推 u1302094:PH的意思：「用了比沒用更糟糕。」（擅自作結論XDDD） 11/07 15:48
※ 編輯: Aurona 來自: 122.121.236.68 (11/07 15:51)
推 wadel:不好意思可以請問KERS是什麼嗎? 11/07 15:58
→ wadel:是混合動力嗎? 11/07 15:58
推 ShowMing1218:KERS(Kinetic Energy Recovery Systems)動能回收系統 11/07 16:01
推 ShowMing1218:應該是說把浪費掉的動力回收再利用 算是節能科技運用 11/07 16:04
推 haoto:Williams選用飛輪式的KERS 不像電池可以隨便擺 看來麻煩大了 11/07 16:27
推 SuperAguri:Renault : 其實 04 年我們已經使用 KERS 來發車了 (誤) 11/07 18:47
→ gerrit:不是要減少研發經費 怎麼又搞一堆有的沒的? 11/07 18:53
推 pow:減少研發經費原本就只是一個幌子..... 11/07 20:08
→ ShowMing1218:F1向來就是以高科技著稱 引進KERS也是為了順應潮流吧 11/07 21:17
推 festi:看不懂為什麼換光頭胎後前輪接觸面積會變大，抓地會變好? 11/07 21:37
→ festi:不好意思，能有人解答我的疑問嗎? 11/07 21:38
推 wildcat:有溝紋的輪胎與地面接觸面積比光頭胎(無溝紋)小 11/07 21:49
推 wildcat:因為溝紋不會觸碰到地面 11/07 21:49
推 festi:感謝板大，對不起我問的不精確... 11/07 23:10
→ festi:我想問這篇中，為什麼改光頭胎後前輪會比後輪的接觸面積大? 11/07 23:12
→ Lipatti:我覺得這個還沒成熟的技術 遲早用"KERS"的車隊會有"curse" 11/07 23:21
→ tonyatta:curse? cures? 解藥? 11/07 23:57
→ ShowMing1218:L大應該是說用KERS可能會帶賽... XD 11/08 00:10
推 alpha1511:因為溝紋一樣寬，前胎卻較窄，因此佔前胎面積比例較大 11/08 02:02
推 festi:經樓上跟板大的解釋，加上找車體照片來看，豁然開朗!感謝! 11/08 16:14
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作者: tonyatta (湯尼阿塔.TF108) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] KERS和光頭胎存在技術衝突
時間: Fri Nov 7 23:56:32 2008
全文吃光
關於這個KERS的問題 身為電機人 又想往車輛跑的小咖我
鑒於一陣子來都沒有產出什麼建設性的文章 生活又悶 在這邊分享KERS的相關技術
如果有機械 電機 材料 電力等等的先進們 還請補遺
K E R S
動態 能量 回收 系統
基本上，一台車輛如果要行進一段距離，最簡單的能量計算公式將會是
E = F(力量)* L(距離) {感謝指正}
如果算上時間 P(功率)=F * V(速度)
不過這些前提都是等速運動，而其中加減速都沒差異
問題是： 汽油是能量 => 提供汽車移動 而煞車則是將動能透過夾碟子(碟煞)釋放成熱能
所以如果頻繁的加減速將導致需要更多的能量。
因此常常說要省油就不能重踩油門，不過那是對於市售車。
賽車的引擎要比市售車要強力得多，對市售車來說，是降低能量消耗=>省油
對於賽車來說，確實也是省油，但另一方面則是，當引擎+(另一個驅動來源 ex馬達)
兩者相加的輸出功率可以大於單一引擎輸出。這樣就是比較有Power了[這就是主要貢獻]
而兩種方案 馬達+電池 or 飛輪
飛輪我比較不熟！畢竟他等於只是將輪胎的旋轉動能，回傳到一個很重的飛輪上面。因此
需要一個機械空間，而且飛輪有他物理上的能量限制,加上軸承有阻力，所以會被軸承消
耗掉，基本上它的能量密度算是比較低的，但他在車輛總POWER輸出上，有什麼貢獻就看
有沒有機械魔人解說了。
(飛輪的轉動慣量I 還有你的軸承轉速w 0.5*I*w^2)
如同市售的Hybrid Car, 馬達+電池方案的好處是，馬達的輸出功率將直接與引擎輸出
加上去，等於在你電池可以提供的功率範圍內，你的總POWER UP!!!
