معظم سيارات السباق التي تعتمد على حلبات السباق لديها بعض الحيل في جعبتها للتغلب على المنافسة. كونها قمة رياضة السيارات ، فإن سيارات F1 ليست غريبة على الأنظمة المعقدة المصممة لجعل السيارات تسير بشكل أسرع.
أحد هذه الأنظمة هو KERS. تم تقديمه في عام 2009 لدعم استراتيجية F1 ذات الشقين لتعزيز تطوير تقنيات صديقة للبيئة وذات صلة بسيارات الطرق في سباقات F1 ولكن لم يتم اعتمادها على نطاق واسع حتى عام 2011.
كانت موجودة في كل سيارة منذ ذلك الحين.
ما هو برنامج KERS وكيف يعمل؟
يرمز KERS إلى نظام استعادة الطاقة الحركية. في كل مرة تقوم فيها بالفرملة لإبطاء سرعة سيارتك ، يتم فقدان الطاقة الحركية على شكل حرارة ناتجة عن الاحتكاك بين تيل الفرامل والعجلة الفعلية. يسخر نظام KERS هذه الطاقة بدلاً من ذلك ويحفظها ليتم نشرها لاحقًا عندما يكون ذلك مفيدًا للسائق.
هناك نوعان رئيسيان من KERS - الميكانيكية والكهربائية. في حين أن أي عمليات نشر لسيارة الطرق قد تستخدم نظام KERS ميكانيكيًا ، إلا أن مُنشئي F1 حتى الآن قد اعتمدوا جميع الأنظمة الكهربائية.
يتم تشغيلها بواسطة مولد كهربائي يسمى Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) الذي يحول الحرارة الناتجة عن الكبح إلى طاقة كهربائية. يتم بعد ذلك تخزين الطاقة الكهربائية المحولة في بطارية بسعة تنظمها FIA تبلغ 2 ميجا جول لكل لفة ، تسمى تخزين الطاقة (ES).
عند الحاجة ، يمكن للسائق الضغط على زر على عجلة القيادة لنشر هذه القوة عن طريق دمجها مع ناتج المحرك بفضل محرك كهربائي موجود بشكل عام في الطرف الأمامي من العمود المرفقي.
يتم أيضًا تنظيم الناتج الإجمالي لـ MGU-K من قبل FIA. تم تحديد الأنظمة السابقة عند 60 كيلوواط (حوالي 80 حصانًا) ولكن تم رفع الحد لاحقًا إلى 120 كيلو واط (ما يقرب من 160 حصانًا) في عام 2014 لموازنة محرك V6 الأضعف سعة 1.6 لتر والذي كان يحل محل محرك V8 الأقدم والأكثر قوة سعة 2.4 لتر محرك.
في حين أن المواصفات الدقيقة لنظام KERS لمنشئ F1 ، والذي يُطلق عليه ببساطة ERS في الرياضة ، سيكون سرًا خاضعًا لحراسة مشددة ، فإن النظام المذكور أعلاه يشكل أساسيات الكهرباء كيرس.
MGU-K مقابل MGU-H
لا ينبغي الخلط بين MGU-K و MGU-H (Heat) ، وهو جهاز إلكتروني منفصل يشكل الجزء المتبقي من F1 ERS. إنه مفهوم مشابه ، ولكن بدلاً من التقاط الحرارة من الفرامل ، فإنه يلتقط الطاقة الحرارية الناتجة عن عادم المحرك بدلاً من ذلك.
يعني الجمع بين النظامين أنه يمكن الآن شحن البطارية حتى عندما لا تكون السيارة تحت الكبح. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن FIA لا تفرض أي لوائح على MGU-H ، يمكن تغذية أي طاقة تولدها مباشرة إلى MGU-K متجاوزة بشكل أساسي أي لوائح خاصة بهذا الأخير.
يحل MGU-H أيضًا تأخر التوربو باستخدام محرك لتشغيل الضاغط ، وبالتالي لا يتطلب التوربين انتظار غازات العادم. يشكل النظامان مجتمعان نظام ERS أو نظام استعادة الطاقة في سيارة F1.
كما ذكرنا سابقًا ، يتم التحكم في نشر القوة على العجلات عن طريق زر على توجيه السائق. غالبًا ما تساعد الفرق السائقين على المكابح بقوة أكبر أو تغيير التروس بطريقة معينة لإعادة شحن أقصى قدر من الطاقة في كل لفة أو نشرها بشكل أكثر تكتيكيًا.
