Система восстановления кинетической энергии
Система восстановления кинетической энергии ( KERS ) - это автомобильная система для восстановления движущегося средства транспортного кинетической энергии при торможении . Извлеченная энергия хранится в резервуаре (например , маховик или батареи высокого напряжения) для последующего использования при ускорении. Примеры включают сложные высококлассные системы, такие как Zytek , Flybrid, [ 1 ] Торак [ 2 ] [ 3 ] и XTRAC, используемый в гонках Формулы-1 и простых, легко изготовленных и интегрированных дифференциальных системах, таких как система кинетической энергии в Кембриджском автомобиле (CPC-KERS).
Xtrac и Flybrid являются лицензиатами технологий Торотрака, в которых используется небольшая и сложная вспомогательная коробка передач, включающая непрерывную переменную передачу (CVT). CPC-KERS похож на то, что он также является частью сборки трансмиссии. Тем не менее, весь механизм, включая маховик, полностью расположен в центре транспортного средства (выглядит как барабанный тормоз ). В CPC-Kers дифференциал заменяет CVT и передает крутящий момент между маховиком, приводным колесом и дорожным колесом.
Используйте в автоспорте
[ редактировать ]История
[ редактировать ]Первой из этих систем была обнаружена Flybrid. [ 4 ] Эта система весит 24 кг (53 фунта) и имеет энергетическую емкость 400 кДж после обеспечения внутренних потерь. Максимальное увеличение мощности на 60 кВт (81,6 пс , 80,4 л.с.) за 6,67 секунды доступно. Маховик диаметром 240 мм (9,4 дюйма) весит 5,0 кг (11 фунтов) и вращается до 64 500 об / мин. Максимальный крутящий момент на маховике составляет 18 нм (13,3 FTLBS), а крутящий момент на соединении коробки передач соответственно выше для изменения скорости. Система занимает объем 13 литров. [ 4 ]
Уже в 2006 году была изучена первая система KERS, основанная на суперконденсаторах в EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) в рамках разработки «формулы S2000». Система 180 кДж была разработана в сотрудничестве с другими институтами (многофизическое моделирование гибридной движущей системы для применения в гоночном автомобиле, A. Rufer, P. Barrade, M. Correvon и J.-F. Weber, Iamf EET-2008: European Ele -Дривальная конференция, Международный форум передовой мобильности, Женева, Швейцария, 11–13 марта 2008 г.).
были зарегистрированы два незначительных инцидента во время тестирования различных систем KERS В 2008 году . Первое произошло, когда команда Red Bull Racing впервые протестировала батарею KERS в июле: она неисправна и вызвала страх от пожара, который привел к тому, что фабрика команды была эвакуирована. [ 5 ] Второе было менее чем через неделю, когда механике BMW Sauber был предоставлен электрический удар, когда он прикоснулся к автомобилю, оснащенному Кристианом Клиеном во время испытания на трассе Херес . [ 6 ]
Формула -1
[ редактировать ]Формула -1 заявила, что они поддерживают ответственные решения для экологических проблем мира, [ 7 ] и FIA позволила использовать 60 кВт (82 пс; 80 л.с.) в правилах сезона Формулы -1 2009 года . [ 8 ] Команды начали тестирование систем в 2008 году: энергия можно хранить как механическую энергию (как в маховике), либо в качестве электрической энергии (как в батарее или суперконденсаторе ). [ 9 ]
С введением KERS в сезоне 2009 года только четыре команды использовали его в какой -то момент в сезоне: Ferrari , Renault , BMW и McLaren . В конце концов, в течение сезона Renault и BMW прекратили использовать систему. Ник Хайдфельд был первым водителем, занявшим подиум с автомобилем, оснащенным KERS, на Гран -при Малайзии. McLaren Mercedes стал первой командой, которая выиграла GP F1, используя автомобиль, оснащенный KERS, когда Льюис Гамильтон выиграл Гран -при Венгр 26 июля 2009 года. Их второй автомобиль, оснащенный KERS, финишировал пятым. В следующей гонке Льюис Гамильтон стал первым гонщиком, занявшим полюсную позицию с автомобилем KERS, его товарищем по команде, Хейкки Ковальененом, квалифицирующей второе место. Это был также первый случай первого ряда All Kers. 30 августа 2009 года Кими Райкконен выиграл Гран -при Бельгии со своим кером, оборудованным Ferrari. Это был первый раз, когда Керс внес свой вклад непосредственно в гоночную победу, а второй - Джанкарло Физичелла, утверждая: «На самом деле я был быстрее, чем Кими. Он взял меня только из -за Керса в начале». [ 10 ]
