Controllo di trazione? Si, ma ad una condizione: la nostra guida pratica

Uno degli aspetti più importanti della gestione elettronica delle supersportive ad oggi sul mercato, e di molte categorie di competizioni di altissimo livello, è il controllo di trazione o TCS. Ormai molte centraline di modelli con rilevante cilindrata e potenza, escono già con la possibilità di scelta di mappe di TCS per garantire la sicurezza in strada. Nelle competizioni, dalle categorie Open cilindrate maggiori come Superbike o MotoGP l'obiettivo ultimo è quello della massimizzazione della performance. Ma vediamo nel dettaglio come funziona questa strategia, che negli anni ha avuto uno sviluppo esponenziale, e come viene applicata.

Ovviamente chi comanda e gestisce il cervello della moto, è sempre e solo la centralina o ECU (Electronic Control Unit), originale o racing. Come il cervello umano procede tramite tre fasi: acquisizione delle informazioni, elaborazione delle informazioni, invio del comando per il raggiungimento dell'obiettivo. Applicando questo tipo di strategia, la ECU interviene sugli attuatori del mezzo (come iniettori e corpo farfallato) per minimizzare o riportare ad una percentuale desiderata lo scivolamento della ruota posteriore rispetto all'anteriore. Agisce quindi limitando la coppia applicata in quel momento per permettere allo pneumatico di riprendere il grip desiderato e rendere la prestazione più efficiente. Soprattutto nel mantenere la traiettoria impostata, o evitare di incappare in condizioni di pericolo.

Le informazioni necessarie al ragionamento della ECU vengono fornite da alcuni sensori essenziali, che permettono di sapere perfettamente e ad una velocità sempre maggiore, la condizione della moto istante per istante. Primi fra tutti sono i sensori magnetici, o sonde ad effetto Hall, che si trovano su entrambe le ruote. Sono dei piccoli cilindri contenenti un materiale conduttore alimentato da una corrente. Questi sono affacciati alla ruota fonica, una pista solidale al cerchio costituita da una serie di parti piene e di fori, rilevati dal sensore come dei “pieni” e "vuoti" di materiale.

Al passaggio della parte "piena" il sensore rileva la variazione di campo magnetico. E per la forza di Lorenz, genera una differenza di potenziale inviata come segnale digitale in frequenza alla ECU, che lo registra come valore "1" del sistema binario informatico. Di conseguenza per il "vuoto" viene registrato il valore 0. Sapendo in numero di vuoti/pieni che corrispondono ad un giro della ruota, la ECU può calcolare quanti ne passano nell'arco di tempo, e quindi una velocità angolare. Conoscendo il diametro del pneumatico, ecco che è palese la velocità della ruota posteriore ed anteriore, le quali possono essere messe a confronto tra loro o con la velocità del mezzo reale (velocità GPS).

Per i motocicli lo pneumatico non è lenticolare, quindi all'aumentare dell'angolo di rollio, ossia a moto inclinata, il diametro varia in base alla parte di spalla che poggia a terra. Quindi la ECU è costretta a considerare questo importante fattore. Progettisti ed ingegneri di pista gestiscono questa informazione inserendo i valori calibrati anche in base al tipo di carcassa che può deformarsi diversamente.

Ed è qui che interviene un altro sensore fondamentale, la IMU o piattaforma inerziale. Una piccola scatoletta che al suo interno presenta una serie di giroscopi ed accelerometri grazie ai quali permette di registrare i le angolazioni rispetto ai tre assi. Cioè rollio rispetto all’asse longitudinale, imbardata rispetto all’asse trasversale e beccheggio rispetto all’asse verticale. Ecco che la posizione del mezzo nello spazio è perfettamente chiara, quindi anche la sua inclinazione a destra o sinistra. Di conseguenza il diametro reale al quale lo pneumatico sta lavorando.

Ultimo ma non meno importante è di sicuro il gruppo di sensori che rileva la posizione del corpo farfallato e del comando gas gestito dal pilota (TPS e Grip position sensor). Sono potenziometri rotativi, ossia delle resistenze calibrate che misurano una rotazione, tradotta tramite la scala in una percentuale di apertura. Riassumendo quindi la ECU sa perfettamente la posizione della moto, le condizioni di scivolamento e la fase al quale tutto ciò sta accadendo, ossia quanto il pilota richiede in quel momento al mezzo. Ovviamente grazie anche al segnare della marcia, numero di giri RPM ecc,.

A questo punto, i dati pervenuti istante per istante, vengono elaborati dalla centralina in base alla strategia che è scritta nel firmware di base. Ad esempio sfruttando i dati provenienti dai sensori ruota viene calcolata la velocità in km/h ed utilizzata per un confronto. Molte ECU, soprattutto nel caso di impostazioni di fabbrica originali, prevedono dei livelli di intervento selezionabili dall'utente. Andando invece più nel settore delle competizioni, l'elaborazione diventa maggiormente sofisticata e permette il contributo da parte dei tecnici.

