Kinetik enerji geri kazanım sistemi - Kinetic energy recovery system

Flybrid Systems kinetik enerji geri kazanım sistemi.

Bir kinetik enerji geri kazanım sistemi ( KERS ) için bir otomotiv sistem geri kazanılması hareketli bir araç 's kinetik enerji fren altında . Geri kazanılan enerji, daha sonra hızlanma altında kullanılmak üzere bir rezervuarda (örneğin bir volan veya yüksek voltajlı bataryalar) depolanır . Örnekler arasında , Formula 1 yarışlarında kullanılan Zytek , Flybrid, Torotrak ve Xtrac gibi karmaşık üst düzey sistemler ve Cambridge Yolcu / Ticari Araç Kinetik Enerji Geri Kazanım Sistemi (CPC-KERS) gibi basit, kolayca üretilebilen ve entegre diferansiyel tabanlı sistemler yer alır.

Xtrac ve Flybrid, Torotrak'ın sürekli değişken şanzımanı (CVT) içeren küçük ve sofistike bir yardımcı dişli kutusu kullanan teknolojilerinin lisans sahibidir . CPC-KERS, aynı zamanda aktarma organlarının bir parçasını oluşturduğu için benzerdir. Bununla birlikte, volan dahil tüm mekanizma tamamen aracın göbeğine oturur (bir kampana freni gibi görünür ). CPC-KERS'de bir diferansiyel, CVT'nin yerini alır ve torku volan, tahrik tekerleği ve yol tekerleği arasında aktarır.

Motor sporlarında kullanın

Tarih

Bu sistemlerden ilk ortaya çıkarılan Flybrid oldu. Bu sistem 24 kg (53 lbs) ağırlığındadır ve dahili kayıplara izin verdikten sonra 400 kJ enerji kapasitesine sahiptir . 6,67 saniye için 60 kW'lık (81,6 PS , 80,4 HP) maksimum güç artışı  mevcuttur. 240 mm (9,4 inç) çaplı volan 5,0 kg (11 lbs) ağırlığındadır ve 64,500 rpm'ye kadar dönebilir. Volandaki maksimum tork 18 Nm'dir (13,3 ftlbs) ve dişli kutusu bağlantısındaki tork, hızdaki değişim için buna göre daha yüksektir. Sistem 13 litrelik bir hacim kaplar.

Daha 2006 yılında, süper kapasitörlere dayalı ilk KERS sistemi, "Formula S2000" in geliştirilmesi çerçevesinde EPFL'de (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) çalışıldı. Diğer enstitülerle işbirliği içinde bir 180kJ sistemi geliştirilmiştir (Bir Yarış Arabası Uygulaması için Hibrit Tahrik Sisteminin Çok Fiziksel Modellemesi, A.Rufer, P. Barrade, M. Correvon ve J.-F. Weber, iamf EET-2008: European Ele -Drive Konferansı, Uluslararası Gelişmiş Hareketlilik Forumu, Cenevre, İsviçre, 11–13 Mart 2008).

2008'de çeşitli KERS sistemlerinin test edilmesi sırasında iki küçük olay rapor edildi . Birincisi, Red Bull Racing ekibi KERS pilini Temmuz ayında ilk kez test ettiğinde meydana geldi : arızalandı ve ekibin fabrikasının boşaltılmasına neden olan bir yangın korkusuna neden oldu. İkincisi, bir haftadan kısa bir süre sonra, bir BMW Sauber teknisyenine Jerez pistinde yapılan bir test sırasında Christian Klien'in KERS donanımlı arabasına dokunduğunda elektrik şoku verildiğinde oldu .

Formula 1

Formula 1 , dünyanın çevre sorunlarına karşı sorumlu çözümleri desteklediklerini belirtti ve FIA , 2009 Formula 1 sezonu düzenlemelerinde 60 kW (82 PS; 80 bhp) KERS kullanımına izin verdi . Takımlar sistemleri test etmeye 2008'de başladı: enerji, mekanik enerji (bir volanda olduğu gibi) veya elektrik enerjisi (bir batarya veya süper kapasitörde olduğu gibi ) olarak depolanabilir .

Kimi Räikkönen , KERS destekli bir sollama ile 2009 Belçika Grand Prix'sinin başına geçti ve ardından yarışı kazandı.

KERS'in 2009 sezonunda piyasaya sürülmesiyle, sezonun bir noktasında sadece dört takım onu ​​kullandı: Ferrari , Renault , BMW ve McLaren . Sonunda sezon boyunca Renault ve BMW sistemi kullanmayı bıraktı. Nick Heidfeld, Malezya Grand Prix'sinde KERS donanımlı bir otomobille podyum pozisyonu alan ilk sürücü oldu. McLaren Mercedes , 26 Temmuz 2009'da Lewis Hamilton Macaristan Grand Prix'sini kazandığında KERS donanımlı bir araç kullanarak F1 GP kazanan ilk takım oldu. KERS donanımlı ikinci otomobili beşinci oldu. Sonraki yarışta Lewis Hamilton, bir KERS otomobili ile pole pozisyonunu alan ilk sürücü oldu, takım arkadaşı Heikki Kovalainen eleme ikincisi oldu. Bu aynı zamanda tüm KERS ön sırasının ilk örneğiydi. 30 Ağustos 2009'da Kimi Räikkönen , KERS donanımlı Ferrari'si ile Belçika Grand Prix'sini kazandı. KERS ilk kez doğrudan bir yarış zaferine katkıda bulundu ve ikinci sırada yer alan Giancarlo Fisichella "Aslında Kimi'den daha hızlıydım. Beni başlangıçta sadece KERS yüzünden aldı" dedi.

