Bagaimana Teknologi Hibrid Kereta Lumba Porsche LMP1 Berfungsi

Kereta lumba Porsche 919 Hybrid Le Mans Prototype membuat satu-satunya penampilan tahun ini pada hujung minggu lalu di Jerman. Di FIA World Endurance Championship di Nurburgring, pendahulu siri itu berjuang untuk mempertahankan kejuaraan yang dimenangi sebelum ini. Pada masa yang sama, misinya juga adalah teknologi kereta lumba masa depan.

Dengan 919 Hybrid, Porsche telah membuka bidang baru dalam teknologi perlumbaan. Untuk Mission E, iaitu kereta eletrik konsep yang diperkenalkan pada 2015, para pereka telah menggunakan teknologi 800 Volt yang diambil dari kereta lumba prototaip tersebut. Ia merangkumi enjin turbo petrol dua liter V4 dan dan dua sistem pemulihan tenaga yang berbeza.

Semasa membrek, penjana pada gandar hadapan menukarkan tenaga kinetik kereta itu kepada tenaga elektrik. Dalam sistem ekzos, satu turbin menggerakkan pengecas turbo manakala satu lagi menukarkan tenaga berlebihan kepada tenaga elektrik. Tenaga brek menyumbang 60 peratus, dengan baki 40 peratus datang dari gas ekzos.

Tenaga elektrik yang dipulihkan disimpan di dalam bateri lithium-ion untuk sementara waktu dan akan digunakan untuk menjana motor elektrik apabila diperlukan dengan hanya menekan butang. Selaras dengan peraturan terkini, 500 hp datang dari enjin dan sekurang-kurangnya 400 hp dijana dari motor elektrik.

Penggunaan kedua-dua punca tenaga ini memerlukan strategi. Dalam setiap fasa membrek, tenaga akan dipulihkan. Di litar sepanjang 5.148 km tersebut, proses ini berlaku 17 kali dalam setiap pusingan iaitu sebelum setiap selekoh. Jumlah tenaga yang dipulihkan bergantung kepada keadaan membrek, kelajuan semasa memasuki selekoh dan ketajamannya.

Ketika enjin menggerakkan gandar belakang, motor elektrik tersebut pula mengeoperasikan gandar hadapan. 919 Hybrid mampu memecut keluar dari selekoh tanpa kehilangan geseran dengan menggunakan pacuan semua roda, dan dalam proses tersebut ia akan memulihkan tenaga sekali lagi untuk menguasakan turbin di bahagian ekzos. Dengan kelajuan enjin yang sentiasa tinggi, tekanan di dalam sistem ekzos meningkat dengan pantas dan memacu turbin kedua yang disambungkan terus ke sebuah penjana elektrik.

Bagaimanapun, peraturan-peraturan tertentu mengehadkan penggunaan kedua-dua sumber tenaga: pemandu tidak dibenarkan untuk menggunakan lebih dari 1.8 liter bahan api dan 1.3 kWh (4.6 megajoule) elektrik. Kiraan harus dibuat dengan teliti supaya untuk mengelak dari dikenakan penalti.

Dalam perlumbaan Le Mans sepanjang 13.629 km, jumlah tenaga elektrik yang dibenarkan adalah 2.22 kWh ataupun lapan megajoule. Porsche adalah pengeluar pertama yang berani untuk menggunakan tenaga sebanyak ini pada 2015, diikuti oleh Toyota pada 2016. Audi pula menggunakan enam megajoule.

Untuk kereta biasa dan kereta lumba, ketumpatan kuasa dan tenaga harus seimbang. Semakin tinggi ketumpatan kuasa, semakin cepat tenaga boleh dicaj dan dilepaskan. Ketumpatan tenaga pula menentukan jumlah tenaga yang boleh disimpan. Dalam perlumbaan, sel bateri harus mempunyai ‘bukaan’ yang besar kerana semasa membrek, jumlah tenaga yang tinggi akan masuk. Ia juga akan keluar dengan cepat apabila pemandu menekan pedal untuk memecut.

Sebagai contoh, jika bateri lithium-ion dalam telefon pintar mempunyai ketumpatan kuasa yang sama dengan 919 Hybrid, ia akan dicaj penuh dalam kurang satu saat. Namun begitu, ia akan kehabisan kuasa dengan hanya satu panggilan. Untuk bertahan selama berhari-hari, keutamaan harus diletakkan pada kapasiti storan.

Di dalam kereta elektrik untuk kegunaan harian, kapasiti storan berkait rapat dengan jarak pemanduan. Oleh itu, kereta lumba dan kereta elektrik harian mempunyai keperluan yang berbeza-beza. Bagaimanapun, Porsche 919 Hybrid mempunyai sistem pengurusan hibrid yang tak tercapai dek akal sebelum ini hasil dari program LMP1 termasuklah penyejukan bateri, motor elektrik, dan juga reka bentuk sistem untuk mengendalikan jumlah voltan yang tinggi.

Hasil dari pengalaman ini, bahagian pembangunan pengeluaran Porsche mendapat kepakaran dalam teknologi 800 Volt yang akan digunakan untuk kereta Mission E. Dari konsep ini, sebuah produk untuk pengeluaran bersiri iaitu akan muncul sebelum hujung abad ini sebagai kereta elektrik sepenuhnya yang pertama dari Porsche.