KERS (kineettinen energian talteenottojärjestelmä) o Kineettinen energian talteenottojärjestelmä englanninkielisestä lyhenteestään tunnetaan myös nimellä regeneratiivinen jarru. Kilpailumaailmassa siitä tuli erittäin suosittu vuonna 2009, koska se otettiin käyttöön Formula 1: n teknisissä määräyksissä, mikä aloitti tiensä hybridimoottoreiden suuntaan.
Hybriditekniikka on nyt saavuttanut huippunsa moottoriurheilun johtavassa luokassa V6 -turbomoottoreilla, joissa on kahden tyyppisiä energian talteenottoja muodostamaan «Power Unit» tai «ERS» (Energy Recovery System) -kompleksi.
Mutta KERS ei sovellu vain kilpailuun, eivätkä edes kilpailut olleet edelläkävijöitä tämän regeneratiivisen jarrujärjestelmän käytössä, koska Uutisia vastaavasta järjestelmästä oli jo vuonna 1967, kun AMC (American Motors Corporation) ja Guilton Industries kehittivät sen Amitronille, sähköauton prototyypille, jossa oli kolme matkustajaa ja pituus vain 2159 mm. Lisäksi tämäntyyppistä tekniikkaa voidaan käyttää monissa muissa liikennemuodoissa, erityisesti junissa.
Kineettinen ja sähköinen energia
Olemme kaikki kuulleet jossain vaiheessa lauseen: «Energiaa ei luoda eikä tuhota, se vain muuttuu». Pohjimmiltaan tämä järjestelmä tekee saman, koska se pystyy muuttamaan liike -energian sähköenergiaksi.
Mutta mikä on liike -energia? Fysiikassa tämäntyyppinen energia on se, mitä keholla on liikkeen seurauksena ja joka määritellään työ, joka vaaditaan tietyn massaisen ruumiin kiihdyttämiseksi levosta ilmoitettuun nopeuteen asti. Kun nopeus on vakiintunut, mainittu runko ylläpitää liike -energiaansa, kunnes mainittu nopeus vaihtelee.
Toisaalta tieteellisestä näkökulmasta sähköenergia määritellään potentiaalieron olemassaoloksi kahden pisteen välillä, mikä luo sähkövirran joutuessaan kosketuksiin sähköjohtimen kanssa. Tämän energian hyvä puoli on se voidaan muuntaa erilaiseksi energiaksi: kevyt, lämpö- tai mekaaninen, joten sillä on useita käytännön sovelluksia, mukaan lukien ne, joita käsitellään tässä artikkelissa: ne, jotka pystyvät liikuttamaan ajoneuvoa.
Kuinka perinteinen jarru toimii
Ennen kuin tutustumme KERS: n tai regeneratiivisen jarrun toimintaan, muistetaan, miten perinteinen jarrujärjestelmä tekee sen. Tässä tapauksessa jarrupalat tuottavat kitkaa levyyn (levyjarru) tai kengät painavat rumpua (rumpujarru). Tällä tavalla syntyy lämpöenergiaa, joka haihtuu ilman mukana ja menee hukkaan.
Ihannetapauksessa kohteen pysäyttämiseen tarvittava energia on sama kuin se, joka tarvitaan sen palauttamiseen alkuperäiseen nopeuteensa, vaikka tosielämässä monet ovat mukana. energiaa vähentäviä tekijöitä prosessin aikana pääasiassa ilman vastus, pyörien kitka asfalttia vasten tai moottorin eri mekaanisten osien kitka, jousitus jne.
- Mikä on Start Stop? Kuinka se toimii, hyödyt ja haitat
Mutta vaikka tietty energian menetys on väistämätön, osa voidaan valjastaa vähentämään ponnisteluja, polttoaineen kulutusta ja päästöjä, mihin autovalmistajat ovat keskittäneet voimansa vuosikymmenien ajan.
Mikä on KERS tai regeneratiivinen jarru
Täällä KERS astuu näyttämölle, joka pyrkii käyttämään osan tuhlatusta energiasta uudelleen. Näin ollen, kun peruskäsitteet ovat selvät, voimme syventyä järjestelmän perusteisiin, joka pohjimmiltaan on laite, joka muuttaa ajoneuvon liike -energian sähköenergiaksi, varastoimalla se kondensaattoreihin tai paristoihin ja käyttämällä sitä myöhemmin saman elementin virtalähteenä tai jopa edistämään sen liikettä tai lisäämään autonomiaa (sähköajoneuvot). Junissa se syöttää virtalähdettä suoraan.
