Hilo OFICIAL PRETEMPORADA F1 2016

[DE-ZETA-TE]

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