운동 에너지 회수 시스템

Kinetic energy recovery system
Flybrid Systems의 운동 에너지 회수 시스템.

운동 에너지 회수 시스템(KERS)은 제동 중인 이동 중인 차량의 운동 에너지를 회수하기 위한 자동차 시스템입니다.회수된 에너지는 나중에 가속 상태에서 사용할 수 있도록 저장 장치(예: 플라이휠 또는 고전압 배터리)에 저장됩니다.예를 들어 포뮬러 원 경주에서 사용되는 Zytek,[1] Flybrid, Torotrak[2][3] 및 Xtrac과 같은 복잡한 하이엔드 시스템과 Cambridge Passenger/Commercial Vehicle Kinetic Energy Recovery System(CPC-KERS)과 같은 단순하고 쉽게 제조되고 통합된 디퍼렌셜 기반 시스템이 있습니다.

Xtrac과 Flybrid는 둘 다 Torotrak의 기술 라이센스 업체로, 작고 정교한 보조 변속 장치(CVT)를 채택하고 있습니다.CPC-KERS는 드라이브라인 어셈블리의 일부이기도 하므로 유사합니다.그러나 플라이휠을 포함한 전체 메커니즘은 완전히 차량 허브에 위치합니다(드럼 브레이크처럼 보입니다).CPC-KERS에서는 디퍼렌셜이 CVT를 대체하고 플라이휠, 구동 휠 및 로드 휠 간에 토크를 전달합니다.

모터스포츠에서 사용

역사

가장 먼저 밝혀진 시스템은 [4]플라이브리드였다.이 시스템의 중량은 24kg(53파운드)이며 내부 손실을 고려한 후 에너지 용량은 400kJ입니다.최대 60kW(81.6PS, 80.4HP)의 부스트를 6.67초간 사용할 수 있습니다.240mm(9.4인치) 직경의 플라이휠은 5.0kg(11파운드)으로 최대 64,500rpm의 속도로 회전합니다.플라이휠의 최대 토크는 18Nm(13.3ftlbs)이며, 변속 장치 연결부의 토크는 속도 변화에 따라 더 높습니다.시스템의 볼륨은 13리터.[4]

이미 2006년, EPFL(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)에서는, 「Formula S2000」의 개발의 프레임워크로 슈퍼 캐패시터에 근거하는 최초의 KERS 시스템이 연구되고 있습니다.180kJ 시스템은 다른 기관과 협력하여 개발되었습니다(레이스카 애플리케이션을 위한 하이브리드 추진 시스템의 다중 물리 모델링, A).루퍼, P. 바라드, M. 코레본, J.-F.Weber, iamf EET-2008 : European Elle-Drive Conference, International Advanced Mobility Forum, 스위스 제네바, 2008년 3월 11~13일)

2008년 다양한 KERS 시스템을 테스트하는 동안 두 가지 경미한 사고가 보고되었습니다.첫 번째는 지난 7월 레드불 레이싱 팀이 KERS 배터리를 처음으로 테스트했을 때 발생했는데, 이 배터리가 오작동하여 화재 공포를 일으켜 팀 내 [5]공장이 대피하게 된 것이다.두 번째는 1주일도 채 지나지 않아 BMW 자우버 정비사가 제레즈 [6]서킷에서 테스트 도중 크리스찬 클라이언의 KERS 장착 차량에 접촉해 감전 사고를 당한 것이다.

포뮬러 원

포뮬라 원은 세계 환경 [7]문제에 대한 책임 있는 솔루션을 지원한다고 밝혔으며 FIA는 2009년 포뮬라 원 [8]시즌 규정에 60kW(82PS; 80bhp) KERS를 사용할 수 있도록 허용했습니다.팀은 2008년부터 시스템을 테스트하기 시작했습니다. 에너지는 기계 에너지(플라이휠) 또는 전기 에너지(배터리 또는 슈퍼 캐패시터)[9]로 저장할 수 있습니다.

Kimi Raeikkönen은 KERS의 도움을 받아 2009년 벨기에 그랑프리에서 선두를 차지했고 그 후 레이스에서 우승했다.

2009시즌에 KERS가 도입되면서 시즌 중 어느 시점에 KERS를 사용한 팀은 4개뿐이었다.페라리, 르노, BMW, 맥라렌.결국, 시즌 동안 르노와 BMW는 이 시스템의 사용을 중단했다.닉 하이델트는 말레이시아 그랑프리에서 KERS를 장착한 승용차로 시상대에 오른 최초의 드라이버였다.맥라렌 메르세데스는 2009년 7월 26일 루이스 해밀턴이 헝가리 그랑프리에서 우승했을 때 KERS를 장착한 자동차를 사용하여 F1 GP에서 우승한 최초의 팀이 되었다.그들의 두 번째 KERS 장착 자동차는 5위를 차지했다.다음 경주에서 루이스 해밀턴은 KERS 자동차로 폴 포지션을 잡은 첫 번째 드라이버가 되었고, 그의 팀 동료인 헤이키 코발라이넨은 예선 2위에 올랐다.이것은 모든 KERS 앞줄의 첫 번째 인스턴스이기도 합니다.2009년 8월 30일, 키미 래이크쾨넨은 KERS 장비 페라리로 벨기에 그랑프리에서 우승했다.KERS가 2위 지안카를로 피시첼라(사진)가 키미보다 빨랐다.처음엔 KERS 때문에 날 데려갔을 뿐이라고 말했다.[10]

