Energia pod kontrolą FIA

W najbliższy czwartek rozpocznie się nowa era w rajdach na szczeblu mistrzostw świata. Era samochodów Rally1, wyposażonych w napęd hybrydowy. Łączna - i dostępna „okazjonalnie” - moc z silnika spalinowego oraz baterii przekroczy 500 koni mechanicznych.

Energia zużyta do chwilowego wzrostu mocy samochodu pochodzi z regeneracji podczas hamowania. Dzięki MGU energia kinetyczna przekształcana jest w elektryczną, która ładuje - do pewnego stopnia - baterię auta Rally1.

Ilość odzyskanej i później spożytkowanej energii nie będzie nieograniczona. Wręcz przeciwnie - przed każdym rajdem FIA wyznaczy konkretne wartości dla poszczególnych odcinków specjalnych, biorąc pod uwagę przede wszystkim ich długość. Limity wynikają również z charakterystyki baterii, jej pojemności i ustawień.

Bateria

Pojemność znamionowa baterii dostarczonej przez Compact Dynamics i zastosowanej w autach Rally1 wynosi 3,9 kWh (14040 kilodżuli).

Ustalono, że maksymalny poziom naładowania baterii, tzw. SOC [state of charge] podczas Rajdu Monte Carlo wyniesie 80 procent, czyli 11232 kilodżuli. Celem określonym w regulaminie jest, by na starcie każdego oesu bateria była w 80 procentach pełna. Z kolei na mecie prób sportowych poziom naładowania wedle zapowiedzi powinien wynieść około 20-30 procent.

Doładowanie startowe

Na starcie każdego odcinka kierowca będzie mógł skorzystać z doładowania początkowego [initial boost] o wartości 1000 kilodżuli. Innymi słowy, pełna moc oferowana przez silnik elektryczny wynosząca 100 kW [około 136 koni mechanicznych] może być dostępna przez 10 sekund.

Wspomniane doładowanie jest aktywowane wraz z rozpoczęciem procedury startowej silnika spalinowego. Użycie dodatkowej mocy z tego doładowania regulowane jest specjalną mapą, przeznaczoną jedynie dla initial boost.

Regeneracja i doładowania

Kierowcy aut Rally1 będą mogli podczas jazdy na odcinku specjalnym wielokrotnie skorzystać z doładowania pochodzącego z silnika elektrycznego. By tak się stało, najpierw musi dojść do odzyskania energii podczas hamowania. Zastosowano wspomniane wcześniej MGU, wykorzystujące proces hamowania rekuperacyjnego.

Wartość doładowania ustala FIA, kierując się głównie długościami odcinków specjalnych. W specjalnym biuletynie opublikowano tabelkę z oesami Rajdu Monte Carlo (pod tekstem). Im dłuższy odcinek, tym porcja energii oferowana w pojedynczym doładowaniu mniejsza. Zakres to - wyłączając shakedown - między 100 i 150 kilodżuli.

Mimo że pojemność operacyjna baterii, ustalona poprzez SOC (80 procent - 11232 kilodżuli) oraz zmniejszona o doładowanie początkowe (1000 kilodżuli) wystarczyłaby na kilkadziesiąt doładowań podczas około 20-kilometrowego oesu, postanowiono niejako wymusić wspomnianą wcześniej regenerację.

Każde doładowanie musi być poprzedzone tzw. ważną regeneracją [valid regen] podczas hamowania. Aby regeneracja była ważna i chwilę po niej kierowca mógł skorzystać z doładowania, hamowanie musi dać minimum 30 kilodżuli. Licznik odzysku energii aktywuje się, gdy ciśnienie w układzie przednich hamulców jest wyższe niż 5 barów, a gaz wciśnięty maksymalnie na 30 procent.

Aktywacja i rola kierowcy

Kierowca ma ograniczoną możliwość „sterowania” doładowaniem, a procesy odzyskiwania i wykorzystywania energii zachodzą naprzemiennie na całej długości odcinka specjalnego i są - w pewnym uproszczeniu - poniekąd niezależne od woli kierowcy.

W autach Rally1 nie będzie przycisku uruchamiającego dodatkową moc. Nie zdecydowano się - przynajmniej w sezonie 2022 - na wykorzystanie znanego z niektórych serii systemu push-to-pass, w ramach którego kierowca może w dowolnie wybranym momencie zapewnić sobie kilkanaście dodatkowych koni mechanicznych.

Jeśli na hamowaniu doszło do ważnego odzyskania energii [valid regen], doładowanie aktywuje się wraz z otwarciem przepustnicy. Dodatkowa moc zanika, gdy spożytkowana zostanie określona wytycznymi porcja energii (tabelka) lub jeśli kierowca skorzysta z hamulca [regulamin przedstawia to jako odzyskanie 5 kilodżuli].

Dla przykładu posłużmy się opublikowaną przez FIA tabelą i odcinkiem numer 2, czyli La Bollene Vesubie - Moulinet. Jego długość to 23,25 km. Każde doładowanie może pochłonąć maksymalnie 100 kilodżuli. Nawiązując do opisu doładowania startowego, można przyjąć, że w tym przypadku maksymalna moc z silnika elektrycznego (100 kW/136 koni mechanicznych) dostępna będzie przez sekundę.

Szczegółowe rozdysponowanie dodatkowej mocy jest do pewnego stopnia regulowane poprzez „modelowanie” momentu obrotowego. Warunkują je specjalne mapy. Wykorzystać będzie można jedną z trzech homologowanych przez każdy zespół - prawdopodobnie zróżnicowanych pod względem nawierzchni - a ich zmiany podczas trwania odcinka specjalnego będą niedozwolone. Trzy mapy wykorzystywane będą również przy modelowaniu odzyskiwania energii.

Tryb elektryczny

Zgodnie z zapowiedziami FIA samochody Rally1 wybrane fragmenty sekcji dojazdowej pokonywać będą w trybie w pełni elektrycznym. Podczas Rajdu Monte Carlo łączna długość tych sekcji wynosi jedynie 3,66 km, co stanowi niewiele ponad 0,2% całego dystansu (odcinki + sekcje dojazdowe).

Odcinek testowy rozpocznie się w czwartek o godzinie 9:31. Właściwa rywalizacja ruszy wieczorem tego samego dnia.

Wartości maksymalnych doładowań na odcinkach.

Photo by: FIA