Большинство трековых гоночных автомобилей имеют в рукаве некоторые хитрости, чтобы обойти конкурентов. Являясь вершиной автоспорта, автомобили Формулы-1 не привыкли к сложным системам, разработанным для того, чтобы машины двигались быстрее.
Одной из таких систем является KERS. Он был представлен в 2009 году для поддержки двойной стратегии F1 по продвижению разработки экологически чистых и дорожных технологий в гонках F1, но не получил широкого распространения до 2011 года.
С тех пор он присутствует на каждой машине.
Что такое KERS и как это работает?
KERS означает систему рекуперации кинетической энергии. Каждый раз, когда вы тормозите, чтобы замедлить движение автомобиля, кинетическая энергия теряется в виде тепла от трения между тормозными колодками и фактическим колесом. Вместо этого KERS использует эту энергию и сохраняет ее для использования позже, когда это будет выгодно водителю.
Существует два основных типа KERS — механические и электрические. В то время как любые дорожные автомобили могут использовать механическую KERS, до сих пор все конструкторы F1 использовали электрические системы.
Они питаются от электрического генератора под названием Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K), который преобразует тепло, выделяемое при торможении, в электрическую энергию. Преобразованная электрическая энергия затем сохраняется в аккумуляторе с регулируемой FIA емкостью 2 МДж на круг, который называется накоплением энергии (ES).
При необходимости водитель может нажать кнопку на рулевом колесе, чтобы задействовать эту мощность, объединив ее с выходной мощностью двигателя благодаря электродвигателю, обычно расположенному в передней части коленчатый вал.
Суммарная мощность МГУ-К также регулируется FIA. Более ранние системы были ограничены мощностью 60 кВт (примерно 80 л.с.), но позже ограничение было увеличено до 120 кВт (почти 160 л.с.). в 2014 году, чтобы сбалансировать более слабый 1,6-литровый V6, который заменял более старый и мощный 2,4-литровый V8. двигатель.
В то время как точные характеристики системы KERS конструктора F1, называемой в спорте просто ERS, было бы тщательно охраняемым секретом, вышеупомянутая система действительно формирует основы электрического КЕРС.
МГУ-К против МГУ-Х
MGU-K не следует путать с MGU-H (Heat), который представляет собой отдельное электронное устройство, составляющее оставшуюся часть F1 ERS. Это похожая концепция, но вместо того, чтобы улавливать тепло от тормозов, вместо этого он улавливает тепловую энергию, генерируемую выхлопными газами двигателя.
Объединение двух систем означает, что аккумулятор теперь можно заряжать, даже когда автомобиль не активно тормозит. Кроме того, поскольку FIA не налагает никаких правил на MGU-H, любая энергия, вырабатываемая им, может подаваться непосредственно на MGU-K, по сути, в обход каких-либо правил для последнего.
MGU-H также решает проблему турбо-задержки, используя двигатель для питания компрессора, и, следовательно, не требует, чтобы турбина ждала выхлопных газов. Две системы вместе образуют ERS или систему рекуперации энергии на автомобиле F1.
Как упоминалось ранее, передача мощности на колеса контролируется кнопкой на рулевом колесе водителя. Команды часто помогают гонщикам более агрессивно тормозить или определенным образом переключать передачи, чтобы перезаряжать максимальное количество энергии на каждом круге или использовать ее более тактически.
Отличается ли ERS от рекуперативного торможения?
До сих пор, если ERS звучит очень похоже на рекуперативное торможение, которое вы видите в электромобилях на дороге, вы не ошиблись. По сути, это одно и то же. Обе системы используют торможение автомобиля для подзарядки автомобильного аккумулятора, который затем используется для питания колес.
Однако ERS гораздо сложнее и мощнее, чем простые системы рекуперативного торможения, которые вы видите в дорожных автомобилях. У дорожных автомобилей есть рекуперативные тормозные системы, которые направлены на то, чтобы максимально зарядить аккумулятор, не заставляя водителя постоянно тормозить, чтобы что-то вывести из системы.
Это помогло достичь то, что называется однопедальным вождением в большинстве электромобилей. Когда вы отпускаете газ, система срабатывает и замедляет автомобиль с агрессией, которую часто может контролировать водитель.
Это гарантирует, что аккумулятор заряжается настолько, насколько это возможно во время повседневных поездок на работу и в дороге. Вместо этого ERS сосредоточится на зарядке той же батареи с как можно меньшим торможением, отсюда и комбинация MGU-K и MGU-H. Использование накопленной энергии также гораздо более агрессивно.
KERS в дорожных автомобилях
Итак, вы могли бы вставить KERS в обычную дорожную машину и получить автомобили с потрясающим запасом хода? Не совсем так, учитывая, что ERS гораздо более агрессивен, чем обычное рекуперативное торможение, возникнет пара проблем, начиная с аккумулятора.
Аккумуляторы, используемые в ERS, гораздо более устойчивы к быстрой зарядке и разрядке, поскольку они несут на себе основную тяжесть болида Формулы-1, проехавшего более 60 кругов по трассе. Они могут потреблять большое количество энергии для быстрой перезарядки, а затем обеспечивать такое же большое количество энергии, чтобы добавить к общей мощности автомобиля.
Аккумуляторы для дорожных автомобилей ориентированы на долговечность, более длительный срок службы, чтобы выдерживать больше циклов зарядки и, что более важно, на безопасность. Это не значит, что ERS небезопасна, просто батарея обычного дорожного электрического или гибридного автомобиля не сможет справиться с системой.
Системы рекуперативного торможения на автомобилях также не генерируют столько энергии, сколько требуется для движения самого автомобиля. Это означает, что полученный заряд намного меньше, чем мог бы обеспечить МГУ-К.
Наконец, использование энергии также несколько отличается, особенно если вы управляете гибридным автомобилем, где электрические системы часто предназначены для замены мощности, вырабатываемой бензиновым двигателем автомобиля. На электромобилях вообще не требуется никакого электрического развертывания, поскольку система только заряжает аккумулятор.
Напротив, ERS в F1 или KERS в целом ориентированы на использование накопленной электроэнергии для существующей мощности двигателя.
Будущее КЕРС
По мере того, как достижения в Формуле-1 делают батареи и рекуперативные системы более эффективными, они в конечном итоге просачиваются в дорожные автомобили, на которых мы ездим каждый день. Это означает, что мы получим машины, которые перезаряжаются быстрее, с увеличенным запасом хода.
А до тех пор вы можете гордиться существующими в вашем автомобиле рекуперативными системами, позволяющими экономить столько же энергии, сколько они уже делают.