비록 KERS가 2010 시즌에도 여전히 F1에서 합법적이었지만, 모든 팀은 그것을 [11]사용하지 않기로 동의하였다.2011년 F1 시즌의 새로운 규정으로 자동차와 운전자의 최소 중량 제한을 20kg에서 640kg으로 [12]높였고 FOTA 팀도 KERS 기기 사용에 다시 동의했기 때문에 KERS는 2011년 [13]시즌으로 돌아왔다.2009시즌과 마찬가지로 KERS의 사용은 여전히 선택 사항이었고 2011시즌이 시작될 때 세 팀은 [14]KERS를 사용하지 않기로 결정했다.

Williams F1은 자체 플라이휠 기반의 KERS 시스템을 개발했지만 포장 문제로 인해 F1 차량에 사용하지 않기로 결정하고 대신 자체 전기 KERS 시스템을 개발했습니다.그러나, 그들은 그들의 개발을 팔기 위해 윌리엄스 하이브리드 파워를 설립했다.2012년에는 Audi Le Mans R18 하이브리드 자동차가 Williams Hybrid Power를 [15]사용할 것이라고 발표되었습니다.

2014년 이후, KERS 장치의 전력 용량은 60 킬로와트(80 bhp)에서 120 킬로와트(160 bhp)로 증가하였다.이는 스포츠가 2.4L V8 엔진에서 1.6L [16]V6 터보 엔진으로 전환될 때의 균형을 맞추기 위해 도입되었습니다.

KERS 작업도

포뮬러 원에서의 KERS 동작 프로세스

오토파트 메이커

KERS 플라이휠

Bosch Motorsport Service는 자동차 경주용 KERS를 개발하고 있습니다.하이브리드 및 엔진 기능을 위한 이러한 전기 저장 시스템에는 확장 가능한 용량 또는 플라이휠을 갖춘 리튬 이온 배터리, 4~8kg의 전기 모터(최대 출력 60kW(81hp)) 및 전원 및 배터리 관리를 위한 KERS 컨트롤러가 포함됩니다.또한 Bosch는 상업용 및 경량 용도에 [17]적합한 다양한 전기 하이브리드 시스템을 제공합니다.

자동차 메이커

몇몇 자동차 회사들은 KERS [18]시스템을 테스트해 왔다.푸조스포트는 2008년 실버스톤 1000km에서 디젤 908의 하이브리드 전기 모델인 푸조 908 HY를 KERS와 함께 공개했다.푸조는 [19]비록 챔피언십 포인트 획득이 허용되지 않았지만 2009 르망 시리즈 시즌에 이 차를 홍보할 계획이었다.

McLaren은 2009년 F1 시즌을 준비하기 위해 2008년 9월에 Herez에서 KERS 시스템의 테스트를 시작했습니다.그러나 그 당시에는 전기 시스템 또는 기계 시스템을 [20]운용할지는 아직 알려지지 않았습니다.2008년 11월, Freescale Semiconductor는 McLaren Electronic Systems와 협력하여 2010년부터 McLaren의 Formula One 자동차용 KERS를 더욱 개발하는 것을 발표했습니다.양측은 이 협업이 맥라렌의 KERS 시스템을 개선하고 시스템이 로드카로 [21]기술을 이전하는 데 도움이 될 것이라고 믿었다.

도요타는 2007년 7월 도카치 24시간 내구 레이스에서 우승한 수프라 HV-R 하이브리드 레이스에 슈퍼 캐패시터를 사용해 재생하고 있다.이 Supra는 모터스포츠 역사상 이러한 [22]경주에서 우승한 최초의 하이브리드카가 되었다.

NAIAS 2011에서 포르쉐는 앞바퀴를 구동하는 이중 전기 모터와 뒷바퀴를 구동하는 565 BHP V8 가솔린 엔진을 사용하여 총 출력 767 BHP의 성능을 발휘하는 Porsche 918 컨셉트카의 RSR 모델을 공개했습니다.이 시스템은 플라이휠로 인한 차량의 불균형을 비롯한 많은 문제를 안고 있습니다.포르쉐는 현재 전기 저장 [23]시스템을 개발하고 있다.