KERS, 2010 sezonunda F1'de hala yasal olsa da, tüm takımlar bunu kullanmamayı kabul etmişti. Otomobil ve sürücünün minimum ağırlık sınırını 20 kg artırarak 640 kg'a çıkaran 2011 F1 sezonu için yeni kurallar ve FOTA ekiplerinin KERS cihazlarının kullanımını bir kez daha kabul etmesi, KERS'in 2011 sezonu için geri dönmesi anlamına geliyordu. KERS kullanımı 2009 sezonunda olduğu gibi hala isteğe bağlıydı; 2011 sezonunun başında üç takım bunu kullanmamayı tercih etti.

WilliamsF1 kendi volan tabanlı KERS sistemini geliştirdi ancak ambalaj sorunları nedeniyle F1 arabalarında kullanmamaya karar verdi ve bunun yerine kendi elektrikli KERS sistemini geliştirdi. Ancak, geliştirmelerini satmak için Williams Hybrid Power'ı kurdular. 2012 yılında Audi Le Mans R18 hibrit otomobillerin Williams Hybrid Power kullanacağı açıklandı.

2014 yılından bu yana, KERS ünitelerinin güç kapasitesi 60 kilovattan (80 bhp) 120 kilovata (160 bhp) çıkarıldı. Bu, sporun 2.4 litre V8 motorlardan 1.6 litre V6 turbo motorlara geçişini dengelemek için tanıtıldı.

KERS için çalışma şeması

Formula 1'de KERS'in operasyon süreci

Autopart üreticileri

Bir KERS volanı.

Bosch Motorsport Service, motor yarışlarında kullanılmak üzere bir KERS geliştiriyor. Hibrit ve motor işlevleri için bu elektrik depolama sistemleri arasında ölçeklenebilir kapasiteye sahip bir lityum iyon pil veya bir volan, dört ila sekiz kilogramlık bir elektrik motoru (maksimum güç seviyesi 60 kW (81 hp)) ve KERS denetleyicisi bulunur. güç ve pil yönetimi için. Bosch ayrıca ticari ve hafif hizmet uygulamaları için bir dizi elektrikli hibrit sistem sunar.

Otomobil üreticileri

Birkaç otomobil üreticisi KERS sistemlerini test ediyor. At Silverstone 2008 1000 km , Peugeot Sport açıkladı Peugeot 908 HY , bir hibrid elektrikli KERS ile dizel 908 varyantı,. Peugeot , şampiyona puanı almasına izin verilmese de 2009 Le Mans Serisi sezonunda otomobili kampanyaya ayırmayı planladı .

Vodafone McLaren Mercedes , KERS'lerini Eylül 2008'de Jerez test pistinde 2009 F1 sezonuna hazırlık olarak test etmeye başladı, ancak o zamanlar elektrikli veya mekanik bir sistemi çalıştırıp çalıştırmayacakları henüz bilinmiyordu. Kasım 2008'de Freescale Semiconductor'ın McLaren Electronic Systems ile 2010 yılından itibaren McLaren'in Formula 1 aracı için KERS'ini daha da geliştirmek için işbirliği yapacağı açıklandı . Her iki taraf da bu işbirliğinin McLaren'in KERS sistemini iyileştireceğine ve sistemin teknolojisini yol araçlarına aktarmasına yardımcı olacağına inanıyordu.

Toyota , Temmuz 2007'de Tokachi 24 Saat dayanıklılık yarışını kazanan Supra HV-R hibrit yarış arabasında rejenerasyon için bir süper kapasitör kullandı . Bu Supra, motor sporları tarihinde böyle bir yarışı kazanan ilk hibrit otomobil oldu.

At NAIAS 2011 , Porsche onların bir RSR varyantını açıkladı Porsche 918 yolcu bölmesi ve artırır ön tekerlekler ve 565 BHP V8 benzinli motor sürüş sürüş çift elektrikli motorlar sürücü yanında oturur bir volan tabanlı KERS kullanan konsept otomobil arkada 767 BHP'lik bir kombine güç çıkışı. Bu sistemde volandan dolayı araçta meydana gelen dengesizlik dahil olmak üzere pek çok sorun bulunmaktadır. Porsche şu anda bir elektrikli depolama sistemi geliştiriyor.

2011 yılında Mazda , yavaşlama sırasında kinetik enerjiyi elektrik gücüne dönüştürmek için değişken voltajlı bir alternatör kullanan bir sistem olan i-ELOOP'u duyurdu . Çift katmanlı bir kapasitörde depolanan enerji, araç elektrik sistemlerinin ihtiyaç duyduğu gücü sağlamak için kullanılır. Şirket, Mazda'nın start-stop sistemi i-Stop ile birlikte kullanıldığında % 10'a varan yakıt tasarrufu talep ediyor.

