Il nome stesso raccoglie il vero significato di quanto è stato ottenuto a livello di prestazioni – il richiamo alla vettura di Formula 1 sottolinea lo stretto legame che è sempre esistito tra il mondo delle corse e le vetture stradali. La SF90 Stradale, espressione più avanzata della tecnologia sviluppata a Maranello, è la dimostrazione di come le conoscenze acquisite attraverso le competizioni hanno trovato immediata applicazione su di una vettura Ferrari di produzione.
La SF90 Stradale rappresenta una prima assoluta in termini di powertrain: per la prima volta su una Ferrari di gamma, infatti, viene proposta un’architettura ibrida di tipo PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) in cui il motore endotermico viene integrato a ben tre motori elettrici, due indipendenti sull’assale anteriore ed uno al posteriore tra motore e cambio.
Le necessità di raffreddamento riguardano il motore endotermico, il cambio, l’aria turbocompressa, il pacco batterie insieme ai motori elettrici, gli inverter e i sistemi di ricarica e, ovviamente, l’impianto frenante. Grande attenzione è stata posta nella progettazione del vano motore, in cui trovano posto sia consueti sistemi endotermici che sviluppano temperature prossime ai 900°C, sia componenti elettroniche con specifiche molto stringenti sulle temperature ammesse.
La nuova architettura ibrida ha richiesto un lungo lavoro di integrazione tra le numerose logiche di controllo presenti in vettura. Le tre aree sono: i controlli del sistema elettrico ad alto voltaggio (batteria, RAC-e, MGUK, inverter), il controllo del motore e cambio e il controllo della dinamica veicolo (trazione, frenata, Torque Vectoring).
Queste logiche sono state racchiuse in un nuovo sistema di controllo veicolo denominato eSSC (electric Side Slip Control). Le principali novità presenti nell’eSSC sono riassumibili nelle tre innovative strategie di regolazione e distribuzione dinamica della coppia motrice sulle quattro ruote:
Modalità di funzionamento
Lavorando in sinergia, motore endotermico e motori elettrici permettono di raggiungere l’incredibile potenza di 1000 cv;e permettono alla SF90 Stradale di posizionarsi all’apice della gamma in termini di prestazioni.
La logica di controllo permette di gestire in maniera ottimale i flussi;di potenza privilegiando l’efficienza o le prestazioni a seconda del profilo di utilizzo selezionato dal pilota.
Agendo su un apposito selettore posto sul volante e denominato eManettino (in analogia con il Manettino per la gestione dei controlli di guida e tuttora presente) il pilota può selezionare quattro diverse modalità di gestione della power unit:
eDrive: il motore endotermico resta spento e la trazione è affidata al solo assale anteriore elettrico; partendo da batteria completamente carica, è possibile percorrere fino a 25km in questa modalità. Questo profilo è adatto alla marcia nei centri città, o in qualsiasi situazione in cui il ruggito del V8 Ferrari possa rappresentare un problema;
Hybrid: è la modalità standard di funzionamento, in cui i flussi di potenza sono gestiti in modo tale da ottimizzare l’efficienza complessiva del sistema; la logica di controllo decide autonomamente se tenere acceso o spento il motore endotermico; se acceso, il motore endotermico è in grado di lavorare alla massima potenza, così da garantire prestazioni elevate qualora richieste dal pilota;
Performance: a differenza della Hybrid, questa modalità forza il motore endotermico a rimanere sempre acceso e privilegia il mantenimento della carica della batteria rispetto all’efficienza, così da garantire piena disponibilità di potenza non appena richiesta. E’ la modalità da preferire in tutte le situazioni in cui si vuole privilegiare il divertimento di guida;
Qualify: questa modalità permette il raggiungimento della massima potenza del sistema, in quanto anche ai motori elettrici viene consentito di lavorare alla loro massima potenzialità (162kW); la logica di controllo privilegia l’ottenimento delle massime prestazioni dando priorità inferiore al mantenimento della carica della batteria.
- Electronic Traction Control (eTC): permette di gestire e ottimizzare la disponibilità di coppia traente – termica ed elettrica – distribuendola sulle singole ruote in funzione delle condizioni di guida e dell’impegno in aderenza delle stesse
- Controllo brake-by-wire con ABS/EBD: permette di ripartire la coppia frenante tra impianto idraulico e motori elettrici (brake torque blending), consentendo il recupero rigenerativo in frenata senza compromettere – e anzi, migliorando – la performance e feeling di frenata
- Torque Vectoring: disponibile sull’asse anteriore per gestire la trazione elettrica sulla ruota esterna ed interna alla curva, in modo da massimizzare la trazione in uscita e supportare la facilità di guida prestazionale.
