¿Cuál es la diferencia entre el sistema de volante de inercia de Williams y el de batería?

A finales de julio de 2008, hicimos un informe preliminar sobre la tecnología KERS que se introducirá esta temporada en un artículo titulado "Análisis en profundidad del sistema KERS: el conocimiento de los 80 caballos de fuerza". Partiendo del concepto de KERS, el artículo se centra en un análisis comparativo sistemático de los principios del KERS de las dos soluciones técnicas, así como de sus ventajas y desventajas.

Ahora, a medida que se acerca la nueva temporada, los coches de carreras de 2009 de cada equipo se lanzarán uno tras otro a partir de este mes, y el KERS se está volviendo cada vez más popular. Por lo tanto, decidimos realizar más informes de seguimiento del sistema basados ​​en los últimos desarrollos.

En el siguiente artículo nos centraremos en el sistema KERS, la tercera solución técnica adoptada por el equipo Williams: el volante eléctrico. Al mismo tiempo, también informaremos brevemente sobre los productos de Magneti Marelli, el proveedor del KERS de Ferrari, que es motivo de preocupación generalizada. Además, en este artículo también mencionaremos varios métodos de instalación del sistema KERS. A continuación, ingrese a la primera parte: el sistema KERS de propulsión eléctrica de Williams.

1. El plan de Williams

A. Experiencia en I+D

Sabemos que Williams es el único equipo independiente que desarrolla la flota del sistema KERS. Esto se debe principalmente a que adquirieron un experto en este campo.

En abril de 2008, Williams adquirió Automotive Hybrid Power y estableció una empresa especializada en investigación y desarrollo de KERS: Williams Hybrid Power Co., Ltd. El negocio principal de Automotive Hybrid Power es la investigación de volantes de inercia de alta energía para sistemas de recuperación de energía, que es una tecnología importante requerida por Williams para desarrollar el KERS de F1.

Después de la adquisición de Automotive Hybrid Power, la empresa se trasladó de su ubicación original en Norwich a la sede del equipo en Oxford. Ian Foley será el director general de la nueva empresa. Cabe señalar que Williams Hybrid Co., Ltd. no se dedica únicamente a la investigación y el desarrollo del sistema KERS del equipo para la F1.

B, Descripción general del plan

Con respecto al sistema KERS de volante eléctrico de Williams, mucha gente sabe que es diferente del plan de Flybrid Systems LLP (nota: tenemos el último plan. Se ha introducido En detalle en el informe técnico anterior y no se repetirá aquí), pero su principio técnico no está claro. Nos centraremos en esto a continuación.

El volante eléctrico KERS de Williams, de hecho, estrictamente hablando, todavía pertenece a la categoría de motor de batería, pero en su sistema, la parte de la batería es reemplazada por un volante impulsado eléctricamente. Para decirlo más claramente: se utiliza un volante para reemplazar la batería como dispositivo de almacenamiento de energía. Esto no es algo nuevo, es lo que solemos llamar "batería de volante". Por eso también podemos llamarla batería de volante KERS.

C, Principio de funcionamiento

El uso del almacenamiento de energía en el volante es una negación de las baterías químicas actuales. En el artículo técnico anterior sobre KERS, señalamos los obstáculos técnicos que enfrentan actualmente los humanos en la investigación de baterías químicas. Sabemos que incluso las baterías de litio más avanzadas tienen una densidad de energía relativamente baja y una densidad de potencia baja, y la gestión del sistema es compleja, sensible a la temperatura y pesada. Es precisamente por estos defectos de las baterías que se ha promovido la aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía del volante eléctrico en la sociedad, y es por eso que Williams eligió la solución del volante eléctrico.

El almacenamiento de energía del volante de inercia de Williams es diferente al uso que hace Flybrid Systems LLP de conversión entre energía cinética - energía potencial - energía cinética su proceso de conversión es: energía eléctrica - energía mecánica - energía eléctrica.

Como se muestra en la imagen, esta es una vista transversal del volante eléctrico de Williams.

La parte azul es un cojinete cerámico de alta resistencia (nota: el material del cojinete es opcional y está determinado por la velocidad nominal del sistema), la parte amarilla es el estator y la parte rojo-violeta está fabricada con tecnología MLC. (nota: se discutirá a continuación) El volante compuesto, la parte roja de la capa exterior es de fibra de carbono.

La estructura del volante eléctrico (batería del volante) puede considerarse simplemente como colocar un generador/motor de imán permanente ordinario en un volante. Su principio de funcionamiento, es decir, almacenamiento y liberación de energía, se logra de la siguiente manera:

Cuando el automóvil frena en una curva, la transmisión del eje trasero se instala en el generador de cola (este es un generador que puede generar electricidad El motor sin escobillas (un motor sin escobillas que cambia entre el motor y el motor) gira Después de generar electricidad, la electricidad ingresa al motor dentro del volante. Luego, el motor hace girar el volante en el vacío, convirtiendo la electricidad. energía en energía mecánica (equivalente al proceso de carga de una batería química).

Cuando el coche pasa por el vértice y sale de la curva a toda velocidad, el motor dentro del volante cambia inmediatamente al modo generador. El volante hace girar el generador, transmitiendo la energía mecánica almacenada en forma de. energía eléctrica en sentido inverso al motor en la cola (equivalente al proceso de descarga de la batería). En este momento, el motor de cola cambia inmediatamente al estado de motor eléctrico y la energía eléctrica hace que el motor eléctrico gire. Después de combinar su potencia de salida con la potencia del motor V8, se transmite al eje trasero. Este es todo el proceso de trabajo del volante eléctrico KERS de Williams.

D. Ventajas técnicas

El uso del almacenamiento de energía con volante eléctrico tiene varias ventajas muy importantes en comparación con el almacenamiento de energía con volante mecánico tradicional y el almacenamiento de energía con batería química:

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En primer lugar, el volante eléctrico no necesita utilizar una caja de cambios continua para realizar la entrada y salida de energía al volante, lo cual es de gran importancia para reducir la calidad del sistema;

En segundo lugar, la entrada de energía al volante y la entrada se realiza en forma de corriente eléctrica, por lo que el sistema no necesita enfrentar el problema de sellado de la transmisión mecánica.

En tercer lugar, el sistema KERS del volante eléctrico es en realidad un sistema KERS con motor de batería que utiliza un volante para reemplazar la batería, por lo que tiene las mismas ventajas que este último: baja integración del sistema y casi ninguna restricción en la ubicación de instalación de la batería del volante, lo cual es muy beneficioso para los contrapesos de carreras. Debido al alto grado de integración del volante mecánico KERS, el contrapeso supone un problema. Por supuesto, el propio volante mecánico KERS tiene un peso relativamente bajo.