LaFerrari: il sistema ibrido HY-KERS sviluppato con Magneti Marelli

Grande protagonista del Salone Internazionale di Ginevra, in programma fino al prossimo 17 marzo, LaFerrari è una vettura che ha saputo far vibrare le corde del cuore di tutti gli appassionati non solo per il suo incredibile design, ma anche, e forse soprattutto, per l’innovativo sistema di propulsione che si nasconde sotto al raffinatissimo vestito.

LaFerrari: pioniera di nuove tecnologie, derivata dalla F1

Generalmente le supercar di questo livello hanno il compito di sondare terreni inesplorati e di portare alla luce nuove tecnologie che in alcuni casi, con il tempo, vengono poi trasferite anche sui modelli di serie non solo dei marchi premium ma anche di quelli generalisti.

LaFerrari, ereditando molte delle sue caratteristiche tecniche direttamente dal mondo della Formula 1, incarna perfettamente il ruolo di pioniera di nuove tecnologie e apre la strada a nuovi scenari nel campo delle vetture ad altissime prestazioni.

Il sistema ibrido sviluppato con Magneti Marelli

La Ferrari infatti, che, lo ricordiamo, sarà prodotta esclusivamente in 499 esemplari, è la prima vettura di Maranello a montare un sistema di propulsione ibrido, denominato HY-KERS, al quale Magneti Marelli contribuisce con i motori elettrici e varie componenti strategiche per l’elettronica di gestione e controllo.

Per sviluppare gli elementi chiave del powertrain ibrido Magneti Marelli ha attinto ad un know-how consolidato ma soprattutto alla sua esperienza sviluppata nel mondo delle competizioni.

L’HY-KERS sviluppa complessivamente una potenza di 963 CV. Il sistema è composto da un propulsore termico da 6.3 litri V12 aspirato, capace di erogare 800 CV, alimentato a benzina, e dalla parte elettrica sviluppata con Magneti Marelli, che è costituita da due motori elettrici (uno principale e uno per i sistemi ausiliari) per una potenza di picco di 120 kW (163 CV).

Secondo il costruttore il sistema HY-KERS permette di regalare prestazioni da record (0-100 km/h in meno di 3 secondi) e, al tempo stesso, di abbattere le emissioni nell’ordine del 40%. I due motori elettrici Magneti Marelli integrati nel sistema HY-KERS sono controllati da due inverter associati e compatti per peso e dimensioni.  

Il primo motore fornisce trazione alla vettura e recupera energia cinetica in frenata, immagazzinandola nelle batterie al litio e abilitando così l’over-boost di potenza, gestita in maniera intelligente dai sistemi di controllo dinamica veicolo. Il secondo motore invece, mosso dal motore termico, genera corrente elettrica utile a mantenere costante il livello di carica delle batterie al litio, oltre a fornire energia per le utenze standard del veicolo (luci, etc.).

Magneti Marelli non ha sviluppato solo il powertrain...

Magneti Marelli fornisce tecnologia dedicata a LaFerrari anche in ambito Lighting (fari Bi-Xenon ad alta intensità, fanali a LED), Powertrain (corpo farfallato) e Sistemi Elettronici con 10 centraline elettroniche dedicate al controllo delle funzioni standard del veicolo fra le quali proiettori, sistema Superlift, body computer, attuatore elettrico per i collettori di aspirazione, centralina di controllo elettronico del cambio Dual Clutch, moduli porta guidatore e passeggero.

LaFerrari utilizza il sistema Superlift realizzato da Magneti Marelli che, grazie ad attuatori idraulici, permette di sollevare la vettura e superare agevolmente dossi e dissuasori di velocità. Lo sviluppo dei componenti strategici per il sistema di propulsione elettrica de LaFerrari, simbolizza al massimo livello l’osmosi tecnologica fra mondo delle corse e mondo della produzione di serie che caratterizza Magneti Marelli.