2011년, 마츠다는 가변 전압 교류 발전기를 사용해 감속시에 운동 에너지를 전력으로 변환하는 시스템인 i-ELOOP를 발표했다.이중층 캐패시터에 저장된 이 에너지는 차량 전기 시스템에 필요한 전력을 공급하는 데 사용됩니다.마츠다의 Start-Stop 시스템과 함께 사용하면 최대 10%의 [24]연료 절감을 기대할 수 있습니다.

Bosch와 PSA Pugeo Citroén은 압축 질소 탱크와 에너지를 주고받는 방법으로 유압을 사용하는 하이브리드 시스템을 개발했습니다.푸조 208과 같은 콤팩트 프레임의 경우 NEDC 사이클에서 2.9l/100km(81mpg, 69g2 CO/km)에 상당하는 최대 45%의 연료 소비 감소가 요구됩니다.이 시스템은 경쟁하는 전기 및 플라이휠 시스템보다 훨씬 저렴하다고 주장되고 있으며 2016년까지 로드 카에 장착될 것으로 예상되었으나 [25][26]2015년에 폐기되었다.

오토바이

KTM의 레이싱 보스 하랄드 바르톨은 2008년 발렌치안 커뮤니티 모터사이클 그랑프리의 125cc 레이스에서 코야마 도모요시 모터사이클에 장착된 비밀 운동 에너지 회수 시스템으로 레이스했다고 밝혔다.코야마 선수는 [27]7위로 끝났다.그 제도는 나중에 불법으로 판결되었고 따라서 [citation needed]금지되었다.Lit C-1 전기 이륜차는 또한 회생 [28]제동 시스템으로 KERS를 사용할 것이다.

자전거

KERS는 자전거에서도 가능합니다.EPA는 미시간 대학의 학생들과 협력하여 유압식 회생 브레이크 기동 보조 장치(RBLA)[29]를 개발했습니다.

이는 자전거 프레임에 플라이휠을 장착하고 CVT로 백 휠에 연결하는 방법으로도 입증되었습니다.기어를 변속함으로써 운동 에너지의 20%를 플라이휠에 저장할 수 있으며,[30] 기어 변속을 통해 가속 부스트를 제공할 수 있습니다.

실험 기계학자 Douglas Goncz는 2007년 4PDT 토글 스위치로 리컴번트 자전거에 장착된 3개의 울트라 캐패시터 팩을 직렬/병렬로 연결하고 그 결과 MOEPED(실험 물리학 교육 시연기)와 19kJ "전기 플라이휠"을 SCI 그룹에 뉴스 게시한 뉴스 그룹에 설명했습니다..physics.research는 "MOEPED 업데이트"라는 제목의 그해 11월 9일자 및 "MOEPED" 키워드의 다른 뉴스 그룹 스레드에서 검색했습니다.동시에, 팩은 회생 브레이크였고, 연속적으로 부스트 소스였습니다.그 차량은 2010년까지 그렇게 장비된 채로 사용되었습니다.그것은 2013년에 처리되었다.

레이스

매년 열리는 르망 24시간 행사와 르망 시리즈의 주최자인 Automotic Club de louest는 2000년대 [31]후반부터 LMP1 클래스의 운동 에너지 회수 시스템의 사용을 촉진해 왔습니다.푸조는 실버스톤에서 [32]열린 2008년 오토스포트 1000km 경주에서 908 HY의 형태로 완전히 기능하는 LMP1 자동차를 최초로 공개한 회사였다.

2011년 '르망 24시간'은 Hope Racing이 Flybrid Systems 기계식 KERS를 사용하여 이벤트에 참가한 최초의 하이브리드 자동차입니다.이 시스템은 60,000rpm 플라이휠과 [citation needed]결합된 토크를 차량과 주고받는 고속 슬립 클러치로 구성되었습니다.

아우디와 도요타는 2012년과 2013년 '르망 24시간'을 위해 운동 에너지 회수 시스템을 갖춘 LMP1 자동차를 개발했다.Audi R18 e-tron quattro는 플라이휠 기반의 시스템을 사용하고, Toyota TS030 하이브리드는 슈퍼 캐패시터 기반의 시스템을 사용합니다.포르쉐는 2014년 르망 복귀를 발표하면서 운동 에너지 회수 시스템을 갖춘 LMP1 차량도 공개했다.2014년에 출시된 Porsche 919 하이브리드는 플라이휠 시스템을 사용하던 이전의 Porsche 911 GT3 R 하이브리드와 달리 배터리 시스템을 사용합니다.

대중교통에서의 사용

런던 버스

원래 윌리엄스 포뮬러 원 레이싱 팀을 위해 개발된 카본 파이버 플라이휠을 사용하는 KERS는 기존의 런던 이층 버스에 개조하기 위해 수정되었습니다.2014년부터 2016년까지 Go-Ahead 그룹의 버스 500대에 이 기술이 적용되어 연비가 약 20% [33]향상될 것으로 예상됩니다.이 기술을 개발한 팀은 2015년에 [34]왕립 자동차 클럽의 드와르 트로피를 수상했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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