F1能量回收系統(tǒng)

1、挑戰(zhàn)油電混動機械飛輪式KERS動能回收系統(tǒng)解析作為“混合動力”技術(shù)流派的一個分支，脫身于F1技術(shù)的機械飛輪式KERS系統(tǒng)似乎迎來了發(fā)展的春天，在瑞典能源局的657萬克朗的巨額贊助扶持下，這個新一代動能回收技術(shù)前景一派光明。那么這種機械式KERS動能回收系統(tǒng)，究竟怎樣運作的呢？版權(quán)聲明：本文版權(quán)為網(wǎng)易汽車所有，轉(zhuǎn)載請注明出處。網(wǎng)易汽車7月15日報道作為汽車最前沿技術(shù)的演練場F1方程式賽車一直備受關(guān)注，廣大車主、車迷們當中也不乏F1的忠實粉絲，隨著F1方程式賽車在中國的家喻戶曉，電視解說中一些對于賽車新技術(shù)的新名詞也成了大家熱議的話題。雖說F1方程式賽車是一項不計成本的追求速度的競賽項目，但是在重

2、重壓力下，近些年來也有著不少“環(huán)保舉措”，最明顯的就是發(fā)動機缸數(shù)越來越少、排量越來越小，同時還要保持動力性能不受影響。在既要環(huán)保又要動力的雙重壓力下，“KERS”技術(shù)作為F1最先應用的“混合動力”技術(shù)，也在電視轉(zhuǎn)播中幾乎成了提及率最高的詞匯之一。但是千萬不要認為，KERS技術(shù)距離現(xiàn)實就非常遙遠，這不，近日沃爾沃成功的將F1上的KERS技術(shù)應用在了量產(chǎn)車型上，值得一提的是，技術(shù)合作方正是同時為F1車隊提供技術(shù)支持的公司。飛輪式KERS本體通過與Torotrak與FlybridSystem公司通力合作，沃爾沃聲稱，已經(jīng)能利用此技術(shù)，實現(xiàn)油耗降低20%，同時普通4缸發(fā)動機更能獲得媲美6缸發(fā)動機的加速

3、感。說到這里，可能有人會問，這不就是動能回收+混合動力嗎？其實這KERS系統(tǒng)可以界定為混合動力技術(shù)，但是沃爾沃與F1所使用的這套KERS系統(tǒng)卻是基于機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，并不同于以往的通過制動卡鉗處回收制動時的動能?！皺C械”二字，意味著什么呢？相比較復雜的電子能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)來說，“機械”就意味著更可靠、更廉價、更易普及，當然也意味著結(jié)構(gòu)偏臃腫在瑞典能源局的657萬克朗的巨額贊助扶持下，這個新一代動能回收技術(shù)前景一派光明。那么這種機械式KERS動能回收系統(tǒng)，究竟怎樣運作的呢？60000rpm這套KERS系統(tǒng)放置在后軸上，慣性飛輪是其最明顯的特征。在減速過程中，制動力能夠令飛輪高速旋轉(zhuǎn)，甚至達到60000

4、rpm的超高速！60000rpm轉(zhuǎn)速是一個什么概念？簡單理解，某些發(fā)動機的極限轉(zhuǎn)速也就是6000rpm上下，再乘以10倍呢？因此制動回收的能量迅速轉(zhuǎn)化成飛輪的慣性動能，當車子開始繼續(xù)加速前進時，飛輪的慣性又能通過特殊設計的傳動機構(gòu)傳回車輪，這樣就形成了動能回收和釋放的完整循環(huán)。飛輪外殼FLYWHEELKERSFLYWHEELMODULE真空飛輪碳纖維本體鋼制輪轂現(xiàn)如今先進的ECU技術(shù)可以輕易令發(fā)動機可以在制動時熄火，在需要時重新點火介入，而飛輪儲存的慣性動能也能夠在需要時同發(fā)動機動力聯(lián)合釋放，或者保留到巡航速度下再持續(xù)的釋放。按照歐洲最新的汽車監(jiān)測工況設計，有了KERS系統(tǒng)之后，相同的工況下，

