A legtöbb pálya-alapú versenyautónak van néhány trükkje, hogy kiélje a versenyt. Mivel a motorsport csúcsa, az F1-es autók számára nem idegenek a bonyolult rendszerek, amelyek célja az autók gyorsabb haladása.
Az egyik ilyen rendszer a KERS. 2009-ben vezették be, hogy támogassa az F1 kettős stratégiáját, amely a környezetbarát és a közúti autókra vonatkozó technológiák fejlesztését támogatja az F1-es versenyeken, de széles körben csak 2011-ben fogadták el.
Azóta minden autón megtalálható.
Mi az a KERS és hogyan működik?
A KERS a Kinetic Energy Recovery System rövidítése. Minden alkalommal, amikor lefékezel az autó lassítása érdekében, a kinetikus energia hő formájában elvész a fékbetétek és a tényleges kerék közötti súrlódásból. A KERS inkább ezt az energiát hasznosítja, és megtakarítja, hogy később, amikor a vezető számára előnyös, bevethető.
A KERS-nek két fő típusa van: mechanikus és elektromos. Bár a közúti autók telepítése során előfordulhat, hogy mechanikus KERS-t használnak, az F1-es konstruktőrök eddig mindegyik elektromos rendszert alkalmazta.
Ezeket a Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) nevű elektromos generátor hajtja, amely a fékezés során keletkező hőt elektromos energiává alakítja. Az átalakított elektromos energiát ezután az FIA által szabályozott 2MJ/kör kapacitású akkumulátorban tárolják, amelyet Energy Storage-nak (ES) neveznek.
Ha szükséges, a vezető megnyomhat egy gombot a kormánykerekén, hogy az erőt egyesítve kifejtse a motor teljesítményével az általában az elülső végén elhelyezett elektromos motornak köszönhetően főtengely.
Az MGU-K összteljesítményét szintén az FIA szabályozza. A korábbi rendszerek maximális teljesítménye 60 kW (körülbelül 80 LE), de a határt később 120 kW-ra (közel 160 LE) emelték. 2014-ben a gyengébb 1,6 literes V6-os kiegyensúlyozása érdekében, amely a régebbi, erősebb 2,4 literes V8-ast váltotta fel motor.
Míg az F1-es konstruktőri KERS rendszer pontos specifikációi, amit a sportban egyszerűen ERS-nek hívnak, Szigorúan őrzött titok lenne, a fent említett rendszer az elektromosság alapjait képezi KERS.
MGU-K kontra MGU-H
Az MGU-K-t nem szabad összetéveszteni az MGU-H-val (Heat), amely egy különálló elektronikus eszköz, amely az F1 ERS fennmaradó részét képezi. Hasonló koncepcióról van szó, de ahelyett, hogy felvenné a fékek hőjét, inkább a motor kipufogógáza által termelt hőenergiát veszi fel.
A két rendszer kombinálása azt jelenti, hogy az akkumulátort akkor is lehet tölteni, ha az autó nem aktív fékezés alatt. Ezen túlmenően, mivel az FIA nem ír elő semmilyen szabályozást az MGU-H-ra, az általa termelt energia közvetlenül az MGU-K-ba táplálható, lényegében megkerülve az utóbbira vonatkozó előírásokat.
Az MGU-H a turbó késleltetését is megoldja azáltal, hogy motort használ a kompresszor táplálására, így nem kell a turbinának megvárnia a kipufogógázokat. A két rendszer együttesen alkotja az ERS-t vagy az Energy Recovery System-et egy F1-es autón.
Mint korábban említettük, a kerekekre való erőkifejtést a vezető kormányán lévő gomb vezérli. A csapatok gyakran segítenek a pilótáknak agresszívabban fékezni vagy bizonyos módon váltani, hogy minden körben a maximális energiát töltsék fel, vagy taktikusabban alkalmazzák azt.
Az ERS különbözik a regeneratív fékezéstől?
Eddig nem téved, ha az ERS nagyon hasonlít az elektromos autóknál látható regeneratív fékezéshez. Ezek lényegében ugyanazok. Mindkét rendszer a jármű fékezésével tölti fel az autó akkumulátorát, amely aztán a kerekek meghajtására szolgál.
Az ERS azonban sokkal bonyolultabb és erősebb, mint a közúti autókban látható egyszerű regeneratív fékezés. A közúti autók regeneratív fékrendszerrel rendelkeznek, amelyek arra irányulnak, hogy a lehető legnagyobb mértékben töltsék az akkumulátort anélkül, hogy a vezető folyamatosan fékezne, hogy bármit is kihozzon a rendszerből.
Ez segített elérni amit egypedálos vezetésnek neveznek a legtöbb elektromos autóban. Amikor kiengedi a gázt, a rendszer beindul, és lelassítja az autót olyan agresszióval, amelyet gyakran a vezető irányíthat.
Ez biztosítja, hogy az akkumulátor a lehető legnagyobb mértékben fel legyen töltve a napi ingázás és közúti utazások során. Az ERS ehelyett ugyanazt az akkumulátort a lehető legkevesebb fékezéssel tölti, ezért az MGU-K és az MGU-H kombinációja. A tárolt energia felhasználása is sokkal agresszívebb.
KERS a közúti autókban
Tehát beülhet egy KERS-be egy rendes közúti autóba, és megvan elképesztő hatótávolságú járművek? Nem egészen, tekintve, hogy az ERS sokkal agresszívebb, mint a normál regeneratív fékezés, lesz néhány probléma, kezdve az akkumulátorral.
Az ERS-ekben használt akkumulátorok sokkal jobban ellenállnak a gyors töltésnek és kisütésnek, mivel rájuk nehezedik, ha egy F1-es autó több mint 60 kört sodor egy pályán. Nagy mennyiségű energiát tudnak felvenni, hogy gyorsan feltöltsék magukat, majd ugyanilyen nagy mennyiségű energiát biztosítanak az autó teljes teljesítményéhez.
A közúti autók akkumulátorai a tartósságra, a hosszabb élettartamra, hogy több töltési ciklust tartsanak fenn, és ami még fontosabb, a biztonságot szolgálják. Ez nem azt jelenti, hogy egy ERS nem biztonságos, csupán arról van szó, hogy egy hagyományos közúti elektromos vagy hibrid autó akkumulátora nem tud lépést tartani a rendszerrel.
Az autók regeneratív fékrendszerei szintén közel sem termelnek annyi energiát az akkumulátorba való visszahelyezéshez, mint amennyi az autó mozgatásához szükséges. Ez azt jelenti, hogy a kapott töltés sokkal kisebb, mint amit egy MGU-K biztosítana.
Végül az energiaelosztás is meglehetősen eltérő, különösen, ha hibrid autót vezet, ahol az elektromos rendszerek gyakran az autó gázmotorral megtermelt teljesítményét hivatottak helyettesíteni. Az elektromos autóknál egyáltalán nincs szükség elektromos beépítésre, mivel a rendszer csak az akkumulátort tölti.
Ezzel szemben az F1-ben vagy a KERS-ben az ERS általában arra összpontosít, hogy a tárolt elektromos energiát a motor meglévő teljesítményére fordítsa.
A KERS jövője
Ahogy az F1-ben elért előrelépések hatékonyabbá teszik az akkumulátorokat és a regeneratív rendszereket, ezek végül a mindennapi autókba szivárognak. Ez azt jelenti, hogy olyan autókat kapunk, amelyek gyorsabban töltődnek, javított hatótávolsággal.
Addig is büszke lehet járműve meglévő regeneratív rendszereire, amelyek annyi energiát takarítanak meg, mint eddig.