Renault E-Tech: il legame tra la tecnologia ibrida e la Formula 1

Con la Formula 1 ibrida venne messo a punto un nuovo modulo di controllo fra motore termico ed elettrico, poi sviluppato anche per la produzione di serie.

Avviene spesso che le innovazioni sviluppate per le competizioni trovino uno sbocco nella produzione di serie. Si può anzi dire, nell’analisi di alcune delle più recenti tecnologie (in ordine di tempo) che, nel caso dei sistemi di propulsione elettrificata, molto si debba alla competenza ingegneristica delle Case costruttrici, oltre che – chiaramente – alle possibilità di trasferire l’esperienza maturata nel motorsport in un ambito commerciale.

Un esempio porta la firma di Renault: il colosso francese, che possiede da sempre una concreta liaison con il mondo delle corse, ha recentemente messo a punto la propria tecnologia di propulsione ibrida E-Tech, proposta in versione “Full Hybrid” per la nuova generazione della “segmento B” bestseller Clio e ibrida plug-in per le altrettanto aggiornate Captur e Mégane. Un sistema concepito, dal canto suo, in maniera piuttosto insolita, grazie alle capacità di immaginazione e alle abilità manuali (letteralmente) di un piccolo staff di ingegneri.

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Due progetti paralleli di sviluppo ibrido: in F1 e nella produzione

In effetti, proprio durante la fase di sviluppo della trasmissione che poi sarebbe confluita nel gruppo di propulsione ibrido E-Tech (cambio a innesti frontali – marcatamente racing, dunque – e senza frizione, gestito attraverso un motore elettrico integrato nel gruppo trasmissione), a Viry-Châtillon, il “tempio” dei motori di Renault Sport Racing, i tecnici del reparto Corse della Marque à Losanges si mettevano all’opera per realizzare concretamente un motore Renault F1 già rivolto ai nuovi regolamenti che sarebbero entrati in vigore nel 2014, cioè l’era del V6 turbo ibrido con doppio sistema di recupero dell’energia.

Un cambio di immagine, per la Formula 1, paragonabile soltanto all’era dei motori turbo, cui peraltro Renault era stata pioniera nella seconda metà degli anni 70; e, dal punto di vista della gestione del propulsore, finalizzato ad un obiettivo parallelo tra motorsport e produzione di serie in termini di attenzione ai consumi ed al miglioramento della resa energetica: in Formula 1 (e nelle corse in generale) come su strada, la volontà dei motoristi (anzi: meccatronici) è la medesima. Per questo, gli scambi di esperienze avvengono con facilità e sono molto efficaci.

Esperienza maturata con il Kers

Una prima fase introduttiva dell’ibrido nella massima Formula era avvenuta dal 2009 attraverso il Kers-Kinetic Energy Recovery System, che inizialmente funzionava con un volano per il recupero dell’energia nelle fasi di frenata e restituirla su richiesta sotto forma di potenza supplementare: nel 2011, il Kers venne aggiornato con l’ausilio di batterie simili a quelle normalmente utilizzate nelle auto elettriche e ibride di serie.

“Non abbiamo aspettato lo sviluppo della motorizzazione ibrida E-Tech per lavorare sull’elettrificazione dei motori – ricorda Nicolas Espesson, ingegnere capo alla Divisione Performance di Renault Sport – Già dal 2011, i tecnici Renault specializzati nell’elettrico sono arrivati nella Formula 1 per contribuire allo sviluppo della futura motorizzazione V6 ibrida. Nel team, alcuni si erano già specializzati nell’elettrificazione lavorando sul Kers; e non va dimenticato che gli stessi banchi prova per il Kers servirono anche per lo sviluppo powertrain di Renault Twizy”. “Proprio nell’ambito di questo rapporto, venne realizzata la concept Twizy Renault Sport F1 del 2013”.

Una nuova figura di ingegnere meccatronico

Nei mesi di passaggio fra la “vecchia” regolamentazione F1 aspirata e quella nuova, che si basava sul sistema ibrido, gli ingegneri motoristi si suddividevano in due categorie: i “termici” e gli “elettrici”. Fu tuttavia ben presto chiaro che una terza branca si sarebbe aggiunta: l’”Energy management”, una “categoria-bridge” fra le due, ed il cui compito consisteva nella determinazione delle modalità e delle tempistiche di utilizzo delle varie fonti di energia disponibili da parte delle monoposto di Formula 1. Ciò, in quanto nella “prima generazione” del Kers, gli 80 CV supplementari derivanti dal contributo elettrico grazie al sistema di recupero dell’energia venivano controllati dal pilota manualmente, come “boost” temporaneo (ad esempio durante i sorpassi). Lo step successivo consisté nell’automatizzare la gestione di utilizzo dei due sistemi di recupero energetico (MGU-K per il recupero in frenata e MGU-H per il recupero allo scarico) che completavano il modulo di propulsione ibrido V6.

E il software controlla la gestione dell’energia

“Era qualcosa di assolutamente nuovo, che faceva riferimento al big data, al data learning e persino all’intelligenza artificiale. Avevamo, quindi, un software che era al centro della strategia della gestione energetica, il fulcro della guerra delle nuove motorizzazioni ibride. Ma per quanto evoluto fosse, questo software doveva avere una concezione semplice per facilitare la manutenzione e l’eliminazione dei bug, ma soprattutto essere affidabile”, prosegue Nicolas Espesson. Il capo ingegnere Performance di Renault Sport Racing osserva, nell’attualizzazione dell’esperienza maturata in F1, come “Oggi ritroviamo esattamente la stessa cosa nei modelli E-Tech Hybrid di serie, dove l’intelligenza della gestione energetica proviene dalle centraline elettroniche”.

In F1 come nella produzione, obiettivo ottimizzare

Ed eccoci tornati ad una questione-chiave cui si è accennato: sviluppare una nuova generazione di sistemi propulsori finalizzati a ridurre i consumi e ad ottimizzare, migliorandolo, il rendimento energetico. Tanto nelle competizioni quanto in previsione dell’utilizzo nella guida di tutti i giorni, la volontà dei tecnici motoristi rimane la stessa. Per questo, indica Renault, è essenziale che lo scambio di esperienze avvenga con facilità e sia efficace. Gli ingegneri che lavorano sulla motorizzazione Z.E. on demand sono, pertanto, giunti a ingrossare le fila di Renault Sport, prima di tornare, alcuni anni dopo, allo sviluppo dei modelli di serie E-Tech Hybrid.

E quando sono tornati, non avevano solo nuove idee e competenze tecniche: “Grazie al lavoro svolto in F1 per Renault Sport Racing, questi ingegneri hanno scoperto nuove forme di management, molto più agili di quelle che si praticavano da Renault – afferma Espesson – Va detto che in Formula 1 i tempi di sviluppo sono più brevi, e in caso di problemi occorre che le soluzioni vengano trovate molto in fretta. Una volta tornati a lavorare sullo sviluppo delle motorizzazioni E-Tech Hybrid di serie, hanno potuto applicare questi metodi. Anche questo ha contribuito al risultato che oggi noi tutti conosciamo”.

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