Conheça o sistema de ERS revolucionário da Ferrari na F1

A Ferrari introduziu o quarto motor do ano no SF21 de Charles Leclerc no GP da Rússia de Fórmula 1, equipado com um novo ERS que representa uma ruptura com a solução anterior. A bateria deixou de ser de íon-lítio com eletrólito líquido e passou a ser de estado sólido com menor volume, mas com maior densidade de energia e a tensão vai de 400 a 800 volts, permitindo cargas mais rápidas e uma economia de peso em todo o sistema de 2 kg.

É o inicio de uma nova era. Com a estreia do inovador sistema híbrido na unidade de potência do monegasco, a equipe não está apenas experimentando soluções úteis para o componente de 2022 que percorre a bancada em busca de confiabilidade, mas coleta informações básicas sobre o desenvolvimento de novas tecnologias.

Em Maranello, fizemos questão de sublinhar que o salto de performance não é nada sensacional (sempre dissemos uma dúzia de cavalos, com a aproximação de uma única figura), mas a mudança é fundamental, porque abre uma nova via de investigação servirá para ser desenvolvida tendo em vista o congelamento do motor no próximo ano, com vida útil até 2024.

No departamento de motores dirigido por Enrico Gualtieri, o trabalho está sendo realizado em duas frentes: por um lado, o turbo Superfast de seis cilindros projetado por Wolf Zimmermann em colaboração com a AvL está sendo desenvolvido e por outro lado há a resolução do novo ERS que foi montado em 065/6 na Rússia.

A escuderia desenvolveu uma nova tecnologia da tradicional bateria de íon-lítio com eletrólito líquido ou gel para a de estado sólido. A Honda deu um grande pontapé na adoção em Spa-Francorchamps de um novo acumulador apenas na unidade de força de Max Verstappen: os técnicos japoneses falaram que o projeto custou três anos de estudos e, a julgar pelos resultados, permitiu aproximar o potencial elétrico da Mercedes.

Dettaglio della batteria vecchia del sistema ibrido Honda montato sulla Red Bull RB16B di Sergio Perez

Photo by: Giorgio Piola

Em Maranello, eles trabalharam na mesma direção com menos ênfase, apresentando a bateria que adota eletrólito de estado sólido, tecnologia que a Toyota pretende introduzir primeiro nos modelos de rua.

Sabemos que as baterias de íon-lítio aquecem: elas absorvem calor durante o carregamento e produzem um aumento de temperatura durante a descarga. Normalmente, as células não devem ser carregadas acima de 45 graus e descarregadas acima de 60-70 graus.

Não é por acaso que o sistema é resfriado por um processo de refrigeração que tem a função de evitar o que se chama de “descontrole térmico”, que pode causar incêndio ou explosão da bateria.

O eletrólito pode reagir com outros elementos da célula criando gases que aumentam a pressão interna e geram mais calor, o que primeiro causa uma perda de eficiência e depois danos. Com a nova bateria, esses efeitos negativos podem ser controlados com mais facilidade e, portanto, você pode buscar um desempenho mais aprimorado.

Com isso, o radiador do ERS pode ser menor, garantindo também uma vantagem aerodinâmica, mas os benefícios mais importantes derivam de uma bateria com menor volume e maior densidade de energia: em suma, muitos mais kW podem ser armazenados.

Em soluções que não são de GP o valor médio vai de 250 Wh / Kg de células de eletrólito líquido a cerca de 400 Wh / kg de células de estado sólido, mas é concebível que tenhamos ido mais longe na F1.

A bateria de estado sólido também garante um carregamento mais rápido para que a unidade de potência de Leclerc tenha um menor “clip” que poderia fragmentar a eletricidade com maior duração sobre a volta.

GP di Russia: telemetria a confronto fra Leclerc con la nuova power unit e Sainz

Photo by: Matteo Bobbi

Até ontem, a Ferrari adotou uma bateria de baixa tensão (cerca de 400 volts), enquanto com o novo sistema mudou para uma de alta tensão (800 volts) que está em linha com a Mercedes (que sempre a adotou) e Honda.

Esse aumento tem imposto muito trabalho no isolamento para impor novos critérios de segurança e evitar a dispersão de descargas, mas oferece vantagens importantes porque reduz a amperagem: isso significa que o sistema pode ter cabos e conectores menores porque o ERS funciona muito mais frio do que antes.

Assim, além de uma redução no volume da bateria, a economia de peso do híbrido e uma miniaturização dos elementos também pode ser medida em cerca de 2 kg. O inversor foi obviamente redesenhado como todo o sistema elétrico: a Ferrari de efeito solo se beneficiará de uma unidade de energia muito mais compacta e extrema.

Agora será melhor entender qual é a extensão da mudança técnica que está ocorrendo nos carros da equipe: a necessidade de trazer o novo híbrido para a pista não era só a de ter mais uma dúzia de cavalos para tentar contra-atacar a McLaren na luta pelo terceiro lugar nos construtores, mas também ganhar experiência em campo com uma tecnologia inovadora e ainda não “madura”, buscando os pontos fortes e fracos de um sistema que está em plena evolução.

Todo mundo está trabalhando nessa área: a Mercedes chegou primeiro, mas agora será interessante saber se haverá mudanças de valores com novas soluções que possam contribuir para o progresso da mobilidade urbana.

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