Safety Car

Datos del año pasado:
Aquí no se atrevían a hablar de hp,..
http://world.honda.com/Formula-1/2015/news01/

FUENTE: Racecar-Engineering.com

Autor: Sam

Digital Editor / Editor Adjunto: Sam creció en el sur de Londres, a la vista del largamente abandonado circuito de carreras de Crystal Palace. Sin embargo, se encontró en la experiencia de trabajo con 16 en el taller de telar en Williams F1. Él ha estado muy involucrado en el deporte desde entonces, obtuvo el Diploma Nacional en Motorsport Engineering  de East Surrey College (donde también se construyó y corrió un Grupo N de Ford Fiesta) y estudió Ingeniería Automotriz en la Universidad de Oxford Brookes. Collins ha escrito para Motorsport News, Autosport, Model Collector, Speed TV, 750 Bulletin, Rafahiya y un número de otros. También ha escrito varios libros, entre ellos "Autodrome" y "Unraced". Él es también el editor de la revista Stockcar Engineering. Como piloto Collins ha competido en las carreras de Stockcar, Fórmula Vee, rallies en estadio y carretera, así como muchos eventos locales. Sigue compitiendo en ocasiones en la European Late Model Series. Sus reflexiones, bastante al azar, sobre los deportes de motor, se pueden encontrar en la cuenta de twitter oficial de @racecarengineer

Si mi nivel de "hype" está por las nubes... verás ahora que viene DZT con sus posts

El F1 Híbrido secreto de Honda

El primer equipo de F1 en desarrollar un coche híbrido fue McLaren, con un KERS todavía en gran parte secreto en 1998. La tecnología fue rápidamente prohibida y sólo se le permitió regresar en 2009. La historia demuestra que la re-introducción de sistemas híbridos no fue un gran éxito, la mayoría de los equipos se esforzaron por obtener la tecnología para funcionar correctamente y sólo unos pocos equipos realidad corrieron con él.

Sin embargo uno de los equipos que lo habría hecho, si alguna vez habían construido su coche de 2009 fue Honda. El RA109 nació muerto desde el principio, diseñado para ser equipado con un muy innovador sistema híbrido de batería eléctrica. Este sistema fue utilizado por primera vez en la prueba de línea recta en abril de 2008, y en mayo de ese año, en Silverstone, Honda fue el primer equipo de F1 en poner a prueba un sistema híbrido completo en una pista, desde McLaren en la década anterior.

El reglamento de 2009 estipulaba que la unidad de KERS se limitaría a las ruedas traseras, que la producción de energía no debía ser de más de 60 kW, y que la cantidad de energía utilizada por vuelta no sea superior a 400 kJ. Honda estaba llevando a cabo la investigación y desarrollo en esta área desde el verano de 2007, y había desarrollado una velocidad alta, de alto rendimiento, con un motor directo refrigerado por aceite, una unidad de control de potencia refrigerada por agua (PCU) y que integraba una unidad de variador del motor y de control del voltaje del sistema, así como una batería de iones de litio de alta densidad de potencia, todo ello basado en ser lo suficientemente pequeño y ligero para la Fórmula Uno.

Debido a que el rendimiento general del sistema se estipula en los reglamentos, el desarrollo de Honda se centró en hacer el equipo tan pequeño y ligero como fuera posible. El desarrollo comenzó en serio en el verano de 2007, y en tan sólo nueve meses las pruebas en pista se llevaron a cabo, utilizando el prototipo de vehículo RA1082 (un vehículo construido para comprobar la funcionalidad del sistema). La tecnología de entonces entró en el RA1089 (prototipo de carreras) y luego se planeó para ser instalado en el RA109K (vehículo de carreras) en 2009. La bañera RA109K fue de hecho construida y probada en simulaciones de accidente con el sistema instalado, al menos parcialmente.



El Honda RA109K siendo probado en el crashtest de Cranfield; se piensa que este chasis no fue a Brawn GP




FUENTE: Racecar-Engineering.com

El establecimiento de objetivos

Honda estableció algunos objetivos para el sistema; el peso debía ser no más de 30 kg (es decir, no más del 60% del peso de lastre del vehículo 2006), debe ser capaz de ser utilizado durante al menos 5 segundos continuos, a potencia de 60 kW (es decir, la salida y ayudar durante el tiempo que el vehículo necesita para superar a otros al adelantar).