Dinamica Longitudinale
Grazie all’introduzione dell’assale elettrico RAC-e (Regolatore Assetto Curve elettrico) e al controllo di trazione sulle quattro ruote, eTC (Electronic Traction Control), è ora possibile sfruttare l’aderenza aggiuntiva offerta;dalle ruote anteriori nelle fasi di accelerazione. La maggiore aderenza complessiva, unita alla miglior caratteristica di erogazione dei motori elettrici ai bassi regimi, consente alla SF90 Stradale di ottenere un significativo incremento prestazionale;in termini accelerazione longitudinale e di diventare nuovo riferimento assoluto in termini di partenza da fermo.
Anche alle alte velocità e con marce lunghe, il contributo combinato delle macchine elettriche in condizioni di massima trazione aiuta a ridurre i tempi di risposta del motore endotermico, migliorando notevolmente l’accelerazione longitudinale e quindi la prestazione.
Il nuovo sistema brake by wire gestisce il recupero di energia cinetica mediante i motori elettrici effettuando un blending gestito elettronicamente tra frenatura idraulica e frenatura elettrica;che risulta del tutto trasparente per il pilota. In condizioni di frenata normale la priorità è data al recupero di energia tramite i motori elettrici; l’impianto frenante idraulico interviene a supporto di quello elettrico in tutte le condizioni di decelerazione elevata.
Dinamica Laterale
La logica di controllo eSSC supervisiona anche la distribuzione di coppia tra le ruote anteriori tramite il dispositivo RAC-e e la logica di controllo elettronico che deriva dal concetto del Torque Vectoring, variandola tra ruota interna ed esterna alla curva in funzione delle condizioni dinamiche di percorrenza, al fine di massimizzare la prestazione e migliorare la facilità di guida prestazionale.
TELAIO
Sebbene i 270 kg aggiuntivi necessari ad introdurre il sistema ibrido nella vettura siano ampiamente compensati dalla potenza erogata (220 cv, con un rapporto peso/potenza del solo sistema pari 1.23 kg/cv), è stato necessario uno sviluppo approfondito per contenere il peso complessivo a 1570 kg e garantire così un rapporto peso/potenza da primato, pari a 1.57 kg/cv.
Il telaio è stato completamente riprogettato con un approccio multi-materiale e multi-tecnologia, soprattutto per sostenere le più elevate sollecitazioni più elevati derivanti dalla nuova power unit e;l’introduzione della trazione integrale. Grazie all’impiego di tecnologie innovative, quali;le fusioni cave in sostituzione alle tradizionali fusioni nervate, e di nuovi contenuti, quali la paratia tra cabina e motore completamente in carbonio e;due nuove leghe d’alluminio, incluso una della serie 7000 per lamierati alto resistenziali, il telaio della SF90 Stradale ha incrementato i livelli di rigidezza flessionale del 20% e torsionale del 40% rispetto alle precedenti piattaforme senza penalizzare il peso, a tutto vantaggio delle doti dinamiche della vettura. Sono state migliorate anche le caratteristiche di NVH (noise, vibration, harshness) grazie all’impiego di una nuova lega di alluminio per il pianale che si chiama ‘quiet aluminium’.
AERODINAMICA
La sfida più grande nel progetto aerodinamico della SF90 Stradale è stata quella di ottenere delle performance aerodinamiche mai raggiunte prima – né da Ferrari né dai competitor –;in termini di carico verticale ed efficienza, garantendo allo stesso tempo che tutti i sotto-sistemi della nuova power unit – dal motore endotermico, ai motori elettrici, alla batteria, agli inverter – potessero funzionare sempre nelle migliori condizioni possibili.
La consueta stretta collaborazione del reparto aerodinamica con il Design Ferrari ha consentito la realizzazione dei valori di carico ed efficienza mai visti su altre vetture del segmento. Questi sono stati ottenuti con soluzioni innovative nel puro spirito Ferrari, astenendosi cioè dalla implementazione di soluzioni semplici ma;poco integrate, e ricercando nella scultura delle forme la migliore espressione della sportività.
I risultati ottenuti in termini prestazionali sono impressionanti: con 390 kg di carico deportante generato a 250 km/h, la SF90 Stradale è un benchmark assoluto in termini di valori di downforce ed efficienza tra le vetture stradali ad alte prestazioni.