而我這邊估計賽車應該不會使用電池，會採用UltraCapacity，因為電池有他充電速率
的限制，雖然電池的能量密度高，充放電的速度卻有限制，等同於提供的功率可能不是
受到馬達限制，而是受到電池限制。
而超級電容UltraCap則可以快充快放，問題是，做為交換，充電容量與能量密度就低很
多了。
在這邊比較一下
Type FlyWheel Motor(Batter) Motor(UltraCap)
能量儲存 輪胎機械->飛輪機械 機械->電能 機械->電能
能量密度 低 高 低
[同樣一公斤 所儲存的能量]
輸出功率 幾乎是高 受限於電池OR馬達
回收功率 全(端看機械) 受限於馬達OR電池
而這邊解釋一下，為何會有電池或馬達的限制。
如果我們手上有200V的電池與電容
A可以瞬間放電100A B只能瞬間放電50A 電容可500A
而我們有馬達是50kw 30kw 15kw
如果我們用 A(200*100=20kw)電池 加上15kw的馬達 最大功率將會是15kw
而換用500A的電容(500A*200V=100kw) 其中的限制就是馬達的15kw了
至於電池與電容在馬達可以用多久，關係到他的容量。
如果A配15kw的馬達，小電池下可能可以用個幾分鐘，加速時多15kw，但是煞車時回收功
率也是15kw。
而電容配上50kw的馬達就可以超級power，而且回收的時候也可以回收50kw，但是加速能
用的時間大概只有幾秒。
以上大概是概略性的解說，因為賽車幾乎不需要多大的能量儲存，反正幾乎都是這個彎
的剎車，所得到的能量，下個直線就給他用掉，不大可能聚氣一整場，就為了最後一個
直線，這樣就要一個大馬達，大電池，很重的呀！
所以車隊的難題A:電池?電容?+馬達？ 功率要選多少？ 機械又該如何設計
接下來跟新聞比較有相關，新聞說KERS將被擺在後面，基本上很合理
F1單倉賽車的前段幾乎沒什麼空間，要放上馬達時在是太難了，這樣可能有個"槌頭鼻"
嚴重破壞空氣動力，而且後軸的是驅動輪，直接放馬達也頗合理。
而我們從車輛的動態也知道，剎車力到幾乎都是前輪提供的！開車騎車踩下煞車，都會有
頭往下沉的感覺，表示重量轉移到前輪了，摩擦力=正向力*摩擦係數
前輪正向力up，所以剎車力量多數在前輪，而KERS放後面表示只能回收40%-的能量。
更糟糕的來了，車輛動態，假設後輪打滑，那就開始SPIN了，而KERS放在後面，等於如果
控制策略沒搞好，很有機會把後輪搞到接近鎖死而過度oversteer!!那就是災難呀！
不過麻煩的是，FIA規定只能有一組馬達，不然我心目中最好的配置將會是後軸引擎，
前輪有兩個輪內馬達，這樣有四個輪子的驅動能力，也可以回收到將近70%前輪的剎車，
問題是輪內馬達一放，Unsprung的重量大增(簧下重量還是簧上重量)，懸吊得重新設計
呀！
至於輪胎抓地力問題，就有請其他機械狂人來吧！
--
電機->宅,機械->狂?? 雖然這樣說話很好玩 但是貼標籤的感覺怪怪的 orz
上面有點語無倫次，如果有人願意排版整理那就感謝了！
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Practice Makes Perfect.
