La plupart des voitures de course sur piste ont quelques tours dans leur sac pour se démarquer de la concurrence. Étant le summum du sport automobile, les voitures de F1 ne sont pas étrangères aux systèmes compliqués conçus pour accélérer les voitures.
L'un de ces systèmes est le KERS. Il a été introduit en 2009 pour soutenir la double stratégie de la F1 visant à promouvoir le développement de technologies respectueuses de l'environnement et adaptées aux voitures de route dans les courses de F1, mais n'a été largement adopté qu'en 2011.
Il est présent sur toutes les voitures depuis.
Qu'est-ce que le KERS et comment ça marche ?
KERS signifie système de récupération d'énergie cinétique. Chaque fois que vous freinez pour ralentir votre voiture, l'énergie cinétique est perdue sous forme de chaleur provenant du frottement entre les plaquettes de frein et la roue elle-même. Un KERS exploite cette énergie à la place et la stocke pour être déployée plus tard, lorsque cela est bénéfique pour le conducteur.
Il existe deux principaux types de KERS: mécanique et électrique. Alors que tout déploiement de voitures de route pourrait utiliser un KERS mécanique, les constructeurs de F1 ont jusqu'à présent tous adopté des systèmes électriques.
Ceux-ci sont alimentés par un générateur électrique appelé Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) qui convertit la chaleur produite par le freinage en énergie électrique. L'énergie électrique convertie est ensuite stockée dans une batterie d'une capacité régulée par la FIA de 2MJ par tour, appelée Energy Storage (ES).
En cas de besoin, le conducteur peut appuyer sur un bouton de son volant pour déployer cette puissance en la fusionnant avec la puissance du moteur grâce à un moteur électrique généralement situé à l'avant du vilebrequin.
La production totale du MGU-K est également réglementée par la FIA. Les systèmes antérieurs étaient plafonnés à 60 kW (environ 80 ch), mais la limite a ensuite été portée à 120 kW (près de 160 ch) en 2014 pour équilibrer le V6 de 1,6 litre plus faible qui remplaçait l'ancien et plus puissant V8 de 2,4 litres moteur.
Alors que les spécifications exactes du système KERS d'un constructeur de F1, appelé simplement ERS dans le sport, serait un secret bien gardé, le système susmentionné constitue la base d'un système électrique KERS.
MGU-K contre MGU-H
Un MGU-K ne doit pas être confondu avec un MGU-H (Heat), qui est un appareil électronique séparé formant la partie restante d'un F1 ERS. C'est un concept similaire, mais au lieu de capter la chaleur des freins, il capte plutôt l'énergie thermique générée par l'échappement du moteur.
La combinaison des deux systèmes signifie que la batterie peut désormais être chargée même lorsque la voiture n'est pas activement en train de freiner. De plus, étant donné que la FIA n'impose aucune réglementation au MGU-H, toute énergie générée par celui-ci peut être acheminée directement au MGU-K en contournant essentiellement toute réglementation sur ce dernier.
Le MGU-H résout également le turbo lag en utilisant un moteur pour alimenter le compresseur et ne nécessite donc pas que la turbine attende les gaz d'échappement. Les deux systèmes combinés forment l'ERS ou Energy Recovery System sur une voiture de F1.
Comme mentionné précédemment, le déploiement de la puissance aux roues est contrôlé par un bouton sur la direction du conducteur. Les équipes aident souvent les pilotes à freiner plus agressivement ou à changer de vitesse d'une certaine manière pour recharger le maximum d'énergie à chaque tour ou la déployer de manière plus tactique.
L'ERS est-il différent du freinage régénératif ?
Jusqu'à présent, si un ERS ressemble beaucoup au freinage régénératif que vous voyez dans les voitures électriques sur la route, vous ne vous trompez pas. Ils sont essentiellement la même chose. Les deux systèmes exploitent le freinage d'un véhicule pour recharger la batterie de la voiture, qui est ensuite utilisée pour alimenter les roues.
Cependant, un ERS est beaucoup plus compliqué et puissant que les simples applications de freinage régénératif que vous voyez dans les voitures de route. Les voitures de route ont des systèmes de freinage régénératif qui visent à charger la batterie autant que possible sans obliger le conducteur à freiner tout le temps pour tirer quoi que ce soit du système.
Cela a aidé à atteindre ce qu'on appelle la conduite à une seule pédale dans la plupart des voitures électriques. Lorsque vous relâchez l'accélérateur, le système s'enclenche et ralentit la voiture avec une agressivité souvent contrôlable par le conducteur.
Cela garantit que la batterie est chargée autant que possible pendant les trajets quotidiens et les trajets en voiture. Un ERS se concentrerait plutôt sur la charge de la même batterie avec le moins de freinage possible, d'où la combinaison du MGU-K et du MGU-H. Le déploiement de l'énergie stockée est également beaucoup plus agressif.
KERS dans les voitures de route
Alors pourriez-vous déposer un KERS dans une voiture de route ordinaire et avoir des véhicules avec une autonomie incroyable? Pas exactement, étant donné qu'un ERS est beaucoup plus agressif que le freinage régénératif régulier, il y aura quelques problèmes, à commencer par la batterie.
Les batteries utilisées dans un ERS sont beaucoup plus résistantes à la charge et à la décharge rapides car elles supportent le poids d'une voiture de F1 lançant plus de 60 tours autour d'une piste. Ils peuvent absorber de grandes quantités d'énergie pour se recharger rapidement, puis fournir une quantité d'énergie tout aussi importante à ajouter à la puissance totale de la voiture.
Les batteries des voitures de route sont axées sur la durabilité, une durée de vie plus longue pour supporter plus de cycles de charge et, plus important encore, la sécurité. Cela ne veut pas dire qu'un ERS n'est pas sûr, c'est juste que la batterie d'une voiture électrique ou hybride ordinaire ne pourra pas suivre le système.
Les systèmes de freinage régénératif sur les voitures ne génèrent pas non plus autant d'énergie à remettre dans la batterie qu'il en faut pour déplacer la voiture elle-même. Cela signifie que la charge gagnée est bien inférieure à ce que fournirait un MGU-K.
Enfin, le déploiement énergétique est également assez différent, surtout si vous conduisez une voiture hybride, où les systèmes électriques sont souvent destinés à remplacer la puissance produite par le moteur à essence de la voiture. Sur les voitures électriques, il n'y a aucun déploiement électrique à faire car le système ne fait que recharger la batterie.
En revanche, l'ERS en F1 ou le KERS, en général, se concentre sur le déploiement de l'énergie électrique stockée vers la sortie existante du moteur.
L'avenir du KERS
Au fur et à mesure que les progrès de la F1 rendent les batteries et les systèmes de régénération plus efficaces, ils finissent par se répercuter sur les voitures de route que nous conduisons tous les jours. Cela signifie que nous aurons des voitures qui se rechargent plus rapidement, avec une autonomie améliorée.
Jusque-là, vous pouvez être fier des systèmes régénératifs existants de votre véhicule pour économiser autant d'énergie qu'ils le font déjà.