Al establecer las metas para el rendimiento, peso, centro de gravedad y similares para los distintos componentes funcionales, se investigaron estos parámetros por los ingenieros de Honda desde muchos ángulos, incluyendo la estrategia de carrera y el uso de la dinámica del vehículo de simulación. Pero algunos problemas importantes relacionados con el concepto fueron encontrados al hacer estas investigaciones.

Uno era si la estrategia de carrera debía hacer hincapié en el tiempo de adelantamiento o en el de vuelta. "Comparamos si debíamos hacer una sola entrega de potencia, utilizando los 400 kJ todos a la vez, o varias entregas, dividiendo el máximo de 400 kJ para usarlo en varias instancias; las simulaciones demostraron qué, en comparación con una sola entrega, un sistema multi-entrega, que asentaba el balance de energía en cada curva, podría reducir los tiempos de vuelta en alrededor de 0,1 segundos " revelan los documentos internos de Honda.

Honda encontró que un sistema multi-volumen permitía ayudar en almacenamientos de energía más pequeños, por lo que se consideró la instalación de un condensador de alto rendimiento con baja capacidad de energía pero con una buena densidad de potencia. Esto tendría un impacto menor sobre el chasis. "No se puede ganar una carrera a menos que uno se ponga por delante de los otros coches. Por ejemplo, si la asistencia comienza a 180 km / h, en el que el agarre de los neumáticos excede el torque (es decir, el neumático no está patinando), suponiendo que la entrega de 60 kW será utilizada para los 6.666 segundos (una energía equivalente a 400 kJ), la velocidad del vehículo puede llegar a 15 km/h más rápida que sin asistencia, lo que en términos de distancia es una diferencia de 20 metros " Los documentos de Honda continúan: "Incluso suponiendo que no fuera posible utilizar toda la ayuda en 6.666 segundos, debido al trazado u otras razones, esto sería una ganancia de distancia de al menos 5 m (un coche de distancia) en 2,78 segundos, y 10 m (dos coches de distancia) en 4.22 segundos y sobre otro vehículo, lo que permite adelantar y por lo que una sóla entrega, en este caso, es más eficaz en términos de estrategia de carrera ".

Todavía no había, sin embargo, un acuerdo claro sobre la forma de utilizar el KERS en las carreras reales, pero después de varias discusiones entre los ingenieros de Honda R&D y los de Honda Racing F1 Team, el concepto de hacer hincapié en los adelantamientos fue finalmente decidido.


FUENTE: Racecar-Engineering.com

Honda RA1082: El desarrollo de un sistema híbrido para su uso en un coche de F1

Honda sabía que no podía empaquetar un sistema híbrido en su coche existente de 2008, el RA108, sin hacer cambios sustanciales. Por lo tanto construyó una "mula de pruebas" especial. Los ingenieros de Honda R&D cogieron un chasis RA106 (usado en 2006 y 2007 por Super Aguri) y modificaron el área alrededor del depósito de combustible, para aceptar el paquete de baterías. Fueron hacia este enfoque para asegurar que el coche retenía su centro de gravedad lo más posible. Esta mula llegó a ser conocida como el Honda RA1082 (y es distinta a la Honda RA108).



El RA1082 Honda en las pruebas

Honda pensó que la colocación de los componentes del KERS en esta parte del coche daba algunas ventajas en términos de seguridad y de altura del centro de gravedad del sistema eléctrico, pero que también reducía el volumen del depósito de gasolina en una cantidad inaceptable. Originalmente el depósito de combustible del RA106 podía contener 140 litros, pero en el RA1082 sólo podía almacenar 83 litros.

En la instalación RA1082 la Unidad del Motor Generador (MGU) se montaba dentro de la caja de transmisión. Esto se debió a la homologación del motor (congelación del desarrollo), que había estado en vigor desde 2006 sin alterar el motor, y se les permitió conexiones que no se podrían hacer al eje de transmisión. La reducción de cualquier protuberancia en la caja de transmisión era una prioridad por razones de aerodinámica, por lo que la MGU estaba conectado con el eje intermedio. Esta disposición limitaba el diámetro de la MGU a 100 mm.

