KERS

KERS正是F1順應這一社會趨勢，保持先進性邁出的第一步。 三，FIA對KERS的規則限制 賽車在進站加油的過程中，不得向KERS的系統增加能量存儲。

一，什麼是KERS？
KERS是動能回收系統(Kinetic Energy Recovery Systems)的英文縮寫。其基礎原理是：通過技術手段將車身制動能量存儲起來，並在賽車加速過程中將其作為輔助動力釋放利用！具體的使用方法可能模仿A1的加速按鈕來實現。
二，FIA為何要引入KERS？
很多人認為F1引入KERS的是FIA為增加超車機會-提高比賽興奮度，壓制引擎研發-控制成本飈升而採取的一時之舉，這是完全錯誤的！
現在，全世界的汽車工業都面臨著產業發展與保護環境這對矛盾。能源問題，二氧化碳排放，早已不再是時髦的話題，而是就擺著面前，並需要立即動手解決的問題。去年，德國出台了每公里二氧化碳排放量不得超過120克的指標，這一指標如果成為法規，將意味著大排量發動機不再有發展前途。與此同時，現在有的城市甚至計畫只允許在市中心使用混合動力車，這意味著廠商在開發產品時，必須保證他們的車型可以選裝混合動力系統。通過這兩例，我們可以看到高效率的環保技術對於汽車工業的發展有多迫切。時下，雖然各大製造商從未達成過任何共識，但已基本形成了默認的發展思路：先從混合動力入手，然後向氫動力或純電力過渡。只有這樣，汽車工業才可能有未來。
此時，以高科技著稱、位居汽車運動金子塔尖的F1，如果無視這一社會趨勢，必將面臨被濤汰的危險。FIA主席馬克思-莫斯利曾在2006年說過： “世界的趨勢正在發生改變，你將看到最明顯的是關於全球變暖問題。在世界每一個地方，都有非常突出的民意運動。如果現在我們不改革，我們將錯過這一趨勢，F1將變得落後，並最終死亡。”
也許有人會認為莫斯利的話是在危言聳聽，但F1的現狀就是下面這樣：2.4升V8引擎的百公里油耗高達49KG，19000轉的極限轉速對於民用引擎沒有任何參考意義，耗資建1個1:1的風洞開銷大於5000萬歐元，不計全年24小時運轉的成本，一站一改的空氣動力學套件實用價值是零……。
很顯然，現在F1的技術發展方向，是完全與社會脫節的，而且隨著能源和環境問題的加劇，它正在與社會發展方向背道而馳。過去，F1被稱為汽車工業的試驗田，先進民用技術的發源地；而現在，隨著技術發展趨勢的變化，它的這項功能已越來越弱！在這種情況下，改革勢在必行，而且刻不容緩。因為沒有任何有社會責任的人，會對採用“過時”技術、大幅浪費能源、危害環境的運動頂禮膜拜！
KERS正是F1順應這一社會趨勢，保持先進性邁出的第一步。(關於F1動力系統的遠景規劃，請【點擊】查看我們之前的報導)
三，FIA對KERS的規則限制
為了鼓勵、推動KERS技術的發展，FIA給予了車隊充足的發揮空間。在今年7月11日發布的2009版F1技術規則中，國際汽聯只對KERS幾項技術指標做了規定，其餘所有環節都是開放的。按照莫斯利的說法，KERS的發展幾乎不受限。下文便是新規則中僅有的約束條款：
1，KERS系統的最大輸出和輸入功率不得超過60KW，每圈的能量釋放總量不得超過400KJ。(規則原文5.2.3)
2 賽車在進站加油的過程中，不得向KERS的系統增加能量存儲。(規則原文5.2.4)
3 賽車引擎、變速箱、離合器、差速器和KERS以及所有的相關激活機構，必須由FIA指定的ECU供應商提供的ECU控制(即麥拿輪提供的標準ECU)。(規則原文8.2.1)
