Turbo技術(shù)回歸 析2014年F1賽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)

● 動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成及ERS系統(tǒng)解析

　　前面簡(jiǎn)要講述了一下新老動(dòng)力系統(tǒng)的變化。這里系統(tǒng)說(shuō)說(shuō)動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)成與新的ERS系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。

　　2014年的F1動(dòng)力系統(tǒng)被稱(chēng)作是PowerUnit。動(dòng)力系統(tǒng)包括以下部分：內(nèi)燃機(jī)(ICE)，渦輪增壓器(TC)，動(dòng)能電機(jī)單元(MGU-K)，熱能電機(jī)單元(MGU-H)，儲(chǔ)能單元(ES)和控制單元(CE)。新的ERS系統(tǒng)包括動(dòng)能電機(jī)單元、熱能電機(jī)單元、儲(chǔ)能單元和控制單元。其中熱能電機(jī)單元是新增部件。我們將重點(diǎn)講解這四部分的結(jié)構(gòu)。

1）動(dòng)能電機(jī)單元(MGU-K)

　　動(dòng)能電機(jī)單元(MGU-K)采用的是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置，把制動(dòng)的動(dòng)能回收到儲(chǔ)能電池中去，在需要時(shí)再次釋放出來(lái)。在2014賽季，F(xiàn)IA允許使用功率更大的電機(jī)，從原來(lái)的60kW提高到了120kW，翻了一倍。能量存儲(chǔ)總量達(dá)到4MJ，是老系統(tǒng)的10倍。由于存儲(chǔ)能量的增加，ERS單圈釋放時(shí)間從去年的6.6秒，延長(zhǎng)到33.3秒。由于發(fā)電機(jī)的功率增大導(dǎo)致制動(dòng)能量回收效果增強(qiáng)，為保持制動(dòng)的穩(wěn)定性，F(xiàn)IA允許使用后輪電子制動(dòng)控制系統(tǒng)。

2）熱能電機(jī)單元(MGU-H)

　　熱能電機(jī)單元(MGU-H)是一個(gè)與渦輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。一般情況下，這個(gè)發(fā)電機(jī)被渦輪帶動(dòng)回收廢氣中的熱能，把熱能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)到電池中。除此以外，熱能電機(jī)單元還可以反向控制渦輪的轉(zhuǎn)速（加速/減速），實(shí)現(xiàn)排氣泄壓閥（wastegate）的功能以及減低渦輪遲滯（Turbo-Lag）現(xiàn)象。

　　F1技術(shù)規(guī)定熱能電機(jī)和渦輪之間也必須采用固定齒比的機(jī)械連接，轉(zhuǎn)速不能超過(guò)渦輪的轉(zhuǎn)速——125000轉(zhuǎn)。關(guān)于熱能電機(jī)功率，F(xiàn)IA未做任何規(guī)定。但是按照Magneti Marelli的數(shù)據(jù)，大約在90kw左右。

　　民用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率在30%左右，70%作為熱損耗而浪費(fèi)了。熱能回收對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，提升燃油使用率絕對(duì)是一個(gè)非常不錯(cuò)而且行之有效的措施。

3）儲(chǔ)能單元(ES) & 控制單元(CE)

　　儲(chǔ)能單元(ES)是用于存儲(chǔ)回收能量的電池。FIA要求其質(zhì)量在20-25kg之間。除此以外，F(xiàn)IA還要求電池必須安裝在油箱下方。由于動(dòng)能電機(jī)的功率輸出翻了一番，而且ERS釋放時(shí)間也延長(zhǎng)至33.3秒，所以對(duì)儲(chǔ)能電池的能量密度和放電功率的要求更高了。控制單元(CE)主要負(fù)責(zé)控制動(dòng)能電機(jī)單元(MGU-K)和熱能電機(jī)單元(MGU-H)，并管理這兩個(gè)單元與儲(chǔ)能單元(ES)三者之間的能量轉(zhuǎn)換。