La especificación RA1082 se completó en abril de 2008 y el equipo puso el coche en pista en el circuito de Santa Pod, en la que Alex Wurz completó un shakedown de 2,4 kilometros. Pero ellos se habían excedido y las dos semanas planedas para el chequeo de sistemas no pudieron llevarse a cabo, y el resultado fué que el sistema no podía ser operado ni en el shakedown.

Hubo problemas en la fábrica también; cuando el sistema híbrido fue desarrollado los ingenieros de Honda R&D podían hacerlo funcionar en un banco de pruebas especialmente construido, pero el equipo de F1 de Brackley lo único que podía hacer era comprobarlo funcionando en un coche real, al arrancar el motor. "El encendido del motor requiere un gran número de ingenieros y mecánicos y una secuencia de puesta en marcha, con varias horas de antelación" explica un ingeniero de Honda R&D. "Por el bien de la durabilidad y fiabilidad del motor no era posible hacerlo funcionar durante largos períodos, por lo que sólo podíamos obtener los datos deseados en un período muy corto de tiempo, y era difícil de hacer la comprobación del sistema de KERS. Ordinariamente el encendido sólo tiene lugar una vez o dos veces antes del shakedown, pero el encendido se llevó a cabo docenas de veces con el RA1082".

Una semana más tarde, después de que muchos de los pequeños problemas planteados por la falta de tiempo de preparación se habían resuelto, el equipo regresó a la pista. Esta vez en el Circuito Nacional de Silverstone el coche sería sometido a una prueba más realista; James Rossiter se puso al volante y el KERS se ajustó a 25 kW de entrega y 35kW de carga. 25km de prueba fueron completados.

El equipo posteriormente hizo más mejoras y poco menos de dos meses más tarde Mike Conway estaba al volante, esta vez para 48,6 kilometros de pruebas en el circuito de Silverstone Stowe, donde el sistema se probó hasta los 60 kW de capacidad completa.

A partir de ahí se hicieron aún más cambios en los detalles y el RA1082 fue enviado a Jerez para tomar parte en una prueba oficial del grupo de test de F1. Mike Conway y Alex Wurz compartieron las tareas de pilotaje, con el sistema funcionando a 60 kW, y fueron completados un total de 314,4 kilometros. Durante las pruebas el KERS redujo el tiempo total de la vuelta en alrededor de 0,4 segundos, cuando entregaba energía alrededor de 400 kJ por vuelta. La velocidad del coche se incrementó en 7 km/h, ganando una distancia de 7,8 m (1,6 longitudes de coche) con la asistencia continua de 324 kJ en una recta.

"Me llamó la atención lo increíblemente rápido me acercaba a la horquilla cuando sentía la patada de la asistencia. Esto hacía que la aceleración del motor por sí solo, sin asistencia, se sintiera como si llevara un peso pesado" exclamó Alex Wurz después de probar el coche. Honda estaba impresionada y se sintió lista para dar el siguiente paso.


FUENTE: Racecar-Engineering.com

El Honda RA1089: Finalización del sistema híbrido

Con el concepto KERS demostrado en la mula de pruebas Honda movió las cosas al siguiente nivel mediante el desarrollo de otro coche de prueba. Éste sin embargo se basó en el último diseño RA108. Fue no sólo para ser un coche pensado para el ensayo del KERS, sino también un coche de pruebas de invierno, en general, para preparar la temporada 2009. Pero había muchos problemas y cambios de diseño en el KERS, que estaban poniendo presión sobre el equipo de Brackley que trataba de construír el RA109. Además había cambios en el motor para instalar el sistema KERS que fueron considerados inaceptables por la FIA, y que después fueron aceptados tras ejercer gran presión Honda sobre el órgano de gobierno .

