Квант силы
Это вновь произошло: инженерам
Смелость — это еще и способность образно мыслить. Технический директор программы LMP1 Александер Хитцингер обладает высокой способностью, а также смелостью усовершенствовать в
При торможении кинетическая энергия на передней оси превращается в электрическую. В системе выпуска отработанных газов, помимо турбонагнетателя, есть вторая турбина, также трансформирующая избыточную энергию в электрическую. Доля энергии торможения составляет 60 %, а энергия от отработанных газов 40 %. Полученная электроэнергия накапливается в литий-ионном аккумуляторе и при необходимости (перед ускорением водитель нажимает на кнопку) питает электродвигатель. По словам Хитцингера, мощность двигателя внутреннего сгорания «существенно больше 500 л.с.», а мощность электродвигателя «значительно больше 400 л.с.».
Взаимодействие источников энергии требует продуманной стратегии. На гоночной трассе это работает так: при торможении аккумулируется энергия, далее следует ее воспроизводство. На каждом круге трассы Ле-Ман длиной 13,6 км это повторяется 38 раз, перед каждым поворотом. С различной интенсивностью, которая зависит от скорости выполнения маневра, т.е. от скорости входа в поворот и его крутизны. Вплоть до пика траектории поворота происходит торможение и процесс рекуперации энергии, затем гонщик вновь набирает скорость, и именно в этот момент ему требуется как можно больше мощности.
Гонщик полностью выжимает педаль газа, используя энергию топлива, и одновременно форсированно подключает накопленную электроэнергию. Усилие ДВС передается на задние колеса, электродвигатель же отвечает за привод передних колес. Иными словами,
Гонщику, следовательно, надо четко следить, чтобы в конце круга расход соответствовал нормативам, не превышал, но и не был бы меньше допустимых объемов. Задача повышенной сложности: за избыточный расход топлива штрафуют, а его уменьшение сказывается на ходовых качествах. Мастерство заключается в том, чтобы в нужный момент времени прекратить форсированную подачу электроэнергии к приводам и — тоже в нужный момент — слабее нажимать на педаль газа.
2,22 кВт электроэнергии это восемь мегаджоулей, что соответствует в регламенте высшему энергетическому классу.
«Выбор концепции был обусловлен тем, что альтернативы прорабатывались нами в деталях и по отдельности», объясняет Хитцингер. Что будет использоваться энергия торможения с передней оси, было ясно сразу. Это для инженера «элементарно»: значительное количество энергии вырабатывается частично на базе уже имеющихся знаний в сочетании с активизацией перспективных разработок. «В качестве вторичной системы рассматривалась рекуперация энергии торможения на задней оси или же рекуперация энергии отработанных газов». Два аспекта повлияли на выбор в пользу отработанных газов: вес и эффективность. «Использование торможения предполагает воспроизведение энергии за очень короткое время, т.е. приходится иметь дело с очень большой мощностью, а это значит: увеличивать вес. Фазы ускорения, наоборот, гораздо продолжительнее фаз торможения, и процесс рекуперации энергии здесь более длительный, что делает систему легче. «Кроме того», добавляет Хитцингер, «усилие двигателя внутреннего сгорания уже передается на заднюю ось. Дальнейшее увеличение передаваемого назад усилия могло бы стать причиной интенсивной пробуксовки колес». Это шло бы во вред эффективности и вело бы к износу покрышек.
Самым смелым принципиальным решением в гибрид-ной системе
Было трудно под это высокое напряжение подобрать компоненты, в первую очередь, среду для аккумулирования энергии. Гироскопический энергоаккумулятор, суперконденсаторы или аккумуляторная батарея? Хитцингер выбрал литий-ионную батарею с жидкостным охлаждением, в ней более сотни отдельных ячеек, каждая закрыта в металлическую капсулу цилиндрической формы, высотой 7 см и диаметром 1,8 см.
В обычных и гоночных моделях необходимо принимать в расчет плотность мощности и плотность энергии. Чем больше плотность мощности отдельной ячейки, тем быстрее она заряжается и отдает энергию. Плотность же отражает тот объем энергии, которую можно накопить. В гонке, говоря образно, ячейка должна иметь огромное отверстие. В момент торможения в нее сразу же устремится энергия в огромном количестве. При форсаже энергозапас должен быть израсходован так же быстро. Для наглядности: если бы полностью разряженная литий-ионная батарея смартфона имела бы плотность мощности аккумулятора
В
Автор Хайке Хинцш
Фотографии Франк Кайзер/