On huomattava, että on laajalle levinnyt väärinkäsitys suhteessa KERS: ään tai muuhun kineettisen energian talteenottojärjestelmään: että se ottaa talteen jarrussa syntyvän lämpöenergian, kun ne aktivoidaan.
Näin ei ole, koska KERS itse asiassa hyödyntää hetkeä, jolloin pyörät edistävät moottorin ja vaihteiston liikettä.kun kuljettaja lopettaa kiihdytyksen tai jarrutuksen, koska tätä liike -energiaa ei käytetä pakottamaan ajoneuvon etenemistä.
Kuinka KERS tai regeneratiivinen jarru toimii
Ymmärtääksemme, miten tämä järjestelmä toimii, mietitään sitä kuin akkuun liittyvä sähkömoottori. Tämän tyyppinen potkuri voi toimia kahteen suuntaan. Kun virta johdetaan sähkömoottoriin, se mahdollistaa käämin liikkeen magneettikentässä käyttämällä sen energiaa akselin liikuttamiseksi kineettisesti. Kun tämä akseli liikkuu, sähkö alkaa liikkua akun tai kondensaattorin suuntaan ja ottaa talteen energian.
Tämä prosessi on se, mitä näemme edustavan perusmuotoa hybridiajoneuvojen näytöllä, joka kertoo meille, milloin ajoneuvo käyttää energiaa tai tuottaa sitä. Lisäksi regeneratiivinen jarru tai KERS mahdollistaa tämän energian käytön apuprosesseissa kuten lämmitys tai ilmastointi.
Video, joka selittää regeneratiivisen jarrun perustoiminnon.
Lopuksi on tärkeää huomata, että regeneratiivisen jarrun on toimittava yhdessä perinteisen jarrun kanssa, koska se tarvitsee sitä silloin, kun kertynyt energia ei riitä hidastamaan nopeutta tai pysäyttämään ajoneuvoa. Tämä johtuu siitä, että ei toimi tehokkaasti pienellä nopeudella koska sen toimintaa rajoittavat järjestelmän ja akkujen absorptiokyky.
Miksi sitä kutsutaan regeneratiiviseksi jarrutukseksi?
Pohjimmiltaan KERS tai regeneratiivinen jarru mahdollistaa ajoneuvon nopeuden vähentämisen, koska kun se vaikuttaa vaihteistoon kerätä hukkaan kineettistä energiaa, aiheuttaa vastustuskykyä etenemiseen.
Joissakin tapauksissa, erityisesti sähköautoissa, kuljettaja voi säätää säilytyskapasiteettia simuloida polttomoottorin moottorijarrun vaikutusta. Esimerkiksi Hyundain nokan turvajärjestelmä sallii neljä eri häiriötasoa:
- Tila 0: ajoneuvo kiertää ilman minkäänlaista pidätystä, joten se ei tuota energiaa. Ainoa asia, joka hidastaa autoa tässä vaihtoehdossa, on itse ajoneuvon aerodynamiikka ja renkaiden kitka samalla tavalla kuin jos laitat bensiiniauton neutraaliin alamäkeen.
- Tila 1: tämä on vaihtoehto, jossa moottoriin kohdistuu vähemmän pidätystä, mikä tuottaa pienen energian akun lataamiseksi ja lisää autonomiaa. Se on erittäin hyödyllinen hyvin pitkillä ja jatkuvilla laskeutumisilla, joissa haluamme ylläpitää vakionopeutta.
- Tila 2: se on regeneroinnin keskitaso, erittäin hyödyllinen ajoneuvon pysäyttämiseksi asteittain, jotta se voi kohdata käyrän ilman jarrupoljinta.
- Tila 3: on voimakkain regenerointitaso, joka pysäyttää äkillisesti kaasupolkimen vapauttaessa. Tämä tila on erittäin hyödyllinen ajoneuvon pysäyttämiseksi asteittain valitsemalla se kaasupolkimen vapauttamisen jälkeen.
Tässä järjestelmässä kuljettaja voi valita haluamansa tilan milloin tahansa ajon aikana, mutta se toimii vasta, kun kaasupoljin on vapautettu. Joissakin ajoneuvoissa on myös yksi poljin kaasulle ja jarrulle. Kun kuljettaja astuu polkimen päälle, auto kiihdyttää ja vapauttaessaan jarruttaa sen voimakkuuden mukaan, jolla se suoritetaan, jolloin nopeuden säätö on mahdollista vain yhdellä jalalla.