L'osmosi tecnologica corse-serie

Tale dinamica consente di utilizzare e trasferire alle applicazioni di serie, tecnologie e know-how testati in un ambiente dalle prestazioni e condizioni estreme, garantendo quindi affidabilità, mantenimento di caratteristiche tecniche di eccellenza parallelamente a flessibilità ed alta capacità di adattamento alle esigenze del cliente.

Nel caso particolare de LaFerrari, questo processo ha consentito di derivare lo sviluppo dei motogeneratori elettrici da un applicazione “racing” già nata in ottica “automotive” e non da applicazioni industriali generiche. Questa osmosi tecnologica corse-serie contribuisce all’evoluzione verso nuove frontiere in termini di efficienza, rendimento, sicurezza, risparmio di consumi ed emissioni, propulsioni alternative ed elettronica al servizio della mobilità intelligente.

Esempi illuminanti di tale scambio, con applicazioni in entrambe gli ambiti, si trovano sia nel recente passato (l’evoluzione dell’elettronica per il controllo motore, il cambio robotizzato AMT) ma soprattutto in prospettiva futura.

Lo dimostrano l’iniezione diretta GDI dalla serie alle corse, i sistemi di propulsione ibrida basati sulla tecnologia del KERS e i possibili trasferimenti di know-how fra soluzioni di telemetria avanzata per il racing e le tecnologie info-telematiche di comunicazione fra veicoli di serie e infrastrutture.

Lo schema tecnico del sistema di propulsione elettrica sviluppato da Magneti Marelli per LaFerrari

1) EM1: Motore elettrico Hy-Power che viene utilizzato per la trazione o come generatore, accoppiato al cambio dual-clutch (DCT). Questo motore recupera energia cinetica in frenata (il principio del KERS) trasformandola in energia elettrica che viene immagazzinata nelle batterie, e genera una potenza aggiuntiva (over-boost) di 120 KW (163 CV) in fase di accelerazione. Il motore assicura anche la disattivazione del motore termico a vettura ferma mantenendo attivi i sistemi elettronici di bordo. Il motore elettrico Hy-Power è di derivazione F1 e presenta uno statore con rivoluzionari avvolgimenti a barre.

2) EM2: Motore elettrico ausiliario azionato dal motore termico, che viene utilizzato per mantenere costante il livello di carica delle batterie agli ioni di litio del KERS oltre che per convertire – grazie all’inverter dedicato – l’energia elettrica da alto a basso voltaggio (12v), rendendola fruibile per le utenze standard della vettura (illuminazione, climatizzazione ecc).

3) Doppio inverter per il controllo dei due motori elettrici. Integrati all’interno della stessa scatola sono presenti due compatti convertitori DCDC: il primo, con una tensione di 12 V e il secondo per il controllo del sistema di raffreddamento della batteria.

4) Sistema di controllo della batteria composto da un BSM (Battery Management System) e 8 BMC (Battery Module Controller), collegati tra loro tramite due linee CAN. Le centraline controllano costantemente le 120 celle delle batterie. Ogni BMC monitora 15 celle, il loro bilanciamento, e le temperature. Il BSM gestisce le strategie di controllo dell'intero pacchetto, tra le quali i controlli di sicurezza, come ad esempio eventuali perdite di isolamento.

Caratteristiche tecniche dei singoli componenti

EM1 (Hy-Power) motore elettrico/generatore:

• Lunghezza: 251 mm
• Larghezza: 346 mm
• Peso: 47.5 kg
• Liquido di raffreddamento: Olio (Tmax 90°)
• Coppia massima: > 200 Nm
• Potenza massima: 120 kw

EM2 generatore elettrico:
• Lunghezza: 280 mm
• Larghezza: 218 mm
• Peso: 14.95 kg
• Liquido di raffreddamento: Acqua (Tmax 90°)
• Coppia massima: 20 Nm
• Potenza massima: 6 kw

Inverter:
• Modulo di controllo della Potenza per entrambi I motori elettrici
• Lunghezza: 371 mm
• Larghezza: 218 mm 
• Peso: 14.5 kg
• Liquido di raffreddamento: Acqua (Tmax 80°)
• DCDC LV (12V)  Fino a 3.3 kw
• DCDC HV (380V)  Fino a 7 kw