Formula SAE | Il ruolo dell'esperienza per vincere la sfida dell'elettrico

Il mondo dell’industria automotive si sta trasformando e così anche la Formula SAE, sempre più rivolta all'elettrico grazie al numero crescente di team che decidono di gareggiare in questa classe rivolta sia al presente che al futuro.

Un’occasione di crescita in un settore che ha conosciuto uno sviluppo accelerato, anche per gli studenti della Formula SAE, che sfruttano la competizione non solo come una chance non solo per cimentarsi in un'esperienza che consente di mettere in pratica gli studi teorici universitari, ma anche come una chance per accrescere le proprie competenze direttamente sul campo assieme a tanti colleghi.

Un'avventura tecnica e gestionale che Motorsport.com ha approfondito con Enrico Dal Bo, Team Leader della squadra “UniUd E-Racing Team” dell’Università di Udine di cui un anno fa avevamo raccontato la prima esperienza nella Formula ATA a Varano, fatta di soluzioni per vincere le sfide dell'elettrico e tanta passione per un progetto partito da un foglio bianco. Dodici mesi dopo, gli studenti hanno fatto tesoro di quanto imparato nei test e nelle varie competizioni a cui hanno preso parte con il fine di migliorare il proprio prototipo e renderlo ancor più competitivo. Un percorso che li ha portati a presentarsi a Varano con un veicolo completamente rinnovato rispetto a quello del 2023.

Formula SAE 2024 - UNIUD E-Racing Team

Foto di: Luca Baldassi | UNIUD E-Racing Team

Questo è il vostro secondo anno in Formula SAE. Rispetto al primo anno, quali miglioramenti avete apportato alla vettura e quanti eventi avete partecipato per arrivare preparati all’appuntamento di Varano, considerando che il calendario è stato rivisto spostando la tappa italiana a settembre?

"L'anno scorso abbiamo partecipato a due competizioni, Formula ATA nel mese di luglio e poi Formula Student Spain a inizio agosto in Spagna sul circuito di Barcellona. Oltre a questi eventi, abbiamo condotto diverse tipologie di test che ci hanno permesso di andare a verificare il comportamento del veicolo precedente in base a quello che avevamo progettato lo scorso anno. Conclusi gli eventi, infatti, abbiamo analizzato tutti i dati raccolti dai vari test e dalle competizioni per pensare a come sviluppare il nuovo veicolo, che quest’anno è completamente differente. Alcuni componenti del primo prototipo sono stati recuperati per costruire questo nuovo veicolo, invece altri come il telaio, la scocca, l’impianto di raffreddamento, i portamozzi e i rocker sono totalmente nuovi e sviluppati sulla base dei dati raccolti. Il nuovo veicolo è più leggero di 101,4kg rispetto al precedente, quindi circa il 25% in meno. Infatti, la nostra grande sfida è stata quella di andare a migliorare il peso perché, da quanto abbiamo compreso nelle edizioni passate, il nostro prototipo era sovradimensionato a causa di alcune scelte sicure che, in quel momento, ci potevano permettere di gareggiare”.

In quali aree avete trovato il maggior risparmio di peso? Quello del sistema del raffreddamento e della batteria sono aree su cui sicuramente c’è margine di sviluppo.

“Un grande risparmio di peso lo abbiamo trovato sulla batteria del nostro veicolo. A settembre dello scorso anno abbiamo vinto nuovamente il bando Tesla che ci ha permesso di avere una nuova fornitura di celle completamente gratuita e sponsorizzata da Tesla insieme ai chip del BMS. Abbiamo riprogettato l’intero pacco batteria, che lo scorso anno era realizzato in acciaio perché volevamo realizzare il veicolo in tempi brevi e risultava essere la scelta più veloce ed efficace nelle condizioni in cui eravamo in quel momento. Quest'anno, invece, il pacco batteria è interamente realizzato nel nostro laboratorio con una laminazione di pelle di kevlar e presenta dieci moduli anziché i dodici del precedente. Questo ci ha permesso di passare da un peso di 90kg agli attuali 55kg del pacco batteria di quest’anno montato sul nuovo prototipo. Un’altra riduzione importante di peso è quella trovata sul sistema di raffreddamento. Infatti, uno dei primi test che abbiamo fatto rientrati dalla competizione in Spagna ha riguardato proprio questo aspetto della vettura, mediante vari sensori di temperatura nel nell'impianto di raffreddamento che andassero a misurare la temperatura dei flussi entranti e uscenti del motore, inverter e nei radiatori. Alla fine, abbiamo optato per inserire due radiatori più piccoli sul nostro veicolo rispetto a quello singolo del vecchio prototipo”.