El diseño final para el KERS del RA1089 (y el concepto de RA109K) se tendría en cuenta y, en retrospectiva, se trataba de una solución muy diferente. La MGU se instalaba en la parte delantera del motor, para de alguna manera compensar, y la PCU sería alojada en el pontón del lado izquierdo. Esto era menos radical; pero la posición de la batería sí. Sería montada en la quilla bajo el chasis, sobre la sección frontal; esencialmente debajo de las piernas de los pilotos.



La colocación de la batería en esta ubicación (vista anteriormente en la especificación RA109K) planteaba algunas preocupaciones de seguridad bastante obvias, pero tenía ventajas en términos de refrigeración.

La colocación de la MGU también planteó algunos problemas, ya que estaba ligeramente desplazada desde el motor y tendría que estar conectada con el cigüeñal de alguna manera. Si el motor no había sido compensado habría sido necesario crear un hueco entre el depósito de combustible y el monocasco (que es lo que el resto de equipos hizo justo hasta 2013), como la que se ve en este Red Bull RB9 de 2013 (debajo)



Esta decisión de conservar el tamaño del depósito de combustible significa que un sistema de engranajes tendría que conectar la MGU al cigüeñal. Un tren de cinco velocidades se utilizó como un medio para conectar el eje de manivela con la MGU. Los engranajes fueron acoplados con el tren de engranajes de levas del motor, para poder conectar al cigüeñal. Estas piezas específicas para el KERS se hicieron más ligeras utilizando cubiertas de magnesio, tornillos de titanio y rodamientos de bolas de cerámica, cuyo uso estaba prohibido en el interior del propio motor, en virtud de las regulaciones.

Sólo había unos pocos mm de espacio libre entre el motor y el monocasco, y para poner el tren de engranajes para la MGU en esta ubicación se requería la instalación de un pequeño nicho o hueco en el mamparo. Pero tal rebaje podría reducir la rigidez torsional del chasis y la capacidad del tanque de combustible, que es exactamente lo que Honda estaba tratando de evitar. Como solución los engranajes de enlace Cigueñal - MGU se integraron con la cubierta delantera del motor.



El informe interno de Honda afirma que "el tren de engranajes se encontraba en una configuración en paralelo de cinco marchas con una altura de menos de 30 mm, pero esta era nuestra primera experiencia con un tren de engranajes de esta configuración y con esta técnica de transmisión de par en ambas direcciones. Por ese motivo durante el desarrollo había problemas frecuentes, como roturas de ejes debido a la resonancia en los engranajes. Después de los cambios posteriores de las especificaciones en las zonas más delgadas del sistema, y de las pruebas repetidas de fatiga, hemos sido capaces de garantizar la durabilidad en el tiempo necesario para las pruebas en pista ".

Algunas de las pruebas en pista que se llevaron a cabo; el RA1089 realizó un shakedown en línea recta tanto en el campo de aviación de Kemble como en Santa Pod, con Anthony Davidson al volante. El trabajo de desarrollo se alargó y la primera prueba completa para el RA1089 se retrasó hasta el 9 de diciembre en Jerez. Después de la prueba en Santa Pod el coche fue cargado en un remolque y partió para el sur de España. Nunca llegó.


FUENTE: Racecar-Engineering.com

El Honda RA109K: examinando el sistema híbrido final

Si Honda hubiera llegado a la primera prueba del año 2009 habría sido con su nuevo coche RA109 (se detalla aquí: http://www.racecar-engineering.com/artic...-revealed/), y junto a él habría estado el RA109K. Parece probable que, con pocas pruebas en la versión final de los componentes del KERS, el equipo Honda F1 habría probado tanto con versiones KERS como sin él del RA109, y en caso de que el sistema híbrido no fuera como se había planeado.




La disposición final del sistema fue muy similar a la de la RA1089, con la batería montada en la parte delantera del chasis, la PCU bajo el sidepod de lado izquierdo, y el offset del MGU en la zona izquierda del frontal del motor.

Pero los cambios aerodinámicos del RA109 significaban que la batería de tamaño completo no podía ser almacenada en esta ubicación, por lo que un segundo paquete de células se montaría en la parte delantera del chasis. La FIA autorizó este posicionamiento después del crashtest dónde el RA109 fue probado, con los componentes en su lugar.



