Fiorano

La gara di Formula SAE Italy 2008 si è svolta presso il circuito Ferrari di Fiorano, Modena, dal 20 al 22 settembre 2008. La gara è stata costituita da otto prove di cui tre statiche e quattro dinamiche. Le tre prove statiche sono: “Cost Analysis”, “Business Plan Presentation”, “Engineering Design”. La prova di “Cost Analysis” ha lo scopo di valutare i costi di realizzazione, della vettura, in base al budget disponibile. È necessario compilare un cost report e fare una presentazione durante l’evento. La prova di “Business Plan Presentation” è una presentazione orientata ad illustrare il progetto e la sua organizzazione. Viene valutata non soltanto da ingegneri ma anche da manager di produzione, addetti al marketing e alla finanza. La prova di “Engineering Design” consiste nella valutazione delle scelte progettuali della vettura che viene ispezionata e deve risultare pronta a gareggiare.

Le prove dinamiche sono: “Acceleration”, “Skid-Pad”, “Autocross”, “Endurance and fuel economy”. La prova di “Acceleration” consiste nel percorrere 75 m, partendo da fermi, nel minor tempo possibile. La prova di “Skid-Pad” consiste nel far percorrere, alla vettura, una specie di otto, composto da due cerchi di circa 15 m. Ha lo scopo di valutare la capacità di curva del veicolo. La prova di “Autocross” consiste nel far percorre alla vettura un percorso tortuoso con lo scopo di valutare la manovrabilità del mezzo. La prova di “Endurance and fuel economy” consiste in una vera e propria gara. Le vetture competono tutte insieme, con sorpassi controllati dai commissari, per una distanza complessiva di 22 Km. Oltre alla classifica finale viene valutato il consumo di carburante della vettura.

L’ E-Team è riuscito a concludere tutte le prove, ad eccezione dello “Skid-Pad”, riportando ottimi risultati per un team esordiente. In particolare è riuscito a concludere la gara di Endurance, che mette a dura prova l’affidabilità della vettura e di tutti i sottosistemi che la costituiscono, finendo dodicesimo tra i trentacinque team iscritti.

La Figura 6-7 mostra un primo piano della vettura ET-1.

Conclusioni

In questo documento è stata presentata una centralina elettronica per il controllo del cambio semiautomatico sequenziale in vetture Formula SAE. Il sistema di attuazione è interamente elettrico in quanto è stato fatto uso di dispositivi voice-coil per gestire i comandi di cambio e frizione.

La centralina di controllo per cambio semi-automatico è stata realizzata e le specifiche di progetto sono state soddisfatte. Le principali fasi di sviluppo che si sono susseguite, dalle specifiche al collaudo della centralina, sono state lo studio dei vari sottosistemi della vettura ET-1, la scelta dei componenti hardware di interfaccia e di potenza, studio del DSP e sviluppo del firmware (fase centrale nel presente lavoro di tesi), fino al montaggio, al collaudo su strada e alla partecipazione alla gara Formula ATA 2008 presso il circuito Ferrari di Fiorano (Mo).

Il collaudo del veicolo, come descritto nel paragrafo 6.1, ha mostrato che la centralina svolge il suo compito. Un approfondito studio nelle fasi preliminari del progetto ha fatto sì che il tempo necessario per la configurazione a bordo della vettura sia stato molto breve in confronto alla complessità del sistema stesso. La validità dei risultati è confermata dai riscontri cronometrici sui tempi di cambiata. Il tempo necessario per un cambio marcia è infatti intorno ai 40 ms e a titolo di esempio dei numerosi test effettuati si riporta il grafico in Figura 0-1.

Figura 0-1: a destra corrente nell’attuatore del cambio VS tempo nel passaggio dalla seconda alla terza; a sinistra segnale in tensione del sensore del cambio VS tempo nel passaggio dalla seconda alla terza. Si tratta di un ottimo risultato, anche in virtù del confronto con lo stato dell’arte dei sistemi di controllo per la trasmissione di vetture Formula SAE, che più spesso adottano soluzioni di tipo elettro-pneumatico o elettro-idraulico [9]-[11]. Inoltre un sistema completamente elettrico presenta l’ulteriore vantaggio di non aver bisogno di circuiti ausiliari, pneumatici o idraulici, per gli attuatori. Si nota ulteriormente che il breve tempo di attuazione per la cambiata fà si che il riscaldamento dei filamenti per effetto Joule sia molto contenuto, tanto da non necessitare di dissipatore. Un punto debole del sistema resta tuttavia il peso degli attuatori, specie se confrontato con altri sistemi di attuazione utilizzati in Formula SAE. Ciononostante, il peso complessivo del comparto power-train della ET-1 è tra i più contenuti della Formula SAE, grazie alla leggerezza del motore bicilindrico adottato, ottenendo cosi un rapporto peso-potenza simile, se non migliore, alla altre vetture che di solito usano motori quattro cilindri.

Sviluppi ulteriori del sistema dovrebbero prevedere principalmente due cose. Un potenziamento dell’impianto di alimentazione dell’attuatore della frizione in modo da premere quest’ultima in maniera più rapida, accorciando cosi anche i tempi di scalata. Inoltre un’ottimizzazione del controllo della frizione in partenza durante le manovre del veicolo.

I risultati ottenuti durante l’evento Formula SAE Italy 2008, dove l’E-Team Squadra Corse dell’Università di Pisa ha partecipato per la prima volta, hanno confermato l’affidabilità del sistema. In questa competizione, che ha avuto luogo sul circuito Ferrari a Fiorano, l’E-Team ha ottenuti risultati degni di nota per un team alla prima esperienza, finendo primo tra gli esordienti, sesto nella classifica finale tra le undici squadre italiane ed essendo dodicesimo tra le trentacinque iscritte nella selettiva gara di endurance.

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Bibliografia

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[11] Glielmo, L., Iannelli, L., Vacca, V., Vasca, F. (2006), “Gearshift control for automated manual

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