Bosch ve PSA Peugeot Citroën , sıkıştırılmış bir nitrojen tankına ve tankından enerji aktarmanın bir yolu olarak hidroliği kullanan hibrit bir sistem geliştirdi . Peugeot 208 gibi kompakt bir şasi için NEDC döngüsünde 2,9 l / 100 km'ye (81 mpg, 69 g CO 2 / km) karşılık gelen yakıt tüketiminde% 45'e varan bir azalma iddia ediliyor . Sistemin rakip elektrikli ve volan sistemlerinden çok daha uygun fiyatlı olduğu iddia ediliyor ve 2016 yılına kadar yol araçlarında bekleniyordu, ancak 2015'te terk edildi.

Motosikletler

KTM yarış patronu Harald Bartol , fabrikanın 2008 sezonu sona eren 125cc Valencia Grand Prix'sinde Tommy Koyama'nın motosikletine takılan gizli bir kinetik enerji geri kazanım sistemi ile yarıştığını açıkladı . Sistem daha sonra yasadışı ilan edildi ve bu nedenle yasaklandı. Lit C-1 elektrikli motosiklet, rejeneratif fren sistemi olarak bir KERS kullanacaktır.

Bisikletler

KERS bisikletle de mümkündür. EPA , Michigan Üniversitesi öğrencileri ile çalışan hidrolik Rejeneratif Fren Lansmanı Assist (RBLA) geliştirdi

Bu, bir bisiklet şasisine bir volan monte ederek ve bunu bir CVT ile arka tekerleğe bağlayarak da gösterilmiştir . Vites değiştirilerek, kinetik enerjinin% 20'si volanda depolanabilir ve vites değiştirilerek hızlanma desteği vermeye hazır hale getirilebilir.

Deneysel Makinist Douglas Goncz donatılmış bir elektrik göbek üç ultrakapasitör paketlerini bağlı yaslanmış bisiklet 2007'de geçiş anahtarı bir 4PDT paralel / seri olarak tarif edilen bir haber nakil sonuçlanan mobil cihaz Deneysel Fizik Eğitim Teşhir (MOEPED) ve 19 kJ "elektrik volan" o yılın 11/9 tarihli moderatörlü haber grubu sci.physics.research'e "MOEPED Update" başlıklı ve diğer haber grubu başlıklarında "MOEPED" anahtar kelimesi altında. Buna paralel olarak, paketler rejeneratif bir frendi; seri olarak, bir destek kaynağıydılar. Araç 2010 yılına kadar bu şekilde donatılmış olarak kullanıldı. Artığı 2013 yılında elden çıkarıldı.

Irklar

Yıllık 24 Saatlik Le Mans etkinliğinin ve Le Mans Serisinin organizatörü Automobile Club de l'Ouest , 2000'lerin sonlarından bu yana LMP1 sınıfında kinetik enerji geri kazanım sistemlerinin kullanımını teşvik ediyor . Peugeot, Silverstone'daki 2008 Autosport 1000 km yarışında 908 HY formunda tam işlevli bir LMP1 otomobilini tanıtan ilk üreticiydi.

Le Mans 2011 24 Saat gördü Umut Yarış , bir Flybrid Sistemleri mekanik KERS ile girmek bir melez ile etkinlikte hiç rekabet ettiğini ilk otomobil olma. Sistem, torku araca ve araca aktaran, 60.000 dev / dak volana bağlı yüksek hızlı kayan kavramalardan oluşuyordu.

Audi ve Toyota, 2012 ve 2013 24 Saat Le Mans için kinetik enerji geri kazanım sistemlerine sahip LMP1 otomobilleri geliştirdi. Audi R18 e-tron quattro bir kullanır volan ise tabanlı sistem Toyota TS030 Hibrid bir kullanır süperkapasitörü tabanlı sistem. Porsche, 2014 yılında Le Mans'a geri döndüğünü duyurduğunda, aynı zamanda kinetik enerji geri kazanım sistemine sahip bir LMP1 otomobilini de tanıttı. Porsche 919 Hibrid 2014 tanıtılan, bir volan sistemi kullanılan önceki 911 GT3 R Hybrid aksine, bir batarya sistemi kullanır.

Toplu taşımada kullanın

Londra otobüsleri

Orijinal olarak Williams Formula 1 yarış takımı için geliştirilmiş olan karbon fiber volanı kullanan bir KERS, Londra'daki mevcut çift ​​katlı otobüslerin yenilenmesi için değiştirildi . Go-Ahead Group'tan 500 otobüse 2014'ten 2016'ya kadar bu teknoloji takılacak ve yakıt verimliliğini yaklaşık% 20 artırması bekleniyor. Teknolojiyi geliştiren ekip , 2015 yılında Kraliyet Otomobil Kulübü'nün Dewar Ödülü'ne layık görüldü .

Ayrıca bakınız

Referanslar