眼下通过制动器流失的能量越来越多,如何回收利用这些能量,成为了很多汽车工程师的热门研究项目。
【2009赛季的比利时站,合理运用KERS的法拉利在高速的斯帕占尽便宜】
2009赛季的F1赛事,“KERS系统”在测试和正式比赛中都引来了无数话题和争议,而它正是当代能量回收系统的金字塔尖产品。KERS其实就是动能回收系统(Kinetic Energy Recovery Systems)的缩写。在F1之中,KERS主要有两种技术方案,第一种是以雷诺为代表的飞轮动能回收系统,具体工作原理如下:
这种飞轮动能回收的创意其实来源于我们幼年的玩具:回力车。回力车轻轻往后一拉,就会往前产生极高的速度。飞轮动能回收系统原理基于回力车,但它的内部结构更加复杂,而且它是装在时速300公里以上的F1赛车上,因此也遇到了很多技术难题。比如为了不影响赛车的配重,这个系统必须足够轻,但同时又必须能够快速存储和释放能量。工程师的解决方法就是提高飞轮转速(这套系统的飞轮转速已经达到每分钟6万转以上)。而飞轮高速旋转带来的必然是高温,因此必须要把飞轮包装在真空装置中。另外为了抵抗大G值和达到F1的碰撞标准,整套动力回收系统的材料和安装位置都要攻克大量技术难题。
F1中第二种动能回收系统是以宝马为代表的电池-电机能量回收系统。它是从民用的混合动力车的系统中发展而来的,比如本田的IMA系统:
在制动过程中,电动机会自动转化为发电机,将动能转化为电能存储在电池之中,并在下一次需要的时候释放出来。这种系统的瓶颈是电池。由于传统民用车搭载的镍氢蓄电池能量密度和功率密度低,很多F1车队尝试使用效率更高的锂电池存储,但是锂电池对于电压和温度极其敏感,红牛和索伯都曾在试车时发生电池起火事件。
在F1赛车上的动力回收系统,为了追求最低重量和最高的输出功率(这两种KERS系统都可以达到FIA规定上限的60KW输出功率),都采用了极其昂贵的材料而且几乎不计寿命,但是KERS系统在这项世界上最高水平汽车运动上的运用,无疑将为民用车上普及能量回收系统起到促进作用。事实上早已有不少汽车厂家在其生产的民用车上配备了能量回收系统。