Diseño de la batería

La batería en sí fue establecida con objetivos específicos para su uso en el RA109, y tenía notables mejoras sobre las unidades utilizadas en el RA1082 y RA1089. Se determinó que el sistema debía tener al menos 70 kW en el extremo de salida del ES, y al menos 500 kJ de energía real de carga / descarga. Para garantizar la seguridad en una colisión las cajas de la batería debían tener al menos tanta resistencia como la requerida en la prueba de impacto lateral de la FIA, con una construcción interna que debía tener resistencia suficiente para soportar al menos 100G.



Como explica la batería suponía un alto porcentaje del peso total del sistema híbrido, y para conseguir una potencia de 60 kW una batería de iones de litio convencional de la época, que podría lograr esto, habría pesado alrededor de 30 kg. "Esto reduciría la competitividad de cualquier vehículo de carreras en la que está instalada" indicaba Honda en sus documentos internos. "Por esa razón, una batería haciendo hincapié en la salida de potencia, fue de nuevo un desarrollo basado en una batería de iones de litio, bajo la I + D de ese momento para los vehículos ordinarios del mercado. El aumento de la densidad de potencia continuó hasta justo antes de que se estableciera el sistema definitivo para el suministro de los vehículos de la temporada 2009".

A medida que los ingenieros de Honda desarrollaron la tecnología de las baterías mejoraron la densidad de potencia de 5000W / kg en el RA1082 a 6000W / kg en el RA109K; un aumento impresionante en poco más de seis meses. Esto es aproximadamente cinco veces la densidad de potencia de una batería típica Ni-MH, y aproximadamente el doble de la de una batería de iones de litio típico de la época.


Diseño del MGU

La batería podría ser alimentada, y alimentar ella, a la unidad de generador de motor o MGU. Honda también desarrolló para 2009 algo que no fué llevado a cabo por ningún otro equipo (excepto Williams) para un motor que se utilizaría en un coche de Fórmula 1, que como todo lo demás tiene que ser tan pequeño y ligero como sea posible, con la mayor productividad posible: "la alta eficiencia es un factor crucial para garantizar la energía suficiente para realizar adelantamientos; no es exagerado decir que este factor determina la victoria o la derrota " insisten los documentos internos de Honda. Se utilizó un motor de corriente continua sin escobillas, que es la tecnología bastante estándar para esta aplicación. Los requisitos definidos de empaquetado decían que la MGU tenía que tener un diámetro de 100 mm o menos, y no ser superior a 200 mm de longitud, y tener una densidad de potencia muy elevada (en términos de salida de 8 kW / kg), dando un peso máximo de 7,5 kg.



A través de un gran desarrollo en Honda R&D, y teniendo en cuenta factores como el desarrollo de nuevos materiales específicamente para esta aplicación, se logró una densidad de potencia de 8.7kW / kg . La siguiente información proviene directamente de los propios documentos internos de diseño de Honda en la tecnología MGU.



"El rotor utiliza un nuevo desarrollo de imanes de filamentos de alta fuerza coercitiva (iHc = 1,1 MA / m a 160 ° C). Al mismo tiempo, con el fin de lograr una alta velocidad de rpm de más del doble de la de los motores anteriores, utiliza bobinado con fibra orgánica de alta resistencia, para evitar la dispersión del imán, protegiendo de este modo su circunferencia. Estamos, además, mejorado el torque en un 8% mediante el establecimiento de un ángulo de campo magnético de θ in, θ out (?) para concentrar la orientación del campo magnético de los imanes al centro polar. Y dividiendo y pegando los imanes a lo largo de la longitud del eje para mitigar los aumentos de temperatura resultantes de pérdidas por corrientes parásitas.