Хотя Керс все еще был законным в F1 в сезоне 2010 года, все команды согласились не использовать его. [ 11 ] Новые правила сезона F1 2011 года, который повысил минимальный предел веса автомобиля и водителя на 20 кг до 640 кг, [ 12 ] Наряду с командами FOTA , согласившимися на использование устройств KERS еще раз, означало, что Керс вернулся в сезон 2011 года. [ 13 ] Использование KER было еще необязательным, как в сезоне 2009 года; И в начале третьего сезона 2011 года команды решили не использовать его. [ 14 ]
Williamsf1 разработал свою собственную систему KERS на основе маховика, но решил не использовать ее в своих автомобилях F1 из-за проблем с упаковкой, а вместо этого разработал свою собственную систему электрических KERS. Тем не менее, они создали гибридную мощность Уильямса для продажи своих разработок. В 2012 году было объявлено, что гибридные автомобили Audi Le Mans R18 будут использовать Hybrid Power Williams. [ 15 ]
С 2014 года мощность подразделений KERS была увеличена с 60 киловатт (80 л.с.) до 120 киловатт (160 л.с.). Это было представлено, чтобы сбалансировать ход спорта от 2,4 -литровых двигателей V8 к 1,6 -литровым V6 Turbo Engines. [ 16 ]
Рабочая диаграмма для KERS
[ редактировать ]
Создатели автопарда
[ редактировать ]
Bosch Motorsport Service разрабатывает KERS для использования в автоторе гонок. Эти системы хранения электроэнергии для функций гибридного и двигателя включают литий-ионную батарею с масштабируемой емкостью или маховиком, электродвигатель от четырех до восьми килограммов (с максимальным уровнем мощности 60 кВт (81 л.с.), а также контроллер KERS Для управления питанием и батареей. Bosch также предлагает ряд электрических гибридных систем для коммерческих и легких приложений. [ 17 ]
Производители автомобилей
[ редактировать ]Несколько автопроизводителей тестировали системы KERS. [ 18 ] На 1000 км с Сильверстоуном в 2008 году Peugeot Sport представила Peugeot 908 HY , гибридный электрический вариант дизельного топлива 908 с KERS. Peugeot планировал провести кампанию автомобиль в сезоне серии Le Mans 2009 года , хотя ему не разрешалось набрать очки чемпионата. [ 19 ]
McLaren начал тестирование своей системы KERS в сентябре 2008 года в Jerez в подготовке к сезону F1 2009 года , хотя в то время еще не было известно, будут ли они эксплуатировать электрическую или механическую систему. [ 20 ] В ноябре 2008 года было объявлено, что Freescale Semiconductor будет сотрудничать с McLaren Electronic Systems для дальнейшего развития своих KER для автомобилей McLaren Formula One с 2010 года. Обе стороны полагали, что это сотрудничество улучшит систему KERS McLaren и поможет системе перенести свои технологии на дорожные автомобили. [ 21 ]
Toyota использовала суперконденсатор для регенерации на своем гибридном гоночном автомобиле Supra HV-R , который выиграл 24-часовую гонку на выносливость в Токачи в июле 2007 года. Это выше стало первым гибридным автомобилем в истории автоспорта, выигравшей такую гонку. [ 22 ]
На NAIAS 2011 , в котором используются керы на основе маховика, который находится рядом с Porsche обнародовал вариант RSR своего концептуального автомобиля Porsche 918 водителем в пассажирском отделении и повышает двойные электродвигатели, управляющие передними колесами и 565 BHP V8 Devility Graving Engine Devic задний к комбинированной выходной мощности 767 л.с. Эта система имеет много проблем, включая дисбаланс, вызванный транспортным средствам из -за маховика. Porsche в настоящее время разрабатывает систему хранения электрического хранения. [ 23 ]
В 2011 году Mazda анонсировала систему I-ELOOP, которая использует генератор переменного напряжения для преобразования кинетической энергии в электроэнергию во время замедления. Энергия, хранящаяся в двухслойном конденсаторе , используется для подачи питания, необходимой для электрических систем транспортных средств. от Mazda При использовании в сочетании с системой Start-Stop , компания претендует на экономию топлива до 10%. [ 24 ]
Bosch и PSA Peugeot Citroën разработали гибридную систему, которая использует гидравлику как способ передачи энергии в и из сжатого азотного бака. Утверждается снижение расхода топлива до 45%, что соответствует 2,9 л /100 км (81 миль на галлон, 69 г CO 2 /км) на цикле NEDC для компактной рамы, такой как Peugeot 208 . Утверждается, что система является гораздо более доступной, чем конкурирующие электрические и маховические системы, и к 2016 году ожидается на дорожных автомобилях, но была заброшена в 2015 году. [ 25 ] [ 26 ]
В 2020 году Fiat запустил серию Fiat Panda Mild-Hybrid с технологией KERS. [ 27 ]
Мотоциклы
