運動エネルギー回収システム

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運動エネルギー回生システム（うんどうエネルギーかいせいシステム、Kinetic Energy-Recovery System）は、ブレーキング時のエネルギーを回収・蓄積し再利用するシステムの総称。自動車レースのフォーミュラ1（F1）において2009年シーズンに導入された。KERS(カーズ)の略称で呼ばれる。

[編集] 概要

近年の原油価格の高騰や、地球温暖化問題に絡んで省エネルギー・エコロジーに関する世間の関心の高まりから、通常の自動車等と比べてもより多くの化石燃料を消費する^[1]モータースポーツに対する風当たりが強まることを恐れた国際自動車連盟（FIA）が、環境保護アピールの一策として導入を発表した。また、2007年シーズンから開発コストの低減を目的に使用するエンジンにホモロゲーションが適用され、シーズン中のアップデートはおろかエンジン開発そのものがほぼ困難となったことに対し、F1に参戦している自動車メーカーの不満が高まったため、新たな技術開発の可能性を提示することで、それらメーカーの不満を抑える目的もあるとされる。

基本構造としては、いわゆる回生ブレーキを導入して電気的にエネルギーを溜める方式と、フライホイールに余剰な運動エネルギーを蓄える方式の2方式が有力とされている。

2009年のF1レギュレーションにおいては、KERSの最大出力は60kW、一周あたり発揮できるエネルギーは最大で400kJと定められており、これを馬力・時間換算すると81.6馬力のパワーアシストを一周につき6.67秒間使える計算になる^[2]。 また『スタートラインを通過して、再度スタートラインに到達するまでを一周とする』という解釈のため、KERSが800kJのエネルギーを貯蔵できれば13.34秒ほぼ連続でKERSを使用することが可能である。(スタートラインの手前6.67秒の時点でKERSを発動、スタートラインを通過する直前にKERSを停止、スタートラインを通過した直後に再度KERSを発動とすることで13.34秒ほぼ連続でKERSの効果を得られる。)特に富士スピードウェイのようなホームストレートが長いサーキットでは最高速に大きく影響を及ぼすと考えられる^[3]。F1関係者の間ではその安全性からKERSの2009年導入開始に対しては賛否両論があったが、予定通りKERSが使われる事になった。ただし、KERSは、義務ではないので使用するかどうかは各チームやドライバーの意思により決定できる。

一時期は2010年から全車搭載義務化との話もあったものの、2010年はチーム間によるKERS不使用でまとまった紳士協定により、使用される予定はない（規則上は使用可能）。

[編集] 問題点

各チームがテストを進めている中で、2008年7月にはヘレス・サーキットにおいてBMWザウバーのメカニックがKERS搭載マシンに触れて感電する事故が起きたり、レッドブル・レーシングのファクトリーでKERSのテスト中に煙と有毒ガスが発生するなど^[4]、KERSの開発中の事故が続出していることから、安全性を疑問視する意見も有り、安全性が確保できるまでKERSの導入を延期すべきだとの意見も出てきている。 またほとんどのKERS搭載チームが採用している電気式のバッテリーシステムの重量は最大で40kg以上に達する事からコーナリングスピードの減少に繋がり、システムの有無による性能差はごく僅かであるのが現状である。更にサーキットによっては非搭載のマシンの方が速いこともあり、タイムアタックにおいての効果は今のところ薄いといえる。
現状ではKERS搭載車がストレートで非搭載車をKERSによるエクストラパワーで追い抜きをしようにも、ストレートの前のコーナーで搭載車が非搭載車よりもコーナリングスピードで負けてしまうためストレートで追い抜くまでに至らないケースが目立つ。むしろ、KERS搭載車が非搭載車の前に立っている時に搭載車が非搭載車にコーナーで追い詰められても、ストレートでKERSのエクストラパワーを使用することによって追い抜きさせないという防御的な使用が効果的となっている。
以上のことから、開幕戦オーストラリアGPでマクラーレン、フェラーリ、ルノーの各2台とBMWザウバーのニック・ハイドフェルドの1台の計7台がKERSを搭載したが、第3戦中国GPではフェラーリとルノーの計4台がKERS搭載を取りやめ^[5][6]、第4戦バーレーンGPでは再び当初の7台がKERSを使用したが^[7]、ヨーロッパラウンド開幕戦となる第5戦スペインGPではBMWザウバーとルノーがKERS非搭載となりマクラーレンとフェラーリの2チーム計4台のみの使用となった。第13戦イタリアGPではルノーも再び搭載してきた。 ウィリアムズはKERSをシーズン中に開発を続けると発表し・フォースインディアの代表ビジェイ・マリヤは、2009年度シーズン中のKERS搭載を明言していたものの、KERSを搭載する事無くシーズンを終えた。

[編集] KERSの改良点

上記の通り、KERSは40kg以上とかなりの重量感があるため、KERSの軽量化又はマシーンそのものの軽量化が求められている。又、安全性にも問題があるため、どのような安全策を講じるかもこれからの課題である。

2009年8月21日現在、KERSは30kgまで軽量化されたが更なる軽量化が求められる。

[編集] 原理

KERSのエネルギー貯蔵システムとしては、バッテリー（電気式）とフライホイール（機械式）の2つが考えられている。

• 電気式 制動時の運動エネルギーでモーター・エンジンを回すことによりバッテリーに蓄え、必要なときにホイールの駆動力として放出する。
• 機械式 ブレーキング時の回転とフライホイールの回転をCVTが調整することによって、エネルギー回生と出力が行われる。

[編集] 脚注

[編集] 関連項目

• フライホイール・バッテリー

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