來自賽車場的科技-KERS動能回收系統

2017-10-27 16:17:39

直線加速更有力

KERS是Kinetic Energy Recovery System的縮寫,翻譯成中文就是動能回收系統,這套系統目前在許多油電混合車上都可看到類似的設計,可將煞車時的動能回收轉為電能,並且在需要強大動力時,提供引擎額外的輔助動力,可獲得不錯的燃油經濟性,這套系統在F1賽車上則是於2009年開始實施,目的在改善普羅大眾對於F1的高噪音、高污染等印象,希望藉此響應節能環保的潮流與發展趨勢,且KERS還可提高直線加速性能,目前許多F1車隊都有採用。

KERS動能回收系統,主要分成油電混合式電能回收系統與飛輪式動能回收系統,圖中為後者系統的簡單配置圖,主要的優勢在於製造成本低、動能轉換效率高、結構緊緻簡單、體積重量小、工作溫度範圍廣、安全性高且使用壽命長。

目前已知的KERS系統分成兩種,油電混合式電能回收系統與飛輪式動能回收系統,以下簡單就兩種系統優劣做一比較。電能回收系統的優勢,在於民用Hybrid油電混合車已行之多年,相關技術發展成熟;加上電動機強大即時的扭力輸出,使系統能量釋放可得到有效控制。其劣勢相對於飛輪式動能回收系統而言,主要因素是系統體積與重量過重,除了電動機與電池之外,另外亦搭配電池與超級電容器模組。而電池系統的經濟效益與能量轉換比,在現行已開發的套件中性能皆不如飛輪系統,再加上賽車若是採用鋰離子電池,在電池本身的安全性(鋰金屬活性大,易受外部環境影響而發生電池短路導致意外發生)、耐高溫性能以及高電壓帶給F1賽車帶來的影響,使得系統需要克服的技術不易取得突破。

 

      至於飛輪式動能回收系統,是在既有汽車工藝技術基礎上,針對體積重量予以精進並研發出最佳化的配置方式。其主要的優勢在於製造成本低、動能轉換效率高、結構緊緻簡單、體積重量小、工作溫度範圍廣、安全性高且使用壽命長。較明顯的劣勢在於扭力輸出與能量儲存的部分受限較多,未來性能提昇的空間有限。

KERS目前也應用於電動渦輪增壓器的範疇上,可利用回收的電力,加快渦輪增壓器的轉動速度,使渦輪遲滯現象有小減輕,是KERS的延伸用法。

目前許多高性能跑車上也採用KERS系統,圖為LaFerrari的動力系統。

 

  

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