[ редактировать ]KTM Гоночный босс Харальд Бартол показал, что фабрика гонялась с секретной кинетической системой восстановления энергии, установленной на мотоцикле Tomoyoshi Koyama во время гонки 125 -куб. Гран -при мотоцикла Valencian Community Community . Кояма финишировал 7 -м. [ 28 ] Позже система была признана незаконной и, таким образом, была запрещена. [ Цитация необходима ] Электрический мотоцикл Lit C-1 также будет использовать KER в качестве регенеративной тормозной системы. [ 29 ]
Велосипеды
[ редактировать ]Керс также возможен на велосипеде. EPA , работая со студентами из Мичиганского университета, разработало гидравлическое регенеративное запуск тормоза (RBLA) [ 30 ]
Это также было продемонстрировано путем монтажа маховика на велосипедной раме и соединения его с CVT к заднему колесу. Сдвигая передачу, 20% кинетической энергии можно хранить в маховике, готовый дать ускорение, переганивая передачу. [ 31 ]
Гонки
[ редактировать ]Automobile Club de L'Ouest , организатор ежегодного 24 -часового события Le Mans и серии Le Mans , способствовал использованию систем восстановления кинетической энергии в классе LMP1 с конца 2000 -х годов. [ 32 ] Peugeot был первым производителем, представившим полностью функционирующий автомобиль LMP1 в виде 908 HY на гонке AutoSport 1000 км 2008 года в Сильверстоуне. [ 33 ]
В 24 часах Le Mans в 2011 году входил Hope Racing с механическими KERS Flybrid Systems, который станет первым автомобилем, который когда -либо соревновался на мероприятии с гибридом. Система состояла из высокоскоростных скользящих сцеплений, которые переносят крутящий момент в автомобиль и обратно, в сочетании с маховиком на 60 000 об / мин. [ Цитация необходима ]
Audi и Toyota разработали автомобили LMP1 с кинетическими системами восстановления энергии для 24 часов Le Mans 2012 и 2013 годов. Audi R18 E -Tron Quattro использует систему на основе маховика , в то время как гибрид Toyota TS030 использует систему на основе суперконденсатора . Когда Porsche объявила о возвращении в Le Mans в 2014 году, он также обнародовал автомобиль LMP1 с кинетической системой рекуренса энергии. Гибрид Porsche 919 , представленный в 2014 году, использует систему батареи, в отличие от предыдущего гибрида Porsche 911 GT3 R, в котором использовалась система маховика.
Использовать в общественном транспорте
[ редактировать ]Лондонские автобусы
[ редактировать ]Керс, использующий маховик из углеродного волокна, первоначально разработанное для гоночной команды Williams Formula-One , была модифицирована для модернизации в существующие лондонские двухэтажные автобусы . 500 автобусов из группы Go-Head будут оснащены этой технологией с 2014 по 2016 год, ожидается, что повысит эффективность использования топлива примерно на 20%. [ 34 ] Команда, которая разработала технологию, была награждена The Dewar Trophy в Королевском автомобильном клубе в 2015 году. [ 35 ]
Парильщики люди двигательны
[ редактировать ]Парри людей Muver Railcars используют небольшой двигатель и большой маховик для движения. Система также поддерживает регенеративное торможение. [ 36 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Flybrid Systems LLP (2010-09-10). "Flybrid Systems" . Flybrid Systems. Архивировано из оригинала 2010-07-13 . Получено 2010-09-17 .
- ^ "Torotrak.com" . www77.torotrak.com . Архивировано из оригинала 29 июня 2010 года.
- ^ «Torotrak, Xtrac & Cvt PDF» (PDF) . Архивировано из оригинала 2012-03-03 . Получено 2010-09-17 .
{{cite web}}: CS1 Maint: Bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ Jump up to: а беременный "F1 KERS: Flybrid" . Гонковая инженерия. 2008-11-18 . Получено 2014-06-15 .
- ^ «Неудача керов вызвала страх от огня Red Bull» . Автоспорт . 17 июля 2008 г. Получено 2008-07-22 .
- ^ «Механик BMW избегает пугающих керов» . Автоспорт . 22 июля 2008 г. Получено 2008-07-22 .
- ^ «Команды комментируют экологическое будущее F1» . Fédération Internationale de l'ationobile. 8 октября 2008 года. Архивировано с оригинала 28 декабря 2008 года . Получено 2009-01-14 .
- ^ «Технические правила Формулы -1 2009» (PDF) . Fédération Internationale de l'ationobile. 22 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2008 года . Получено 2006-12-22 .
- ^ Управление FIA (22 декабря 2006 г.). «Технические правила Формулы -1 2009» (PDF) . Fédération Internationale de l'ationobile. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2008 года . Получено 2008-07-08 .
- ^ Уайтт, Крис (30 августа 2009 г.). «Райкконен выигрывает захватывающий спа -дуэль» . Би -би -си . Получено 2009-08-30 .
