Turbo技術回歸 析2014年F1賽車動力系統

● 動力系統構成及ERS系統解析

　　前面簡要講述了一下新老動力系統的變化。這里系統說說動力系統的構成與新的ERS系統的細節。

　　2014年的F1動力系統被稱作是PowerUnit。動力系統包括以下部分：內燃機(ICE)，渦輪增壓器(TC)，動能電機單元(MGU-K)，熱能電機單元(MGU-H)，儲能單元(ES)和控制單元(CE)。新的ERS系統包括動能電機單元、熱能電機單元、儲能單元和控制單元。其中熱能電機單元是新增部件。我們將重點講解這四部分的結構。

1）動能電機單元(MGU-K)

　　動能電機單元(MGU-K)采用的是電動機/發電機裝置，把制動的動能回收到儲能電池中去，在需要時再次釋放出來。在2014賽季，FIA允許使用功率更大的電機，從原來的60kW提高到了120kW，翻了一倍。能量存儲總量達到4MJ，是老系統的10倍。由于存儲能量的增加，ERS單圈釋放時間從去年的6.6秒，延長到33.3秒。由于發電機的功率增大導致制動能量回收效果增強，為保持制動的穩定性，FIA允許使用后輪電子制動控制系統。

2）熱能電機單元(MGU-H)

　　熱能電機單元(MGU-H)是一個與渦輪同軸轉動的電動機/發電機。一般情況下，這個發電機被渦輪帶動回收廢氣中的熱能，把熱能轉化為電能存儲到電池中。除此以外，熱能電機單元還可以反向控制渦輪的轉速（加速/減速），實現排氣泄壓閥（wastegate）的功能以及減低渦輪遲滯（Turbo-Lag）現象。

　　F1技術規定熱能電機和渦輪之間也必須采用固定齒比的機械連接，轉速不能超過渦輪的轉速——125000轉。關于熱能電機功率，FIA未做任何規定。但是按照Magneti Marelli的數據，大約在90kw左右。

　　民用汽油發動機的熱效率在30%左右，70%作為熱損耗而浪費了。熱能回收對于提高發動機熱效率，提升燃油使用率絕對是一個非常不錯而且行之有效的措施。

3）儲能單元(ES) & 控制單元(CE)

　　儲能單元(ES)是用于存儲回收能量的電池。FIA要求其質量在20-25kg之間。除此以外，FIA還要求電池必須安裝在油箱下方。由于動能電機的功率輸出翻了一番，而且ERS釋放時間也延長至33.3秒，所以對儲能電池的能量密度和放電功率的要求更高了。控制單元(CE)主要負責控制動能電機單元(MGU-K)和熱能電機單元(MGU-H)，并管理這兩個單元與儲能單元(ES)三者之間的能量轉換。