Как работает электрическая автосистема KERS

Инженеры долгое время ломали голову над сохранением этой энергии, для того чтобы была возможность использовать ее во время гонки.

Самое первое изобретение - это маховик, который совершал вращательное движение внутри вакуумной камеры, то есть во время торможения маховик крутился, и это продолжалось до тех пор, пока гонщик не убирал усилие с маховика для разгона авто.

Помимо этого, был изобретен и гидравлический вариант системы Керс, в данном случае накопителем выступала гидравлическая жидкость, именно она сжималась во время торможения. После стравливания давления получали дополнительную энергию, которая и шла на будущий разгон авто. Но эта система не прижилась в современных болидах. И поэтому в 2009 году на болиде Феррари была установлена первая в мире современная модель Керса, именно она накапливает энергию при помощи энергетических аккумуляторов, а после подает их на разгон, когда этого захочет водитель авто.

Основные модули КЕРСа

Теперь нужно поговорить о том, как же работает электрическая модель КЕРС? Прежде всего следует сказать о том, что в системе КЕРС есть несколько основных деталей.

Для начала разберемся с электрическим мотором, который работает как генератор, то есть он вырабатывает энергию, отбирает кинетическую энергию с вала двигателя, а после этого он превращает ее в энергетическую энергию, но есть режим мотора, то есть это превращение электрической энергии обратно во вращательную с последующей передачей ее на вал двигателя.

Теперь поговорим о CPU, то есть о центральном процессоре, который и управляет всей системой КЕРС. Данный блок занимается тем, что заряжает и разряжает аккумуляторы, помимо этого именно он выключает и выключает моторы. То есть можно сказать о том, что данный механизм является мозгом системы, он следит и за зарядом батареи и делает так, чтобы мотор не перегружался. Именно данный блок следит за температурой всех элементов КЕРСа.

Дальше идет набор батарей. Они располагаются под сидением пилота и нужны для развесовки автомобиля. Существует информация, которая еще не была проверена, но судя по ней данный набор батарей выдает до восьмисот вольт, а его вес составляет примерно тридцать килограмм. Стоит учитывать то, что сама машина весит примерно шестьсот пять килограмм, и это минимум веса, который установлен на официальных соревнованиях. Эти же источники сказали о том, что многие команды заранее предусматривают возможность для того, чтобы использовать суперконденсаторы для накопления энергии во время торможения, и данная энергия будет копиться совместно с батареями. Это нужно для того, чтобы отнимать очень много энергии во время того, как машина начинает тормозить, но недостаток аккумуляторов заключается в том, что они не могут накаливать заряд, а при быстрой зарядке бывает так, что их структура разрушается, и они вовсе перестают выполнять свои функции.

Также есть кнопка, которая управляет всем КЕРСом, она располагается на руле пилота. Пилот нажимает на нее, тогда когда ему требуется еще энергия, чтобы использовать ее в течении всей гонки. Очень часто он нажимает ее на старте, но не нужно забывать о том, что система работает лишь тогда, когда скорость становится более ста километров в час.

Как работает система КЕРС

Прежде всего нужно сказать о том, что система имеет два цикла.

Первый цикл заключается в накоплении энергии, и происходит он тогда, когда болид тормозит, а через ведущие колеса кинетическая энергия попадает на вал мотора. Затем мотор передает энергию на блок управления системой, которая уже распределяет энергию по батареям.

Но есть и второй цикл, который заключается в расходовании энергии, а происходит это во время разгона, когда пилоту нужна еще энергия. Он должен нажать специальную кнопку. Данная кнопка передаст сигнал на блок управления, и уже он даст приказ Мотору работать быстрее за счет данной энергии. Мотор будет преобразовывать энергию в крутящийся момент, и в конце концов переведет все усилие на вал двигателя.

Но следует знать, что в болидах есть гидравлическая система, именно она занимается включением привода мотора, а делает это через передаточные шестерни.

Это делается примерно также, как и в автомобилях, оборудованных стартером, когда нажимается кнопка Шкив, мотор будет выдвигаться и входить в сцепления с шестернями. А система КЕРС возвращает шкив мотора на место, то есть в исходное состояние, когда он не был подключен к общей системе привода.

Гидравлика нужна для того, чтобы экономить энергию, которая попусту растрачивается на вращающие моменты мотора, который в отключенном состоянии полностью бесполезен.

Стоит сказать о том, что электрический мотор использует соотношение оборотов в соотношении один к двум. То есть если основной двигатель крутится со скоростью всего в восемнадцать тысяч оборотов, то генератор совершает круговые движения на скорости тридцать шесть тысяч оборотов. Это нужно для того, чтобы более быстрый электрический двигатель, который меньше весит, выдавал намного более большой крутящийся момент. Помимо этого, при данном соотношении электродвигателю намного проще вращать основной двигатель, но не нужно забывать о том, что на высоких оборотах и на низком передаточном числе остановить такой двигатель - задача не из легких.

Использование КЕРСа на сегодняшний день

Сегодня в гонках используется КЕРС, который может выдавать мощность примерно в шестьдесят киловатт, что равняется восьмидесяти лошадиным силам, и это происходит в течении семи секунд или в течении одного круга.

Именно система КЕРС дает преимущество в полсекунды на новом круге. Эти цифры могут показаться крайне малыми и незначительными, но на гонках - это вечность. Керс просто необходим при обгонах, ведь там каждый сантиметр имеет значение.

На данный момент системы сохранения энергии развиваются очень стремительно и могут выдавать просто огромную мощность при небольшом весе. Нужно ожидать, что скоро будет прорыв в разработках аккумуляторных батарей. Но судьба подобных технических новинок будет решаться прежде всего вопросом безопасности. Например, когда проходили первые испытания электрической системы КЕРС, техник команды Вильямс был травмирован за счет того, что его ударило током, он был увезён в больницу. Не нужно забывать о том, что аккумуляторы работают на очень больших напряжениях и таят в себе очень много энергии. Помимо этого перегрев батареи может стать причиной возгорания болида, а это означает прямую угрозу для жизни водителя.

Это крайне опасно, если учитывать, что для развесовки болидов батареи устанавливаются под сидением водителя именно в центре кузова.