Uno degli elementi aggiunti di quest’anno è sicuramente l’ala anteriore che ruba l’attenzione come novità più visibile. Una scelta che, come ci raccontavi, rappresenta il primo passo verso un pacchetto completo aerodinamico ottimizzato per la vostra vettura.

“Abbiamo studiato una soluzione che ci permettesse di aumentare la deportanza del veicolo, in quanto il nostro prototipo ha il peso spostato soprattutto verso il posteriore sul retrotreno dietro il pilota, dove abbiamo la batteria, il motore e la trasmissione. Il carico aggiuntivo all’anteriore garantisce maggior stabilità e fiducia al pilota alla guida, ma siamo consapevoli che ciò avviene solo in determinate condizioni di lavoro e a velocità specifiche. Infatti, si tratta solo di un primo passo, perché l’obiettivo finale è sviluppare un pacchetto aerodinamico completo, con ala anteriore e posteriore, studiato e ottimizzato appositamente per la nostra vettura. Abbiamo quindi ideato questa soluzione intermedia, così da arrivare al prossimo anno con un know-how molto più avanzato, che ci permetterà di integrare un’ala posteriore nella prossima stagione. Inoltre, il fatto di avere un’ala anteriore ci permette anche di lavorare sulla gestione del flusso d’aria che incontra il veicolo e il gruppo ruote anteriori, indirizzandolo verso le aree che vogliamo, come al sistema di raffreddamento che si trova nella parte posteriore”.

Formula SAE 2024

Foto di: Davide Cavazza

Quando avete iniziato a lavorare su questo progetto, ci avevate raccontato che avevate preso in considerazione differenti idee, puntando infine sul prototipo elettrico, nonostante progettare un veicolo a combustione avrebbe avuto un costo sensibilmente più basso per un team alla prima esperienza. La vostra era una scelta volta in un progetto a lungo termine, che sembra essere anche più efficace, anche considerando tutte le conoscenze acquisite e i progressi fatti nell’ultimo anno.

“Sì, in questa tipologia di competizioni, come la Formula Student Germany, il motore a combustione è ai suoi ultimi anni. Quest’anno abbiamo preso parte alla competizione tedesca, dove non c’era alcun team a combustione dato che era destinato solo a veicoli elettrici. La Formula Student Germany fa un po’ da riferimento per le altre competizioni e per noi è stato un grosso traguardo poter partecipare. Il nostro team poteva scegliere di partire da un motore a combustione che sarebbe risultato molto più semplice sia dal punto di vista del budget che della gestione, perché di fatto vai ad acquistare un motore già completo, per poi effettuare qualche lavoro di adattamento a veicolo e, magari, migliorarne qualche caratteristica. Però sostanzialmente il controllo non è lo stesso controllo che abbiamo in un motore elettrico dove dobbiamo andare a progettare schede e circuiti completamente diversi e più complessi di quelli che servono per gestire un motore a combustione, che non ha le stesse difficoltà del motore elettrico”.

Quindi, al di là del fatto che il mondo dell’auto si stia spostando verso l’elettrico, anche per voi studenti rappresenta un’opportunità per acquisire maggiori conoscenze e confrontarvi con sfide sempre più ampie e complesse.