Panasonic Toyota Racing Team
11-Jarno Trulli 12-Timo Glock
http://blog.pixnet.net/tonyatta
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推 corlos:囧 End 11/07 23:57
推 ShowMing1218:詳細推 11/08 00:08
推 eddie2570922:認真推 11/08 00:09
推 j0a8c2k1:看不懂推 11/08 00:15
推 MattMeng:威 11/08 00:15
推 emporio1947:討厭彈簧推，彈簧是念土木結構的惡夢啊！ 11/08 00:23
推 joumay:專業推!! <= 不這樣推人家就知道我們看不懂了...... 11/08 00:26
推 ePaper:看不懂推... 11/08 00:28
推 henryshih:看不懂推~~~~ 11/08 00:29
推 kingha:看不懂推 11/08 00:35
推 PPisMy:看不懂推 11/08 00:46
推 ayumi09:看不懂推 orz 11/08 00:54
推 nsysufish:只能說你很厲害....不過在下也是看不懂.....推 11/08 01:00
推 asdf76126:兩者相加功率不ㄧ定會比較大....好比50度的水加50度的水 11/08 01:04
推 Raikkonenn:Hybrid 還沒辦法做到將兩種動力源在最大輸出時相加... 11/08 01:19
→ Raikkonenn:不是一加一就一定等於二倍...又飛輪最主要的功用為平衡 11/08 01:21
→ Raikkonenn:引擎動力，有些競賽車輛會選擇輕量化飛輪，其主要為較 11/08 01:22
→ Raikkonenn:容易拉高轉速...但在低速時則引擎震動會相當大... 11/08 01:24
→ Raikkonenn:市售車之HYBRID SYSTEM中若是其中一種動力源為ICE... 11/08 01:28
→ Raikkonenn:會盡量選擇較省油之引擎(Atkinson Cycle、HCCI...) 11/08 01:30
→ Raikkonenn:以盡量不消耗燃油為目的...若是想追求大動力則ICE不見 11/08 01:32
→ Raikkonenn:得會輸給Hybrid...小弟個人之淺見...看看就好 11/08 01:34
→ tonyatta:的確不是1+1=2 但如何讓他接近2 就是工程問題了 11/08 01:36
推 Raikkonenn:小弟在前些日子參加了一個研討會...會中一位GM工程師 11/08 01:40
→ Raikkonenn:提到...ICE在最你所想要的最佳輸出時，馬達不見得會是 11/08 01:42
→ Raikkonenn:是你所想要的最佳輸出，所以往往只能取一平衡點... 11/08 01:43
→ Raikkonenn:不過話又說回來豐田還真是屌翻了...GM把整台Prius光光. 11/08 01:45
→ Raikkonenn:所得到的結論是...簡單又好用的關鍵零組件大都已經被 11/08 01:46
→ Raikkonenn:豐田所申請的專利綁死了... 11/08 01:47
推 tomofan:看不懂但原PO好厲害推~~~~ (優質好文長知識呀~) 11/08 02:25
推 skiOMG:邊看文邊作筆記，好嘉在略懂.不整理會看不懂(俺是唸生物的 11/08 02:29
推 WellyT:推一個 真專業!!! 11/08 02:50
→ tonyatta:豐田光Prius就生出將近500+的專利 其他人要做 11/08 08:33
→ tonyatta:Parallel-Series Hybrid幾乎快被卡死 11/08 08:33
→ tonyatta:所以很多廠商都直接改攻電動車 11/08 08:34
→ tonyatta:但是依照馬達的扭力轉速曲線 挑得正確 低速可以彌補引擎 11/08 08:36
→ tonyatta:但是嘴巴再怎麼說也是Generally.. 工程都是個別case.. 11/08 08:36
推 diadia:哇 以後是不是大家都會像瑪琍賽車一樣 一直蛇行噴射呀?! 11/08 09:02
→ tonyatta:想了一下 這篇文章要專不專 要淺不淺的 11/08 09:12
推 SatanClan:認真推。 11/08 11:14
推 brokenleg:很有趣 推一個 11/08 11:23
推 mryeh:推你這篇! 平平是電機人我懂的比你少很多= = 11/08 11:24
推 bjorn607:馬達放後面 一方面屁股變重了 煞車比重多了 也許再針對 11/08 11:36
→ bjorn607:懸掛和空力套件設計 可以將衝突減低？ 11/08 11:38
→ tonyatta:KERS放後面等於有一份等同KERS重量的壓艙重量與空間放上 11/08 11:39
→ tonyatta:車隊要設計到以前 得要放上其他的東西抵消 或大改 11/08 11:40