5、發(fā)動機工作時間能夠減少近一半的時間，這也就意味著發(fā)動機能夠大幅減少油耗。大家有沒有注意到，飛輪KERS系統(tǒng)并不需要以往混合動力車型往往依賴的碩大笨重的電池組？正因為慣性飛輪只能在制動的片刻回收能量，那么飛輪收集能量的過程將是非常有限的，飛輪KERS技術(shù)的挑戰(zhàn)就在于如何有效地管理好日常行駛中不斷重復的走走停停，充分利用好這些高間歇性但持久發(fā)生的制動。換句話說，制動越多，就越省油，這與普通油電混合動力車的外部特性相仿。高轉(zhuǎn)速飛輪儲存的能量如果集中釋放，大概能夠為動力系統(tǒng)提供額外的80馬力瞬時功率，這幾乎已經(jīng)相當于增加了一臺1.2L左右的普通汽油機了。因此有了飛輪KERS系統(tǒng)的車在加速性能上往往都非

6、常突出，這也是F1方程式賽車對KERS系統(tǒng)鐘愛有加的原因之一。碳纖維是輕量與緊湊的解決之道既然提到是慣性飛輪，我們小時候可能都見過那種慣性小車，在地上反復蹭幾下車輪，輪子就能高速旋轉(zhuǎn)，這時將小車放在地上，小車就會嗖的一聲跑出去好遠。筆者更是曾經(jīng)為了探究小車加速的原理，拆掉了許多心愛的玩具。這類玩具往往是借助巨大的金屬飛輪，非常厚重，幾乎占據(jù)了玩具自重的90%以上，才能儲存足夠多的動能。飛輪KERS系統(tǒng)的原理大同小異，只是實現(xiàn)起來不可能用那樣不切實際的做法，畢竟在乘用車上，保證足夠的輕量化與小型化，才可能讓這種技術(shù)得到普及應用。借助先進的材料科技，相同的原理完全可以通過碳纖維材料的應用去實現(xiàn)。沃

7、爾沃的飛輪KERS系統(tǒng)使用的碳纖維飛輪重量只有6kg，直徑20cm。如此緊湊的體積和輕巧的身段，也足以說明為什么需要60000rpm的超高轉(zhuǎn)速才能積蓄足夠多能量。同時為了降低飛輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的空氣摩擦阻力，飛輪又被套在一個真空容器中，真是煞費苦心。工程師設計了一s環(huán)型牽引機構(gòu)與行星齒輪組結(jié)構(gòu)搞崖了比的問題,這其實-WCVTiTwi局部CVT傳動的應用說完了動力的儲存原理，動力的儲存和釋放又是怎樣演繹的呢？通過前面的介紹我們已經(jīng)知道，飛輪的超高轉(zhuǎn)速顯然與車輪轉(zhuǎn)速不是一個量級的，無論是誰驅(qū)動誰，都需要一個超大速比的變速機構(gòu)才行。在現(xiàn)有的汽車結(jié)構(gòu)上找變速機構(gòu)簡直是太容易了，因此工程師設計了一套環(huán)型

8、牽引機構(gòu)與行星齒輪組結(jié)構(gòu)搞定了超大速比的問題，這其實是一套CVT無極變速傳動系統(tǒng)，但是卻不同于我們傳統(tǒng)意義上所理解的鋼帶式CVT變速器。總之，結(jié)果就是這套CVT傳動系統(tǒng)讓低速的車輪可以驅(qū)動超高速飛輪儲存慣性能量，也能夠在需要的時候，從慣性飛輪中輸出能量到驅(qū)動輪上。dT模塊實現(xiàn)超高速比傳動觸模塊繪高轉(zhuǎn)速60000rpmFLYWHEELKERSSY&TSMLftyOtlT輸出齒輪組I?T呂牙FLYWHEELKERSCOMPONENTDETAILS試樓夬最高轉(zhuǎn)速60000rpm后軸g區(qū)動鈾液壓管路輸出齒輪組cvrm塊實現(xiàn)超高速比傳動整個過程由一套啟動離合器與齒輪組負責動能回收過程與釋放過程的適時切換。這樣以來，一套幾乎完全由傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)組成的飛輪KERS動能回收系統(tǒng)，僅用齒輪組、碳纖維飛輪、少量電控