De fleste banebaserede racerbiler har nogle tricks i ærmet for at klare sig over konkurrenterne. Da det er motorsportens højdepunkt, er F1-biler ikke fremmede for komplicerede systemer designet til at få bilerne til at køre hurtigere.
Et sådant system er KERS. Det blev introduceret i 2009 for at understøtte F1's to-delte strategi for at fremme udviklingen af miljøvenlige og vejbilrelevante teknologier i F1-racerløb, men blev ikke bredt vedtaget før 2011.
Det har været til stede på alle biler siden.
Hvad er KERS, og hvordan virker det?
KERS står for Kinetic Energy Recovery System. Hver gang du bremser for at bremse din bil, går den kinetiske energi tabt i form af varme fra friktionen mellem bremseklodserne og det faktiske hjul. En KERS udnytter denne energi i stedet og gemmer den til senere brug, når det er til gavn for føreren.
Der er to hovedtyper af KERS - mekanisk og elektrisk. Mens enhver udrulning af vejbiler kan bruge en mekanisk KERS, har F1-konstruktører indtil videre alle vedtaget elektriske systemer.
Disse er drevet af en elektrisk generator kaldet Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K), der omdanner den varme, der produceres fra bremsning, til elektrisk energi. Den konverterede elektriske energi lagres derefter i et batteri med en FIA-reguleret kapacitet på 2MJ pr. omgang, kaldet Energy Storage (ES).
Når det er nødvendigt, kan føreren trykke på en knap på rattet for at anvende denne kraft ved at slå den sammen med motorens ydelse takket være en elektrisk motor, der generelt er placeret i forenden af motoren krumtapaksel.
MGU-K'ens samlede output reguleres også af FIA. Tidligere systemer var begrænset til 60 kW (omtrent 80 hk), men grænsen blev senere hævet til 120 kW (næsten 160 hk) i 2014 for at afbalancere den svagere 1,6-liters V6, som erstattede den ældre, mere kraftfulde 2,4-liters V8. motor.
Mens de nøjagtige specifikationer for en F1-konstruktørs KERS-system, blot kaldet ERS i sporten, ville være en nøje bevogtet hemmelighed, det førnævnte system udgør det grundlæggende i en elektrisk KERS.
MGU-K vs MGU-H
En MGU-K bør ikke forveksles med en MGU-H (Heat), som er en separat elektronisk enhed, der udgør den resterende del af en F1 ERS. Det er et lignende koncept, men i stedet for at fange varmen fra bremserne, fanger det termisk energi genereret af motorens udstødning i stedet.
Kombinationen af de to systemer betyder, at batteriet nu kan oplades, selv når bilen ikke er aktivt under opbremsning. Derudover, da FIA ikke pålægger MGU-H nogen regler, kan enhver energi, der genereres af den, tilføres direkte til MGU-K, i det væsentlige uden om alle regler for sidstnævnte.
MGU-H løser også turboforsinkelse ved at bruge en motor til at drive kompressoren og kræver derfor ikke, at turbinen venter på udstødningsgasserne. De to systemer tilsammen danner ERS eller Energy Recovery System på en F1-bil.
Som nævnt før styres kraftudfoldelsen til hjulene af en knap på førerens styretøj. Hold hjælper ofte kørere med at bremse mere aggressivt eller skifte gear på en bestemt måde for at genoplade den maksimale mængde energi hver omgang eller implementere den mere taktisk.
Er ERS forskellig fra regenerativ bremsning?
Indtil videre, hvis en ERS lyder meget som den regenerative bremsning, du ser i elbiler på vejen, tager du ikke fejl. De er grundlæggende det samme. Begge systemer udnytter et køretøjs bremsning for at genoplade bilbatteriet, som derefter bruges til at drive hjulene.
En ERS er dog langt mere kompliceret og kraftfuld end de simple regenerative bremseapplikationer, du ser i landevejsbiler. Vejbiler har regenererende bremsesystemer, der er gearet til at oplade batteriet så meget som muligt uden at få føreren til at bremse hele tiden for at få noget ud af systemet.
Dette har været med til at opnå det man kalder enkeltpedalkørsel i de fleste elbiler. Når du slipper gassen, går systemet i gang og bremser bilen ned med en aggression, der ofte kan kontrolleres af føreren.
Dette sikrer, at batteriet oplades så meget, som det overhovedet kan være under daglige pendlerture og roadtrips. En ERS ville i stedet fokusere på at oplade det samme batteri med så mindre bremsning som muligt, derfor kombinationen af MGU-K og MGU-H. Udbredelsen af den lagrede energi er også langt mere aggressiv.
KERS i vejbiler
Så kunne du falde i en KERS i en almindelig landevejsbil og have køretøjer med en fantastisk rækkevidde? Ikke ligefrem, i betragtning af at en ERS er langt mere aggressiv end almindelig regenerativ bremsning, vil der være et par problemer, startende med batteriet.
Batterier, der bruges i en ERS, er langt mere modstandsdygtige over for hurtig op- og afladning, da de bærer hovedparten af en F1-bil, der kaster mere end 60 omgange rundt på en bane. De kan optage store mængder strøm for at genoplade sig selv hurtigt, og derefter levere en lige så stor mængde strøm til at tilføje til bilens samlede output.
Vejbilbatterier er rettet mod holdbarhed, længere levetid for at opretholde flere opladningscyklusser og endnu vigtigere, sikkerhed. Dermed ikke sagt, at en ERS ikke er sikker, det er bare, at en almindelig el- eller hybridbils batteri ikke vil kunne følge med systemet.
Regenerative bremsesystemer på biler genererer heller ikke nær så meget strøm at lægge tilbage i batteriet, som det kræver at flytte bilen selv. Det betyder, at den opnåede ladning er meget mindre, end hvad en MGU-K ville give.
Endelig er energiudbredelsen også ret anderledes, især hvis du kører en hybridbil, hvor elektriske systemer ofte er beregnet til at erstatte bilens gasmotor-producerede kraft. På elbiler er der overhovedet ingen elektrisk installation at gøre, da systemet kun oplader batteriet.
I modsætning hertil er ERS i F1 eller KERS generelt fokuseret på at distribuere den lagrede elektriske kraft til motorens eksisterende output.
Fremtiden for KERS
Efterhånden som fremskridt inden for F1 gør batterier og regenerative systemer mere effektive, drypper de til sidst ned til de landevejsbiler, vi kører hver dag. Det betyder, at vi får biler, der genoplader hurtigere, med forbedret rækkevidde.
Indtil da kan du være stolt af dit køretøjs eksisterende regenerative systemer for at spare så meget energi, som de allerede gør.