هل تختلف ERS عن الكبح التجديدي؟
حتى الآن ، إذا كان نظام ERS يشبه إلى حد كبير الكبح المتجدد الذي تراه في السيارات الكهربائية على الطريق ، فأنت لست مخطئًا. هم في الأساس نفس الشيء. يستخدم كلا النظامين فرملة السيارة لإعادة شحن بطارية السيارة ، والتي يتم استخدامها بعد ذلك لتشغيل العجلات.
ومع ذلك ، فإن نظام ERS أكثر تعقيدًا وقوة بكثير من تطبيقات الكبح التجديدي البسيطة التي تراها في سيارات الطرق. تحتوي سيارات الطرق على أنظمة فرملة متجددة موجهة نحو شحن البطارية قدر الإمكان دون جعل السائق يفرامل طوال الوقت لإخراج أي شيء من النظام.
وقد ساعد هذا في تحقيق ما يسمى بالقيادة بدواسة واحدة في معظم السيارات الكهربائية. عندما تتخلى عن الغاز ، يبدأ النظام في تشغيل السيارة ويبطئها من خلال عدوانية يمكن للسائق التحكم فيها في كثير من الأحيان.
يضمن ذلك شحن البطارية قدر الإمكان أثناء التنقلات اليومية والرحلات البرية. بدلاً من ذلك ، سيركز نظام ERS على شحن نفس البطارية بأقل قدر ممكن من الكبح ، ومن هنا جاء الجمع بين MGU-K و MGU-H. يعد نشر الطاقة المخزنة أكثر عدوانية أيضًا.
كيرس في سيارات الطريق
لذلك هل يمكن أن تسقط KERS في سيارة طريق عادية ولديها مركبات ذات مدى مدهش? ليس بالضبط ، نظرًا لأن نظام ERS أكثر عدوانية بكثير من الكبح المتجدد العادي ، فستكون هناك مشكلتان ، بدءًا من البطارية.
البطاريات المستخدمة في ERS أكثر مقاومة للشحن السريع والتفريغ لأنها تتحمل العبء الأكبر لسيارة F1 تقذف أكثر من 60 لفة حول مضمار. يمكنهم أخذ كميات كبيرة من الطاقة لإعادة شحن أنفسهم بسرعة ، ومن ثم توفير قدر كبير من الطاقة للإضافة إلى إجمالي إنتاج السيارة.
بطاريات السيارات على الطرق موجهة نحو المتانة ، وعمر أطول للحفاظ على المزيد من دورات الشحن ، والأهم من ذلك ، السلامة. هذا لا يعني أن نظام ERS ليس آمنًا ، إنه فقط أن بطارية السيارة الهجينة أو الكهربائية على الطرق العادية لن تكون قادرة على مواكبة النظام.
لا تولد أنظمة الكبح المتجددة في السيارات أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة لإعادة البطارية كما هو مطلوب لتحريك السيارة نفسها. هذا يعني أن الشحنة المكتسبة أصغر بكثير مما ستوفره MGU-K.
أخيرًا ، يختلف توزيع الطاقة أيضًا إلى حد ما ، خاصةً إذا كنت تقود سيارة هجينة ، حيث تهدف الأنظمة الكهربائية غالبًا إلى استبدال الطاقة التي ينتجها محرك الغاز في السيارة. في السيارات الكهربائية ، لا يوجد أي نشر كهربائي للقيام به على الإطلاق لأن النظام يشحن البطارية فقط.
في المقابل ، تركز ERS في F1 أو KERS ، بشكل عام ، على نشر الطاقة الكهربائية المخزنة في خرج المحرك الحالي.
مستقبل كيرس
نظرًا لأن التطورات في F1 تجعل البطاريات وأنظمة التجديد أكثر كفاءة ، فإنها تتدفق في النهاية إلى السيارات على الطرق التي نقودها كل يوم. هذا يعني أننا سنحصل على سيارات يتم إعادة شحنها بشكل أسرع ، بمدى محسّن.
حتى ذلك الحين ، يمكنك أن تفخر بأنظمة التجديد الحالية لسيارتك لتوفير قدر كبير من الطاقة كما هو الحال بالفعل.