“Sicuramente ci sono molti più studi e complessità in un progetto elettrico che quello a combustione, in questo momento, anche legate alla gestione del pacco batteria. Sicuramente avremmo riscontrato alcune difficoltà comuni all’inizio del percorso anche con un progetto con un motore a combustione per quanto riguarda la dinamica del veicolo, però nel giro di uno o due anni da adesso avremmo dovuto comunque confrontarci con il passaggio all’elettrico”.

Tanti team qui puntano su sistemi per rigenerare l’energia, voi compresi.

“Sì, abbiamo un sistema di rigenerazione della dell'energia che sostanzialmente nei momenti di frenata del veicolo va a rigenerare corrente grazie al motore e l’inverter che si trovano nel nostro veicolo”.

Formula SAE 2024 - UNIUD E-Racing Team

Foto di: Luca Baldassi | UNIUD E-Racing Team

Da questo punto di vista, una delle sfide più importanti è la gestione del calore dell’energia che arriva alla batteria dal sistema di rigenerazione?

“Abbiamo abbiamo fatto diverse simulazioni mediante i nostri software di progettazione come STAR CCM+ di Siemens, in cui abbiamo eseguito diverse analisi nei casi peggiori, come con i moduli della batteria stressati al massimo e siamo tranquilli, abbiamo riscontrato che il nostro raffreddamento del pacco batteria è in grado di sopportare questi carichi e scariche del pacco”.

Quando per una squadra e per un Team leader è difficile trovare delle opportunità a livello di sponsor? Voi avete lavorato duramente nell’ultimo anno per riprogettare gran parte della vettura e, chiaramente, questo ha un costo più elevato per voi in termini di ricerca, sviluppo e progettazione. Squadre che gareggiano da tanti anni e hanno una base consolidata magari iniziano a lavorare più sui dettagli e i costi si riducono.

“Quando andiamo alla ricerca di sponsor e aziende che vogliono sostenere il progetto, la difficoltà sta più nell'ottenere la conferma di una sponsorizzazione da queste aziende più che l'interesse. La maggior parte delle aziende è sempre interessata al progetto e è sempre disponibile ad ascoltare quello che abbiamo da raccontare. Alle volte, però, non si raggiunge l'accordo che permetta alle aziende di collaborare con noi e quindi si riscontrano alcune difficoltà. Sicuramente partire da una base affermata è molto più semplice che realizzare un veicolo da zero, anche perché stiamo parlando della realizzazione di un veicolo singolo, un prototipo, quindi i costi sono molto alti. Non stiamo parlando di un veicolo a produzione di massa in cui puoi avere il vantaggio di acquistare grandi lotti di prodotto e quindi avere sconti sulla quantistica. Comprando pochi componenti a catalogo, dato che la maggior parte dei prodotti nel dei componenti del veicolo sono su progettazione nostra, i costi vanno a salire e quindi partire da una base affermata è sempre più semplice che andare a migliorare e modificare ogni anno il proprio progetto”.

Uno dei grandi aspetti per un prototipo elettrico è anche il lavoro a livello di codice, in continuo miglioramento.

“Abbiamo sicuramente un lavoro maggiore rispetto al motore a combustione che ha una centralina già sua quando lo acquisti dalla fabbrica. Certo, si parte sempre dai datasheet dei componenti che compriamo, quindi si parte sempre dalla base dei dati che vuole il motore e dati che necessita il l'inverter. Da lì si parte, si fa una programmazione. Il nostro team si differenzia per il fatto che anche quest'anno siamo l'unico team in Formula ATA e tra i pochi a livello mondiale ad usare un linguaggio programmazione totalmente differente e moderno, RUST. Infatti, l'anno scorso proprio qui in Italia siamo stati premiati per il fatto che avevamo sviluppato un sistema di telemetria e di gestione del software del nostro veicolo con questo linguaggio completamente innovativo e molto più dinamico”.

Un ringraziamento per la disponibilità e un grosso in bocca al lupo per le prossime sfide agli studenti di UniUd E-Racing Team.