現版09款規則對KERS的限制僅此而已！
四：兩種技術原理的KERS系統及其優缺點(本文重點)
在FIA寬鬆的規則框架下，現在存在兩種技術原理的KERS系統正在研發當中：飛輪動能回收系統和電池-電機動能回收系統。下面，我們將從研發背景、技術原理、參數指標、技術難點和方案優缺點五個方面對其進行詳細介紹。首先講已經面世的“飛輪動能回收系統”。
A，研發背景
這是雷諾將採用的技術方案，威廉士打算購買！2007年年初，受到雷諾汽車公司的支持，雷諾F1車隊的兩位工程師喬恩-希爾頓和道格-克羅斯離開總部恩斯托(enstone)專門在銀石組建了一家名叫“Flybrid Systems LLP”的公司。在這裡，Flybrid是兩個英語單詞飛輪(flywheel)和混合動力(hybrid)的組合詞，我們將其譯為“飛輪混合動力系統公司”【註：下文統一簡稱為FB公司】。該公司在2007年年中開發出了一套高效率的飛輪動能回收系統(見上圖)。
飛輪動能回收系統的原理其實非常簡單。兒時玩過回力玩具車的朋友知道，當我們通過向後滾動車輪讓蓄能結構(一般為彈簧或橡皮筋結構)積蓄勢能後，再將車放在地上，積蓄的勢能便能讓車快速行駛起來。FB公司的動能回收方案，正是採用的這種基礎原理【注意：是基礎原理，即從動能－>勢能—>動能的轉化過程】。但其具體的工作過程肯定要複雜許多，要知道這是時速超過300公里的F1賽車。下面讓我們一起看其實際構造：
如上圖所示：這是FB公司提供的系統原理圖(右下為CAD三維效果圖)。它總共由：一套高轉速飛輪、兩套固定傳動比齒輪組、一台CVT(無級變速箱)和一套離合器構成(離合器2)，其中無級變速箱由技術合作夥伴Torotrak公司提供，另一家公司Xtrac負責傳動系統製造。系統工作過程如下：
當賽車在制動的過程中，車身動能會通過無級變速箱傳入飛輪，此時處於真空盒中的飛輪被驅動、高速鏇轉積蓄能量。而當賽車在出彎時，飛輪積蓄的能量則通過無級變速箱反向釋放【註：這裡指的反向指能量的流向，而非飛輪鏇轉方向】，並在主變速箱的輸出端和引擎動力匯合後，作為推動力傳遞給後軸。整套系統結構簡單緊湊，由寫入SECU(標準ECU)的配套程式進行控制。在外形上，可根據用戶需求，做針對性調整。也就是說可以具有不同的外形選擇！
C，技術難點
眾所周知，對於F1賽車來講每一公斤的質量都是有用的。為了達到儘可能高的能量密度比(註：飛輪動能回收系統的這項指標已經很高)，使系統對賽車的配重影響降至最低，採用飛輪動能回收方案需要將蓄能主體飛輪做的儘可能的小，但這又如何滿足能量存儲指標呢？
FB公司採用的解決方案是提高轉速。目前，他們試製品飛輪轉速已達到64500轉/分，這是一個近乎瘋狂的數字。但此時新問題又出現了，因為高轉速意味著系統會產生巨大的熱量和面臨巨大的風阻損耗。
希爾頓和克羅斯最終決定將飛輪包裝在一個真空盒內部，按照該公司的說法，內部氣壓可達1x10-7帕。這到底是一個怎樣的概念呢？喬恩-希爾頓表示，這相當於一個氣體分子需要運行45KM才能和另外一個相遇。不過想的到還得做得到，將飛輪置身真空盒的確可以解決生熱和風阻損耗的問題，但如何防止軸承在(向飛輪)輸入和輸出動力的過程中，氣密性不被破壞呢？新的難題再次誕生！在現有技術下，電轉換是種可選方案，但能量損失太嚴重。結果這兩位工程師還是找到了解決之道，他們發明了創新的軸密封技術，現已申請專利。