Uno degli esempi più basilari e comuni è il confronto tra la ruota posteriore e quella anteriore tramite il calcolo della differenza percentuale. Ossia: (velocità posteriore - velocità anteriore) / velocità anteriore)*100 questo restituisce una percentuale di scivolamento del posteriore in accelerazione, o slip (quando il risultato è un numero positivo).

La ECU interpella quindi la tabella di gestione del TCS, impostata dal Race Engineer, nella quale sono determinate le percentuali di scivolamento consentite ad una certa velocità del mezzo, un determinato angolo di rollio, una determinata richiesta di apertura del gas o un certo numero di giri (a seconda delle diverse impostazioni delle ECU di diversa marca). Se il dato proveniente dai sensori supera quanto scritto in tabella, la ECU applica la strategia di limitazione. Alcune strategie più complesse invece ragionano anche sull'accelerazione con la quale alcuni di questi parametri variano nel tempo.

Il ragionamento della ECU prosegue a grandi linee in questo modo. Riceve la misurazione, determina lo slip, calcola la correzione necessaria, la confronta con i parametri che definiscono l’off set ossia quanta potenza è richiesta in quel momento dal pilota, confronta tutto con il target finale impostato dal tecnico e infine applica la riduzione di coppia nei vari step. Per poi ragionare ancora su come restituire la coppia limitata dopo aver raggiunto il target, ma questa è un’altra storia. 

Il cervello della moto comanda gli attuatori, ossia coloro che rendono concrete le azioni (per usare una metafora rappresentano i muscoli), e che nello specifico sono gli iniettori, il corpo farfallato e le bobine di accensione. Nei casi più sofisticati infatti, il risultato finale della limitazione di coppia al fine della ripresa di grip posteriore, è dato dalla somma di tre strategie che intervengono anche simultaneamente.

La limitazione eseguita tramite ignition correction, ossia un ritardo della scintilla di accensione di un determinato numero di gradi o addirittura eliminazione di alcune accensioni (taglio), che quindi riducono la coppia che il motore riesce a scaricare a terra a quello specifico regime di giri. Questa è l’aspetto più facile ma anche meno modulabile della strategia di controllo di trazione.

L'intervento è reso più fine e sensibile dalla limitazione della farfalla. Ossia la ECU riduce l'apertura del corpo farfallato rispetto a quanto chiesto dal pilota, di una percentuale calcolata a seguito dell'elaborazione di cui abbiamo parlato sopra. Infine si può aggiungere la limitazione eseguita tramite injection correction, ossia dei microlitri di benzina forniti dagli iniettori, a volte anche a seconda del cilindro o della marcia inserita.

Buttiamo ulteriore carne al fuoco dicendo che tutti questi interventi possono essere impostate addirittura a seconda della curva, o meglio settore, del tracciato in questione, grazie all'utilizzo dei dati GPS. Il TCS può essere applicato dalla centralina su tre diversi aspetti. Cioè lo sliding del posteriore, l'antiwheeling o anti impennata, o ancora il launch control o partenza assistita. I ragionamenti e le informazioni rimangono quelle fin qui esplorate, ma con impostazioni differenti a seconda se l'obiettivo è il mantenimento dell'aderenza del posteriore per gestire performance e traiettoria, limitare il galleggiamento della ruota anteriore, o trasmettere la giusta potenza a terra per rendere più rapida possibile la partenza dal fermo.

La conclusione che si può trarre quindi è che sembra facile da gestire un discorso di questo tipo, ma in realtà è tutta'altro che semplice. Ecco perché la figura del tecnico elettronico in pista, sia che si tratti di amatori con ECU racing, sia che si tratti di un Top Team che partecipa a competizioni internazionali, rimane un ruolo fondamentale ora che l'elettronica entra così di prepotenza nell'evoluzione delle prestazioni ma anche nelle vite degli appassionati stradali. La presenza quindi di queste figure diventa la condizione fondamentale.

Solo chi ha piena coscienza del significato di tutti questi parametri e soprattutto sa interpretare i dati relativi ai risultati ottenuti durante le sessioni, può veramente fare un ottimo lavoro e non incorrere in dei rischi, sfruttando al massimo le potenzialità. Il bello dell'evoluzione elettronica sui motocicli è che leggittima sempre di più il fatto che il motociclismo è uno sport di squadra, chiedendo nuove skills al pilota e ma soprattutto maggiore partecipazione da parte dei tecnici. Quindi la prossima volta che ti domanderanno "controllo di trazione si o controllo di trazione no?" cosa risponderai?