浅析KERS系统重回一级方程式.doc

对于2010赛季的F1（一级方程式）车坛来说，迈凯轮首创的失速尾翼（F-duct）『 解读F1失速尾翼：灰色地带的制胜法宝？』无疑是争取好成绩的重要法宝之一。然而出于成本和安全方面的考虑，FOTA（F1车队协会）通过投票，决定从2011年起禁用失速尾翼。 ????另一方面，为了提高能效利用，进一步鼓励超车，KERS（动能回收）系统将在2011赛季回归F1。这个大杀器的出现，势必带来新一轮的激烈较量。下面，我们将浅析FIA（国际汽联）大力推行KERS系统的初衷，解读其在施行中遇到的问题及应对方案，并列举KERS系统在民用性能车中的应用成果。 引入KERS是大势所趋 ??? KERS的全称是Kinetic Energy Recovery System，译为动能回收系统。其基础原理是：通过技术手段将车身制动能量存储起来，并在赛车加速过程中将其作为辅助动力释放利用！虽然迈凯轮早在1996年就开发过类似技术，但其真正推行还是在2009赛季。 意大利Magneti Marelli公司的KERS系统 ??? KERS的应用可谓大势所趋，因为只有处理好产业发展与能源环保之间的矛盾，汽车工业才有未来，而推行高效率的环保技术势在必行。时下，各大汽车厂商已基本形成了默认的发展思路：先从混合动力入手，然后向纯电动或氢动力过渡。F1作为以高科技著称、位居金子塔尖的汽车运动，如果无视这一社会趋势，必将面临被涛汰的危险。 意大利Magneti Marelli公司的KERS控制单元 ??? F1的技术发展现状是：2.4升V8引擎的百公里油耗高达49公斤；19000转的极限转速对于民用引擎没有参考意义；建设一个1:1的风洞至少需要5000万欧元，运转成本更是不计其数；而一站一改的空气动力学套件实用价值几乎是零……随着能源和环境问题的加剧，F1开始与社会发展方向背道而驰。 ??? F1曾被称为汽车工业的试验田、民用车先进技术的发源地，如今它的这项功能已越来越弱。在这种情况下，改革势在必行而且刻不容缓，因为人们对大幅浪费能源、危害环境的运动只会嗤之以鼻。KERS正是F1顺应社会趋势，保持先进性迈出的第一步。 昙花一现后卷土重来 ??? FIA（国际汽联）大力推行的KERS，在2009赛季成了众车队和车手最为头疼的问题。其在实际实施过程中却遭遇了种种问题，最终经FOTA投票表决，KERS在2010赛季被废除。时隔一年，由于研发方面取得的突破，FOTA决定在2011赛季让KERS回归。 ??? 2009赛季的规则中规定，KERS的最大输出功率为60千瓦，相当于引擎最大功率的1/10。据推算，使用KERS可以让单圈成绩提高0.4秒，但同时KERS带来的问题也显而易见。 迈凯轮维修站内的KERS高压警示装置 ??? 首先，KERS与光头胎存在技术冲突，赛车配重受到严重影响。F1轮胎取消四条凹槽后回归光头胎，但是前后轮胎的尺寸没有改变（2009年前胎的尺寸为270/55 R13）。这意味着尺寸更窄的前胎抓地力增量多于后胎，会带来更多的转向过度。因此赛车在设计时需要将重量分配前移，可是KERS系统偏偏使得车辆后部重量增加。 KERS电池着火 ??? 其次，KERS系统装备的高密度锂离子电池组对温度极其敏感，工作温度必须保持在25至40摄氏度之间，否则极可能出现自燃和爆炸的危险。为此，赛车不得不再配备单独的冷却系统，而这些多余的重量势必会影响到赛车的配重，令车辆的操控变得更加困难。 ?KERS系统测试时，发生电击事件的画面（图片来源：新浪F1） ??? 此外，KERS还产生了高昂的研发费用，迈凯轮、 法拉利等车队在该系统上的投入均是千万级的。迈凯轮向美国A123公司采购的锂离子电池，每块单价就高达7万欧元。KERS带来的其他问题还包括安全性和可靠性等，因此其带来的优势就显得非常有限，在有些赛车上甚至是弊大于利。这正是09赛季只有 法拉利和迈凯轮两支车队坚持使用到最后的原因。 ??? 在意识到KERS系统的引入存在诸多问题后，各方都开始积极着手解决。为了改善赛车平衡问题，普利司通将2010款F1轮胎的前胎宽度缩减了25mm，前胎从270mm减至了245mm，这样让抓地力更加平衡。由于KERS系统的自重在25公斤以上，因此在2010年的F1规则中，赛车的重量下限从605公斤提高到620公斤，2011年将再次提高至640公斤。这无疑给了身材高大的车手以喘息之机，他们不用再辛苦减肥，为赛车配重腾出更多空间。另外，F1车队已经在KERS的使用成本控制方面取得突破， 法拉利和 雷诺提出的方案能够提供成本不超过100万欧元的KERS。相比此前各自投入的逾千万欧元的研发资金，车队现在已经突破了KERS系统的成本障碍。 KERS与性能车新思路 ??? 在F1车队中，