推 LucaBadoer:推一下~專業的東西果然還是需要科班出身的來講~ 11/08 12:34
推 ShowMing1218:要深不深要淺不淺就可謂深入淺出阿 相當的好阿 11/08 12:44
→ tonyatta:但是我看起來就向潛艇上上下下的.. 寫出東西還差很多 11/08 12:57
推 kyphosis:不好意思挑個錯誤，應該是 能量(E)=力量(F)x行走距離(L) 11/08 13:08
→ kyphosis:功率(P)=力量(F)x速度(V) 11/08 13:11
推 garlicidiot:解說詳細推 11/08 13:44
※ 編輯: tonyatta 來自: 140.112.20.23 (11/08 14:23)
→ tonyatta:果然那個時候腦袋不清楚 ma還有FL搞混了 11/08 14:24
推 e46m3s15:看不懂<囧 還是要推!!!!!!! 11/08 18:54
推 RonDennis:金價跨無 推~ 11/10 15:09
推 PhyEng:推一下 不過 E,P兩式應該是"等加速度"為前提(也就是F為定值 11/10 20:10
→ PhyEng:但是Ｆ非定值也可利用積分去算出來E和P 11/10 20:12
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作者: tifiosi (new) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] KERS和光頭胎存在技術衝突
時間: Sat Nov 8 12:53:01 2008
如果是我，我會把一顆馬達放鼻子
然後拉傳動軸出來推前輪
第一是文中所講，前後輪都取消掉溝槽之後，跟過去相比，前輪抓地力增加的比例比較大
F1本來就是配重都集中在後方的賽車，這樣一改的話會有偏轉向過度的狀況產生
第二是馬達的重量可以當慣性阻尼用，穩定車頭。
這樣在騎上路緣石的時候安定性會比較好
東西再往後塞只會讓轉向過度的特性更惡化
第三是出彎的時候，兩顆前輪有驅動力是很有利的。
特別是要是有隊伍魔改出扭力分配，這樣賽車就只要叫猴子來開就好了
其實不見頭又大會比較有利，因為他們的動力分配技術都是基於CVT的
本田也不會，因為他們的是輪殼一體式跟飛輪一體式的馬達
日產還比較有機會，上述的配置方式跟他們的e-4WD基本上概念相同
不過日產沒參加F1
而且KERS也規定馬達要放後面
這樣只有讚而已啦
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◆ From: 125.232.3.41
→ tonyatta:本田的IMA似乎沒繼續用了 Insight全系列停止 11/08 12:58
→ tonyatta:因為那個薄薄的15cm馬達 主要是輔助用的 省油Prius全面 11/08 12:59
→ tonyatta:但是卻也創造了一個簡單 便宜 負擔得起的Insight 11/08 12:59
→ tonyatta:更正 insightI到06 二代2010似乎還是IMA 所以IMA目前沒有 11/08 13:03
→ shdai:按照規則 F1應該只能以後輪傳動吧?! 11/08 19:27
推 meimeidog:看到猴子,還以為是叫ROSSI來呢~_~ 11/09 19:14
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作者: PhyEng (今勾標) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] KERS和光頭胎存在技術衝突
時間: Mon Nov 10 21:16:23 2008
※ 引述《tonyatta (湯尼阿塔.TF108)》之銘言：
: 而兩種方案 馬達+電池 or 飛輪
: 飛輪我比較不熟！畢竟他等於只是將輪胎的旋轉動能，回傳到一個很重的飛輪上面。因此
: 需要一個機械空間，而且飛輪有他物理上的能量限制,加上軸承有阻力，所以會被軸承消
: 耗掉，基本上它的能量密度算是比較低的，但他在車輛總POWER輸出上，有什麼貢獻就看
: 有沒有機械魔人解說了。
: (飛輪的轉動慣量I 還有你的軸承轉速w 0.5*I*w^2)
在這裡覺得怪怪
首先有關於輪胎大致上可以分成兩種能量
1.行進時（無論加減速）：都會有轉動動能
2.煞車時︰因為摩擦力消耗輪胎的轉動動能，而消耗掉的能量會轉換成熱能
因此想藉由輪胎上得到多餘的能量，在第一點已經不太可能（畢竟只會讓車速降低）
而第二點就牽扯到熱能要如何轉換成動能，在設計上太困難
所以我稍微搜尋了一下找到這網站的解說
http://sports.sina.com.cn/f1/2008-07-28/00173812280.shtml
因為這網站是簡體，我就稍微大略的解說，想進一步了解可以看網頁的說明
簡單的說，他是利用車子在煞車時引擎不需要提供任何的動力給車子
但是引擎不會因此而停止運轉，此時就會有能量的浪費
這時就利用一套變速系統連結到一般車上的變速箱
將引擎的轉動能量傳遞到飛輪上以儲存能量
而當需要利用到此能量時在反向操作以達到我們需要的額外加速
有錯請指教^^!