- ^ «Кинетические системы реконструкции энергии (KERS)» . Формула -1. Архивировано из оригинала 6 июля 2010 года . Получено 2010-08-14 .
- ^ «Регулируемые задние крылья среди подтвержденных изменений 2011 года» . Формула 1. Архивировано из оригинала 22 декабря 2011 года . Получено 30 апреля 2021 года .
- ^ Бенсон, Эндрю (23 июня 2010 г.). «Изменения, внесенные в F1L» . Би -би -си . Получено 23 июня 2010 года .
- ^ «Команда Lotus, Virgin, HRT F1, чтобы начать 2011 год без KERS» . Автоэволюция. 2011-01-28 . Получено 2011-06-01 .
- ^ «Audi раскрывает гибрид R18 E-Tron Quattro в Мюнхене» . Автоспорт . 29 февраля 2012 года . Получено 31 августа 2018 года .
- ^ «Формула 1 задерживает введение« зеленых »двигателей до 2014 года» . Би -би -си. 2011-06-29 . Получено 2011-06-27 .
- ^ «Bosch разработает модульные системы KERS для диапазона приложений для автоспорта» . Зеленый автомобильный конгресс. 2008-11-18 . Получено 2010-04-27 .
- ^ http://www.carmondo.de/blog/2008/07/hondaund-bmw-mit-formel-1-hybriden/ (на немецком языке)
- ^ «Peugeot Sport Hybrid» . Гонковая инженерия. 13 сентября 2008 года. Архивировано с оригинала 13 января 2009 года . Получено 2008-09-13 .
- ^ Лоуренс Батчер (2008-09-18). «F1 Kers; McLaren на правильном пути с керами | Люди» . Гонковая инженерия. Архивировано из оригинала 2008-09-22 . Получено 2010-08-14 .
- ^ Mclaren для работы с Freescale на Kers 12 ноября 2008 г.
- ^ «Гибридный гоночный автомобиль Toyota выигрывает 24-часовую гонку Tokachi; в колесах и суперконденсаторах» . Зеленый автомобильный конгресс. 2007-07-17 . Получено 2010-09-17 .
- ^ 918 RSR: Иметь маховик, будет участвовать в гонке 10 января 2011 г.
- ^ Курт Эрнст. Регенеративная тормозная система Mazda переключает батареи для конденсаторов . 2011 год
- ^ «PSA Peugeot Citroën и Bosch разрабатывают гидравлическую гибридную трансмиссию для легковых автомобилей; снижение расхода топлива на 30% в NEDC, до 45% городских; применение B-сегмента в 2016 году» . Зеленый автомобильный конгресс .
- ^ Новости, фабрика (2015-01-12). «Гибридный воздух: почему PSA спускается - автоматические инновации» . factorynouvelle.com/ (на французском языке) . Получено 2018-08-26 .
- ^ «Fiat Panda Hybrid: как работает рекуренс энергии» [Fiat Panda Hybrid: как он функционирует на восстановление энергии] (на итальянском языке). 10 марта 2022 года . Получено 13 ноября 2022 года .
- ^ «KTM бьет F1 с Debrite Cers KERS! | Февраль 2009 г.» . Crash.net. 2009-02-04 . Получено 2010-08-14 .
- ^ "C-1" . Зажженные двигатели. Архивировано с оригинала 2 ноября 2013 года . Получено 31 октября 2013 года .
- ^ EPA, США. «Гидравлические гибридные исследования велосипедов- Чистая автомобильная технология- транспорт и качество воздуха- EPA US» . Archive.epa.gov .
- ^ Увеличьте свой велосипед , Science Friday, 2011-08-12, архивировано с оригинала 2012-09-18 , получено 2022-08-24
- ^ «Технические нормы ACO 2008 для прототипа" LM "P1 и" LM "P2 Class, стр. 3" (PDF) . Автомобильный клуб de l'ouest (ACO). 20 декабря 2007 года. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2008 года . Получено 2008-01-20 .
- ^ Сэм Коллинз (2008-09-13). «Peugeot Sport Hybrid | Люди» . Гонковая инженерия. Архивировано из оригинала на 2009-01-13 . Получено 2010-08-14 .
- ^ «Великобритания: GKN в сделке, чтобы снабжать технологии маховика KERS на лондонских автобусах» . Просто авто. Архивировано с оригинала 2019-08-06 . Получено 2019-08-06 .
- ^ «Гибридный проект GKN приземляется на основную награду» . Шропширская звезда. Архивировано с оригинала 2015-12-08 . Получено 2019-08-06 .
- ^ «Технология PPM» . Парильщики люди движутся. Архивировано с оригинала 2 марта 2013 года . Получено 17 апреля 2023 года .