它的工作原理 保时捷911的GT3R混合飞轮
在丰田普锐斯(ToyotaPrius)首次亮相的10年后,保时捷(Porsche)正在推出其Evergreen911的新版本,它有一些可能撼动混合技术领域的潜力。911GT3R混合动力车是一款赛车实验室,用于通过机电飞轮储能系统评估高性能直通道(TTR)混合配置。
到目前为止,许多司机至少已经模糊地意识到,像普锐斯这样的混合动力汽车使用化学电池和电动机来提供低速电动和电动助推的混合,从而降低燃料消耗。保时捷刚刚推出了其卡宴SUV的混合版本,使用的镍金属氢化物电池,发现在大多数其他当前混合动力车。但赛车的要求与公路车辆不同,保时捷赛车运动公司HartmutKristen的主管解释道。
混合动力汽车利用再生制动将车辆的动能转化为电能,然后储存并释放出来,以帮助推进,从而节省燃料。在汽车运动中,司机比普通通勤者加速和刹车要困难得多,频率也高得多。化学电池吸收和释放这种能量的速度是有限的,快速的充放电会导致电池过热并在电极上形成裂纹。这就是为什么混合动力汽车通常被限制在大约0.3克的减速从再制动。赛车像911混合赛车一般减速超过1克。
保时捷汽车运动工程师在2007年开始研究混合动力系统,在开始建造任何东西之前,进行数千小时的计算机模拟和分析。在这段时间里,公式1决定允许其团队在2009赛季使用称为动能回收系统(Kers)的温和混合系统。当大多数开发的团队选择使用电池时,威廉姆斯团队创建了一个机电飞轮。保时捷最终从Williams获得了这个概念,并将其设定为耐力赛车。R&D导演沃尔夫冈·德霍伊默尔博士解释说,在耐力比赛中的"效率是成功的关键",在那里花费时间重新加油的时间不是在轨道上累积距离的时间。911GT3R混合项目于2009年9月正式批准,第一辆车在2009年年底前运行。
911的每个前轮连接到60千瓦(80马力)的电动机/发电机。根据工程师和工厂比赛驾驶员MarcLieb,使用了两个电机,以便在加速转弯时,可以引入扭矩矢量来帮助改进处理。在制动过程中,这些电机就像任何其他的混合动力一样发电。然而,代替将能量存储在化学电池中,911具有飞轮马达。碳纤维复合飞轮具有嵌入在其中的磁性材料,它允许整个机构在供电时用作电机,将其从24,000rpm的"空闲"加速到接近4,000rpm。
在全速下,16英寸直径飞轮的容量为0.2千瓦-小时,与从Cayenne混合动力中的电池获得的1.7kWh相比,该容量是微不足道的。但是飞轮可以释放163马力长达6秒的增压,这是使它更像超级电容器而不是飞轮的性能特征之一。具有等效OMPH的超级电容器将基本更重:飞轮和它的支撑结构以103磅的重量称重。整个机构安装在乘客座椅通常在911中的碳纤维箱中。
在激烈的动力充放电循环下,即使是锂离子电池也会面临耐久性问题。克里斯汀估计,在一场24小时的纽伯格林比赛中,电池必须更换三次。2010年5月,911险些获胜,在比赛中领先了8个多小时。目前最好的锂离子电池将持续20,000多个充电周期,混合电池通常只有部分充电和放电,这将延长他们的寿命。克里斯汀声称飞轮将持续100多万次。
在目前的形式,911混合约230磅比911 GT3 RSR运行飞蜥蜴队在美国勒芒系列GT级。在纽伯格林的首次亮相,混合动力没有直接的速度,传统911,但它花了更多的时间在赛道上,因为它的能力达到25%更好的燃油效率。采用如此多的再生制动,得益于飞轮快速吸收动力的能力,也减少了制动磨损。制动垫上的混合动力只需要更换一次在24小时的比赛,相比之下,2-3的变化为常规版本。混合动力的随需全轮驱动也应给予它在潮湿条件下的处理优势.
那么飞轮Hybrid是从这里来的?虽然没有人公开承诺任何事情,但飞轮混合系统在比赛中很可能获得流行,尤其是在像勒芒这样的耐力事件中。与此同时,保时捷在奥迪的公司表亲们正在研发一款全新的P1轿车,名为R18,2011年。但运动体育主任WolfgangUllrich博士拒绝透露任何细节。Ullrich确实承认奥迪一直在开发混合动力系统,但如果团队正在研究电池或飞轮,或者即使该技术将包含在R18中,也不会说。
大问题是何时或如果我们在生产汽车中看到飞轮。这仍然是一个公开的问题,因为飞轮目前相当大,并且没有当今锂离子电池的能量容量。LEIB估计飞轮可以减小到其当前尺寸和重量的大约一半,同时保持类似的性能特征。然后可以将较小的包装安装在911中的座位后面。飞轮的高功率和有限的储能容量使其不适合于典型的街道驱动应用,但是它可以用于较重的车辆,其具有很多的停止和启动,例如包裹输送或垃圾收集卡车。
保时捷也在吸取经验教训,在开发2013年918 Spyder的生产版本时,开发911上的控制系统。即插即用的混合918 Spyder使用锂离子电池而不是飞轮,但TTR-混合配置将受益于竞赛计划。
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