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◆ From: 140.113.28.166
→ tonyatta:我的想法是 如果我有一個超級理想變速箱 可以用輪胎能量 11/11 00:00
→ tonyatta:用來加速 透過變速箱後相對較慢的飛輪 11/11 00:00
→ tonyatta:這樣可以減少煞車在輪胎上的減轉速力矩 11/11 00:01
→ tonyatta:這樣的話就避免再從自身的燃油獲取能量 11/11 00:03
→ tonyatta:也符合 "由自身剎車能量回收"的目的 11/11 00:04
推 df140:不如想成是煞車外的一種制動裝置就比較清楚了 11/11 10:58
→ df140:只不過它能轉移制動動能在加速時成為加速動能 11/11 11:00
→ tonyatta:CORRECT!! 11/11 12:40
→ PhyEng:恩恩 有道理 這也是一個方法 11/11 15:38
推 Yanten:我以為會用磁的效應來回收能量哩...將輪胎內裝有磁性牒盤 11/12 08:00
→ Yanten:然後煞車時 另一組牒盤開始產生磁場將動能轉為磁能又可煞車 11/12 08:01
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作者: ultimachen (Ultima) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] KERS和光頭胎存在技術衝突
時間: Tue Nov 18 14:06:42 2008
分享一下飛輪系統的部分，大部分資料都是由wiki上看來的
所謂飛輪就是把能量存在一個快速旋轉的碟盤上
好處是不受溫度影響、沒有記憶效應，簡單說就是電池的缺點它都沒有
壞處是碟盤的強度及陀螺儀效應，而陀螺儀效應會造成車子難以轉向
不過這跟碟盤轉動的方向有關，適當設計的話不見得是個缺點
反而可以增加車子的穩定度
以下是最先發表給F1 2009用的KERS: Flybrid system
http://www.flybridsystems.com/Technology.html
大部分報導的規格都是從這個系統來的
總重24kg，最大輸出功率60kw，體積 13公升，轉速可達60000RPM
工作原理是充能時用傳動帶動飛輪，放能時用飛輪帶動傳動
靠的是CVT系統(continuously variable transmission)
改變CVT的比例便可決定充能或放能
吊詭的是，這個系統會省油嗎??
會不會看到車手在進彎時猛踩油門幫KERS充能，一出彎馬上用....
--
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◆ From: 140.113.169.50
推 wolfgangc:使用次數限制或耐久度 配重 慣性 輪胎壽命等 應會考量到 11/18 14:22
推 pohsienwu:以後不叫退檔補油...叫退檔充電XD~ 11/18 17:14
推 chrisdar:進彎換成彎道模式充能 出彎換成氣流模式放能當boost? 11/18 17:40
推 shdai:KERS要回收動能 不是直接連結到輪軸嗎 引擎拉轉只要車速沒 11/18 18:18
→ shdai:提高 就不能把額外的能量給KERS 應該是這樣才對吧?! 11/18 18:18
推 shdai:啊我在寫什麼...回文好了 11/18 18:21
推 windless1222:這應該就是惰輪應用吧...以前那種拉發條的陀螺 11/18 23:36
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作者: shdai (shdai) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] KERS和光頭胎存在技術衝突
時間: Tue Nov 18 18:30:28 2008
※ 引述《ultimachen (Ultima)》之銘言：
: 分享一下飛輪系統的部分，大部分資料都是由wiki上看來的
: 所謂飛輪就是把能量存在一個快速旋轉的碟盤上
: 好處是不受溫度影響、沒有記憶效應，簡單說就是電池的缺點它都沒有
: 壞處是碟盤的強度及陀螺儀效應，而陀螺儀效應會造成車子難以轉向
: 不過這跟碟盤轉動的方向有關，適當設計的話不見得是個缺點
: 反而可以增加車子的穩定度
: 以下是最先發表給F1 2009用的KERS: Flybrid system
: http://www.flybridsystems.com/Technology.html
: 大部分報導的規格都是從這個系統來的
: 總重24kg，最大輸出功率60kw，體積 13公升，轉速可達60000RPM
: 工作原理是充能時用傳動帶動飛輪，放能時用飛輪帶動傳動
: 靠的是CVT系統(continuously variable transmission)
: 改變CVT的比例便可決定充能或放能
: 吊詭的是，這個系統會省油嗎??
: 會不會看到車手在進彎時猛踩油門幫KERS充能，一出彎馬上用....
感謝u大提供的網址
小弟對於最後兩行有不同的看法
KERS只有踩剎車時才作用
把車子的動能轉換為飛輪的動能儲存起來
車輛加速時再釋放出來
也就是說 KERS有某種設計
使它在踩剎車時才會啟動
應該沒辦法邊煞車邊猛踩油門 (不是在空檔)
而且進彎時剎車已經放掉 猛踩油門應該也沒辦法讓KERS動作才對
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◆ From: 94.192.106.2
推 Solzeta:應該說KERS就是煞車系統吧 11/18 21:04
推 as0:應該說是兩者連動 11/18 21:40