De fleste banebaserte racerbiler har noen triks i ermet for å avgrense konkurrentene. Som motorsportens høydepunkt er F1-biler ikke fremmed for kompliserte systemer designet for å få bilene til å gå raskere.
Et slikt system er KERS. Den ble introdusert i 2009 for å støtte F1s todelte strategi for å fremme utviklingen av miljøvennlige og veibilrelevante teknologier i F1-racing, men ble ikke bredt tatt i bruk før i 2011.
Den har vært til stede på hver bil siden.
Hva er KERS og hvordan fungerer det?
KERS står for Kinetic Energy Recovery System. Hver gang du bremser for å bremse bilen, går den kinetiske energien tapt i form av varme fra friksjonen mellom bremseklossene og selve hjulet. En KERS utnytter denne energien i stedet og sparer den for å bli distribuert senere når det er fordelaktig for sjåføren.
Det er to hovedtyper av KERS - mekanisk og elektrisk. Mens alle utplasseringer av veibiler kan bruke en mekanisk KERS, har alle F1-konstruktører så langt tatt i bruk elektriske systemer.
Disse drives av en elektrisk generator kalt Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) som omdanner varmen som produseres fra bremsing til elektrisk energi. Den konverterte elektriske energien lagres så i et batteri med en FIA-regulert kapasitet på 2MJ per runde, kalt Energy Storage (ES).
Når det er nødvendig, kan sjåføren trykke på en knapp på rattet for å bruke denne kraften ved å slå den sammen med motorens ytelse takket være en elektrisk motor som vanligvis er plassert foran på motoren veivaksel.
Den totale produksjonen til MGU-K er også regulert av FIA. Tidligere systemer ble begrenset til 60 kW (omtrent 80 hk), men grensen ble senere hevet til 120 kW (nesten 160 hk) i 2014 for å balansere ut den svakere 1,6-liters V6-en som erstattet den eldre, kraftigere 2,4-liters V8-eren motor.
Mens de nøyaktige spesifikasjonene til en F1-konstruktørs KERS-system, kalt ganske enkelt ERS i sporten, ville være en nøye bevoktet hemmelighet, det nevnte systemet utgjør det grunnleggende for en elektrisk KERS.
MGU-K vs MGU-H
En MGU-K bør ikke forveksles med en MGU-H (Heat), som er en separat elektronisk enhet som utgjør den gjenværende delen av en F1 ERS. Det er et lignende konsept, men i stedet for å fange opp varmen fra bremsene, fanger det opp termisk energi generert av motorens eksos i stedet.
Kombinasjonen av de to systemene gjør at batteriet nå kan lades selv når bilen ikke er aktivt under bremsing. I tillegg, siden FIA ikke pålegger MGU-H noen forskrifter, kan all energi som genereres av den mates direkte til MGU-K, i hovedsak omgå alle forskrifter for sistnevnte.
MGU-H løser også turboetterslep ved å bruke en motor for å drive kompressoren og krever derfor ikke at turbinen venter på eksosgassen. De to systemene kombinert danner ERS eller Energy Recovery System på en F1-bil.
Som nevnt før styres kraftutløsningen til hjulene av en knapp på førerens styring. Team hjelper ofte sjåfører med å bremse mer aggressivt eller skifte gir på en bestemt måte for å lade opp maksimal energi hver runde eller bruke den mer taktisk.
Er ERS forskjellig fra regenerativ bremsing?
Så langt, hvis en ERS høres mye ut som den regenerative bremsingen du ser i elbiler på veien, tar du ikke feil. De er i hovedsak det samme. Begge systemene utnytter et kjøretøys bremsing for å lade opp bilbatteriet, som deretter brukes til å drive hjulene.
Imidlertid er en ERS langt mer komplisert og kraftig enn de enkle regenerative bremseapplikasjonene du ser i landeveisbiler. Veibiler har regenererende bremsesystemer som er rettet mot å lade batteriet så mye som mulig uten å få sjåføren til å bremse hele tiden for å få noe ut av systemet.
Dette har bidratt til å oppnå det som kalles enpedalkjøring i de fleste elbiler. Når du slipper gassen, slår systemet inn og bremser bilen ned med en aggresjon som ofte kan kontrolleres av sjåføren.
Dette sikrer at batteriet lades så mye som mulig under daglige pendler og bilturer. En ERS ville i stedet fokusere på å lade det samme batteriet med så mindre bremsing som mulig, derav kombinasjonen av MGU-K og MGU-H. Utplasseringen av den lagrede energien er også langt mer aggressiv.
KERS i veibiler
Så kunne du slippe inn en KERS i en vanlig landeveisbil og ha kjøretøy med utrolig rekkevidde? Ikke akkurat, med tanke på at en ERS er langt mer aggressiv enn vanlig regenerativ bremsing, vil det være et par problemer, som starter med batteriet.
Batterier som brukes i en ERS er langt mer motstandsdyktige mot hurtiglading og utlading ettersom de bærer støyten av en F1-bil som kaster mer enn 60 runder rundt en bane. De kan ta inn store mengder strøm for å lade seg raskt opp, og deretter gi en like stor mengde kraft for å legge til bilens totale ytelse.
Veibilbatterier er rettet mot holdbarhet, lengre levetid for å opprettholde flere ladesykluser og enda viktigere, sikkerhet. Det er ikke dermed sagt at en ERS ikke er trygg, det er bare det at en vanlig elbil eller hybridbils batteri ikke vil kunne holde tritt med systemet.
Regenerative bremsesystemer på biler genererer heller ikke på langt nær så mye kraft å sette tilbake i batteriet som det tar å flytte bilen selv. Dette betyr at ladningen som oppnås er mye mindre enn hva en MGU-K ville gitt.
Til slutt er energidistribusjonen også ganske annerledes, spesielt hvis du kjører en hybridbil, hvor elektriske systemer ofte er ment å erstatte bilens gassmotorproduserte kraft. På elbiler er det ikke noe elektrisk utbygging å gjøre i det hele tatt, siden systemet bare lader batteriet.
I motsetning til dette er ERS i F1 eller KERS generelt fokusert på å distribuere den lagrede elektriske kraften til motorens eksisterende effekt.
Fremtiden til KERS
Ettersom fremskritt i F1 gjør batterier og regenerative systemer mer effektive, siler de til slutt ned til veibilene vi kjører hver dag. Det betyr at vi vil få biler som lader raskere, med forbedret rekkevidde.
Inntil da kan du være stolt av kjøretøyets eksisterende regenerative systemer for å spare så mye energi som de allerede gjør.
