico della PU lato ibrido. Come detto poc’anzi, in gara si ha la necessità di gestire i 165Cv prodotti dai moto generatori in maniera efficiente. 

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lo spagnolo Carlos Sainz (Scuderia Ferrari) utilizza l’overboost K1 per tentare l’attacco su Daniel Ricciardo (McLaren) nell’ultima fase del Gran Premio degli Stati Uniti edizione 2021

Solitamente, quindi, vengono utilizzate mappature intermedie che consentono l’utilizzo di quantitativo di energia pari o lievemente dissimile a quello generato (SoC 5/6). Così facendo si garantisce un uso lineare della potenza per ogni tornata, in grado di assicurare un rendimento costante sui lap time

Durante le fasi di attacco e difesa, però, il discorso cambia. In entrambi i casi serve un ammontare di energia superiore che, è ovvio, si può ottenere solamente quando le batterie sono cariche. L’extra power concesso prevede altresì l’utilizzo del K1 Plus, overboost che concentra la massima potenza in un determinato lasso di tempo, solitamente abbinato alla mappatura SoC 8 che ne massimizza l’utilizzo. 

Con la vecchia specifica il punto debole della PU riguardava proprio il supporto ibrido. La scarsa produttività di tutto il sistema non riusciva a fornire un quantitativo di potenza sufficiente in determinate situazioni e la performance generale della monoposto ne risentiva in maniera elevata. Se a questo sommiamo il deficit di cavalli sul motore endotermico che tuttavia esiste nell’attuale specifica rispetto ai propulsori Honda e Mercedes, ecco spiegata facilmente la sofferenza che le SF21 hanno provato durante gran parte del campionato 2021.

Grazie alle nuove tecnologie implementate sulla nuova specifica, si è registrato un incremento notevole delle fasi di accumulo, gestione e rilascio dell’energia elettrica. Questo fattore si è tradotto in un quantitativo di cavalli spendibili superiore che naturalmente ha elevato non di poco le performance motoristiche della SF21. Tale elemento, per di più, ha di fatto cambiato l’approccio al fine settimana allargando la finestra di set-up disponibile.

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uno scatto dell’ultima specifica della power unit italiana, dotata della nuova tecnologia ibrida che verrà implementata sulla versione 2022

Poter usufruire di una potenza superiore, infatti, ha concesso scelte aerodinamiche decisamente migliori. La riprova è avvenuta nell’ultimo round del mondiale di F1 2021. Con il consenso dei piloti, in Texas si è deciso di adottare una configurazione capace di offrire una spinta verticale superiore.

Tale provvedimento legato alla deportata, malgrado abbia necessariamente generato un valore di drag più alto, grazie all’efficienza del sistema ibrido ha comunque concesso velocità di punta competitive se paragonante con i primi della classe e in qualifica le due SF21 sono state addirittura più rapide della Red bull. La decisione, oltretutto, ha contribuito non poco nella gestione delle mescole, fattore che durante le prossime 5 gare verrà ulteriormente sfruttato a proprio favore nella lotta al terzo posto contro McLaren.

Nota a margine. Secondo quanto appreso da FUnoAnalisiTecnica, le componenti non regolamentate dalle norme relative alla PU testate in Texas, legate al motore a combustione interna, hanno dato segnali positivi. Sviluppo e sperimentazione per accumulare il maggior quantitativo di esperienza che, a quanto pare, risulta proficuo non solo in termini futuri…


F1-Autore: Alessandro Arcari – @berrageiz

foto: Scuderia Ferrari

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