Para la placa de acero electromagnética que forma el estator, sobre una base de hierro y cobalto (49 Fe-Co-2 49 V), tuvo éxito la reducción de pérdidas por corrientes parásitas haciendo el panel muy delgado; 100 micras; en la reducción de pérdida de histéresis con una pasada de tratamiento de calentamiento de laminación; y en la mejora de la fracción de volumen con una membrana oxidada de aislamiento. Como resultado de ello la saturación de la densidad de flujo magnético se ha mejorado en un 30%, y el torque en un 15%, mientras que la pérdida de hierro se redujo en un 60% en comparación con un panel convencional de 200 micras de acero-silicio (Fe-Si). Lap winding se utilizó para el estator winding, y para un torque alto y bajas pérdidas (?); las piezas de conexión (turnaround parts) en ambos extremos del estator se moldearon en prensa, usando cable de cobre altamente resistente y logrando un nivel sin precedentes de alta conexión (turnaround) (?). Además, dado que los motores más pequeños hacen imposible mantener la bobina dentro de la temperatura tolerable, durante la conducción del motor en carcasa de estator con jackets convencionales enfriados por agua, se utilizó una estructura de estator tal que los extremos de bobina se enfriaban directamente con aceite del motor. Así que no se necesitaba radiador especial.

Además, la agitación del aceite de enfriamiento con el rotor aumenta la fricción, por lo que se utilizó una cubierta cilíndrica para evitar que el aceite de refrigeración se pegara a la del rotor, y la cámara de aceite del lado del estator fue completamente sellada.

Como resultado, la eficiencia independiente del motor daba un promedio de 95%, a una velocidad media del motor de 20.000 rpm durante la entrega de potencia, y 93% a un promedio de 16.500 rpm durante la recarga, lo que se consigue tanto un alto rendimiento como una alta eficiencia."



Una de las pocas imágenes que se conocen del Honda RA1089

En la iteración final de la MGU ésta era capaz de correr a 21,000 rpm, pesando 6.9kg y tenía un diámetro de 100 mm y una longitud de 190 mm. Fue probada en pista durante los breves ensayos en Kemble y Santa Pod, en el RA1089, pero nunca vio una prueba adecuada. Se montó en el coche que se dirigió a la prueba de Diciembre en Jerez, pero dos días antes de que los test comenzaran, Honda anunció su retirada de la Fórmula 1.


Una tabla muy interesante la comparación de los tres híbridos diferentes diseñados por Honda F1


FUENTE: Racecar-Engineering.com

Las secuelas; ¿qué sucedió con la tecnología híbrida F1 de Honda?

Una vez que Honda finalizó su tercera era de la Fórmula 1 poco se oyó acerca de la tecnología utilizada en el fenecido RA109. Hay un tentador rumor, sin confirmar aún, sobre que chasis RA109K que en ese momento fué construido, fue enviado a Japón junto con el RA1089. Lo que ocurrió con él después se desconoce. Es posible que el RA108 de Honda, que preside hoy en día la Sala de Recepción de Honda en Motegi, es en realidad el RA1089.

¿Y en cuanto a la RA109K? Es difícil de decir; el chasis pudo haber sido convertido en el Brawn BGP001 con motor Mercedes. Pero Honda tiene un número de vehículo que se mantiene aún en secreto, como chasis F1 1995, que se ha construido y probado.



En cuanto a la tecnología del RA109K aparentemente no ha aparecido en ningún otro vehículo de competición de Honda. El Honda CRZ-GT GT300, el GT500 NSX Concept y el Dallara SF14 están todos equipados con gran parte de la que fuera la plataforma de sistemas híbridos Zytek, una elección curiosa si tenemos en cuenta que la empresa tenía su propia solución de los deportes de motor de gama alta. Una idea es que la tecnología se ha desarrollado continuamente dentro de Honda R&D en Tochigi, utilizando los bancos de pruebas construidos para ello. La tecnología MGU se amplió, al igual que la tecnología de las baterías, y se encontrará quizás de nuevo en la pista a finales de 2014, tal vez en la parte posterior de un McLaren.


FUENTE: Racecar-Engineering.com

En el siguiente link encontré un .pdf que parece ser el documento interno de Honda que salió a la luz, y sobre el que ha basado su excelente artículo Sam.

No se si es cierto que este documento es lo que dice ser, pero de ser así refuta enteramente lo expuesto por Racecar Engineering.

Esta firmado por tres de los mejores ingenieros de Honda I+D de la época. Son las últimas de un informe de 238 páginas.

http://www.f1-forecast.com/pdf/F1-Files/...P2_29e.pdf