Termica
L’intelligente gestione dei flussi di raffreddamento è il primo passo nella definizione di un layout vincente di vettura, per garantire in ogni condizione la fruibilità dei 1000 cv di potenza installata in modo efficiente e senza compromettere in nessun modo i coefficienti aerodinamici di penetrazione e carico verticale.
Le necessità di raffreddamento riguardano il motore endotermico, il cambio, l’aria turbocompressa, il pacco batterie insieme ai motori elettrici, gli inverter e i sistemi di ricarica e, ovviamente, l’impianto frenante. Grande attenzione è stata posta nella progettazione del vano motore, in cui trovano posto sia consueti sistemi endotermici;che sviluppano temperature prossime ai 900°C, sia componenti elettroniche con specifiche molto stringenti sulle temperature ammesse.
Il liquido di raffreddamento del motore termico e del cambio (circuito ad alta temperatura) viene raffreddata dai due radiatori posizionati davanti alle ruote anteriori; il flusso di aria calda in uscita da questi radiatori viene indirizzato nelle zone laterali del fondo anziché lungo le fiancate, consentendo così al flusso di aria lungo le fiancate di arrivare a più bassa temperatura all’ingresso delle prese d’aria poste davanti alle ruote posteriori, e aumentando così l’efficienza dei radiatori intercooler.
Le macchine elettriche e gli inverter sono raffreddati da un circuito separato, il cui radiatore è posto anteriormente ed è alimentato da una presa posta centralmente sul paraurti anteriore.
Il circuito di raffreddamento dell’impianto frenante, infine, è stato completamente rivisto per rispondere ai più elevati requisiti legati all’incremento di prestazioni; per l’anteriore, in stretta collaborazione con Brembo, è stata sviluppata una nuova pinza freno che trova la sua prima applicazione stradale sulla SF90 Stradale. La pinza ha un’appendice aerodinamica integrata;in grado di distribuire in modo efficiente su pastiglie e disco il flusso ad elevato contenuto energetico proveniente da una presa d’aria dedicata posta sul paraurti anteriore, immediatamente al;di sotto del faro; i freni posteriori sono ventilati tramite il flusso proveniente da due prese d’aria poste sul sottoscocca in prossimità delle ruote posteriori.
Aerodinamica Posteriore
A livello di progettazione dei volumi, il cofano motore della SF90 Stradale è stato tenuto estremamente basso al;fine di migliorare l’interazione tra i flussi sovra e sotto-scocca e minimizzare così la resistenza all’avanzamento.
La parte terminale del cofano motore è completata da un elemento sospeso composto da;due elementi: uno fisso che incorpora il terzo stop, e uno mobile dalla forma a cuneo nella parte anteriore, lo shut-off Gurney. Così è stato battezzato questo sistema coperto da brevetto, che rappresenta il contenuto maggiormente innovativo dedicato alla gestione dei carichi della vettura.
In condizione di riposo, ossia in utilizzo urbano o alla massima velocità, i;due elementi sono allineati, sospesi sopra il cofano motore, e il cuneo mobile costituisce;una perfetta carenatura aerodinamica per l’elemento fisso, lasciando che l’aria fluisca sopra e sotto lo shut-off gurney, reso pressoché invisibile al flusso.
In condizioni di alto carico – ad esempio nella percorrenza di una curva, in frenata, o in un brusco cambio di direzione – l’elemento mobile si abbassa, movimentato da;una coppia di attuatori elettrici, fino a chiudere la soffiatura inferiore e lasciare scoperto l’elemento fisso, che genera una nuova geometria di coda caratterizzata da;un’ampia superficie di carico sormontata da un potente nolder.
Il sistema è controllato da una sofisticata logica di controllo che verifica centinaia di;volte al secondo parametri quali velocità, accelerazioni (laterali e longitudinali) e input pilota in modo da stabilire la miglior configurazione da utilizzare.
Aerodinamica anteriore
Il carico posteriore è bilanciato nella parte anteriore della vettura da un complesso e ottimizzato sistema di generatori di vortici. Sebbene non sia una prima assoluta sulle vetture sport Ferrari, il contributo di questa soluzione è stato spinto al massimo sulla SF90 Stradale: il telaio anteriore è sollevato di 15mm rispetto al piano del telaio centrale in corrispondenza dei generatori di vortici e consente una maggiore portata d’aria verso tali dispositivi, potenziandone l’effetto.
Anche i due diffusori posti davanti alle ruote anteriori e la forma del cofano, il cui gradino nella parte anteriore genera una compressione locale del flusso, contribuiscono alla generazione di carico verticale in corrispondenza dell’assale anteriore.