Werking van de Renault ENERGY F1-2014 Power unit

Werking van de Renault ENERGY F1-2014 Power unit

In onze vorige post , hebben we de nieuwe V6-krachtbron beschreven die elk F1-team dat wordt geleverd met Renault-aandrijflijnen zal uitrusten. Vandaag introduceert Renault F1 hoe het zal worden bediend in echte raceomstandigheden.

Werking van Renault ENERGY F1-2014 Power unit tijdens een standaard ronde

Bij acceleratie (bijv. rechtdoor de pits af) is de verbrandingsmotor zijn brandstofreserve zal gebruiken. De turbocompressor draait op maximale snelheid (100.000 tpm). De MGU-H, die als generator fungeert, zal energie uit de uitlaat terugwinnen en doorgeven aan de MGU-K (of de batterij voor het geval deze moet worden opgeladen). De MGU-K, die verbonden is met de krukas van de ICE, zal fungeren als motor en extra vermogen leveren om harder te trekken of brandstof te besparen, afhankelijk van de gekozen strategie.

Aan het einde van het rechte stuk stijgt de bestuurder op om te remmen voor een bocht. Op dit punt wordt de MGU-K omgezet in een generator en recupereert de energie die tijdens het remmen is gedissipeerd, die in de batterij wordt opgeslagen.

Tijdens het remmen daalt de rotatiesnelheid van de turbo door het gebrek aan energie in de uitlaat, wat bij traditionele motoren leidt tot de vloek van de turbomotor - turbolag. Dit fenomeen doet zich voor wanneer de bestuurder opnieuw accelereert: de brandstofinjectie begint opnieuw en genereert hete uitlaatgassen die de turbo versnellen, maar het heeft tijd nodig om terug te keren naar volledige rotatiesnelheid waarbij de motor produceert 100% van zijn vermogen. Om deze vertraging te voorkomen, fungeert de MGU-H voor een zeer korte tijd als een motor om de turbo onmiddellijk naar zijn optimale snelheid te accelereren, waardoor de bestuurder perfecte rijeigenschappen krijgt.



In de loop van de ronde wordt deze balans tussen energiewinning, energie-inzet en (koolstof)brandstofverbranding nauwlettend gevolgd.

'Het gebruik van de twee soorten energie vereist een intelligent beheer', legt technisch directeur van de nieuwe generatie Power Units, Naoki Tokunaga, uit.

“Het beheer van elektrische energie wordt net zo belangrijk als het brandstofbeheer. Het energiemanagementsysteem beslist ogenschijnlijk wanneer en hoeveel brandstof uit de tank moet worden gehaald en wanneer en hoeveel energie er in of uit de batterij moet worden gehaald.”

“Het algemene doel is om de tijd die een ronde op het circuit aflegt tot een minimum te beperken voor een bepaald energiebudget. Het is duidelijk dat als je minder energie verbruikt, je een langzamere rondetijd hebt. Dat is prima. Wat echter niet goed is, is om meer te worden gestraft dan de natuurkunde nodig acht. In de relatie tussen verbruikte brandstof en rondetijd is er een grens tussen wat fysiek mogelijk is en het onmogelijke - we noemen het 'minimum lap-time frontier'

“We willen altijd op die grens opereren en zo dicht mogelijk bij het onmogelijke zijn. De strategie kent zijn eigen grenzen, namelijk de capaciteit van de PU-componenten en het Technisch Reglement. Het vermogen van de motor, onderhevig aan zijn eigen limieten, plus het vermogen van de MGU-K en de energie die de batterij eraan kan leveren, worden allemaal beperkt door de regels. Het is een complex probleem. De oplossing wordt daarom bepaald door wiskundige modellering en optimalisatie – we noemen het energieplanning .”

“Als gevolg hiervan zal er een complexe uitwisseling van energie plaatsvinden tussen de componenten in het systeemnetwerk, op verschillende niveaus van vermogen over een ronde. Dit is volledig onzichtbaar voor de bestuurder, aangezien het allemaal elektronisch wordt geregeld door de besturingssystemen. De coureur zal het kunnen voelen, maar normaal gesproken is er geen tussenkomst van de coureur nodig, zodat hij zich op de race kan concentreren. Natuurlijk zullen er bepaalde door de bestuurder bediende modi zijn waarmee hij het besturingssysteem kan opheffen, bijvoorbeeld om het volledige vermogen te krijgen om in te halen. Het gebruik van deze modus hangt natuurlijk af van de racestrategie. In theorie kun je zo vaak inzetten als je wilt, maar als je meer brandstof of meer elektrische energie verbruikt dan moet je achteraf bijkomen. De 'full boost' kan een tot twee ronden worden volgehouden maar het kan niet worden volgehouden.”

Het feit dat de coureur de balans tussen brandstof en energie niet onder controle heeft, doet niets af aan de betrokkenheid van de coureur en zijn werk zal zelfs ingewikkelder zijn dan in voorgaande seizoenen. Hij zal nog steeds vechten tegen de auto om hem onder controle te houden tijdens hard remmen, remmen om onderstuur in een bocht te voorkomen, delicate controle uitoefenen over het gaspedaal in het midden van de bocht, door complexe bochten vegen en de auto in snelle bochten gooien. Qua rijstijl zullen er wellicht nog wat aanpassingen nodig zijn.

De gasrespons zal anders zijn dus de bestuurder zal zich hiervoor moeten aanpassen”, legt Tokunaga uit. “In feite, zodra de bestuurder vol gas geeft, beheren de besturingssystemen de kracht van PU, met als doel de tijd binnen de gegeven energie te minimaliseren. Echter vol gas betekent niet langer vraag naar volle motor stroom. Het is een indicatie aan de PU gegeven door de bestuurder om zo snel mogelijk te gaan met de gegeven energie. Hij zal zich nog moeten aanpassen aan het andere ‘gevoel’ van de auto met de energiesystemen.”

Racestrategie en racemanagement zullen ook flexibeler zijn dan in het verleden en de optimale oplossing zal enorm verschillen van circuit tot circuit, afhankelijk van factoren zoals het percentage volgas, de bochtsnelheden en de aerodynamische configuratie van de auto. “In wezen concurreerden motorfabrikanten om recordniveaus te bereiken, maar nu zal concurreren in de intelligentie van energiebeheer fluistert Tokunaga.

Regels voor de kwalificatiesessies

In 2014 zal de snelste auto op een zaterdag nog steeds op pole starten, aangezien de sessies 'flat-out' worden gelopen. De auto's zullen nog steeds worden beperkt door de fundamentele beperking van de brandstofstroom van 100 kg/u, maar de brandstoflimiet van 100 kg zal niet relevant zijn, aangezien er in één ronde maar heel weinig brandstof wordt verbruikt. De coureur kan daarom 100% van de toegestane brandstofstroom en het volledige energiebudget van de batterijopslag gebruiken voor zijn kwalificatieronde . Als hij er echter voor kiest om alle energie in één ronde te gebruiken, zal hij niet in staat zijn om twee volledige getimede ronden te voltooien en in plaats daarvan moeten wachten tot de winkel is opgeladen. Dit zal leiden tot nog spannendere sessies en een aantal verschillende strategische calls.