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運動うんどうエネルギー回生かいせいシステム

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』
（KERSから転送てんそう）

運動うんどうエネルギー回生かいせいシステム（うんどうエネルギーかいせいシステム、Kinetic Energy-Recovery System）は、ブレーキング時じのエネルギーを回収かいしゅう・貯蔵ちょぞうし、加速かそく時じに再さい利用りようするシステムの総称そうしょう。自動車じどうしゃレースのフォーミュラ1（F1）において2009年ねんシーズンに導入どうにゅうされ、2010年ねん以降いこうはスポーツカーレースでも搭載とうさいされるようになった。

F1では「KERS（カーズ[注釈ちゅうしゃく 1]）」の略称りゃくしょうで呼よばれたが、2014年ねんのレギュレーション変更へんこうにより、運動うんどうエネルギーのみならず熱ねつエネルギーの回生かいせいも行おこなう新あらたなシステムへ発展はってん[1]。名称めいしょうはエネルギーの形態けいたいに触ふれないよう一般いっぱん化かされ、単たんにエネルギー回生かいせいシステム（Energy-Recovery System = ERS、アーズ[2]、イーアールエス[3]）となった[4][5]。この項こうでは便宜上べんぎじょう、ERSについても扱あつかう。

KERS

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原理げんり

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一般いっぱん的てきなレーシングカーはコーナー手前てまえでブレーキングする際さい、前進ぜんしん方向ほうこうの運動うんどうエネルギーを熱ねつエネルギー（ブレーキディスク・パッドの摩擦まさつ熱ねつ）に変換へんかんしこれを捨すてることで車速しゃそくを落おとしている。KERSではこのエネルギーを回収かいしゅう（回生かいせい）し、規定きていの範囲はんい内ないでエネルギーを放出ほうしゅつして、駆動くどう輪わの回転かいてんをアシストする[1]。量産りょうさん車しゃのハイブリッド技術ぎじゅつをレースに応用おうようしたものであり、内燃ないねん機関きかん（エンジン）の出力しゅつりょくにエクストラパワーを追加ついかすることで、追おい越こし（オーバーテイク）の機会きかいを増ふやし、レース展開てんかいを活性かっせい化かする可能かのう性せいが見込みこまれる。

同おなじハイブリッド技術ぎじゅつといっても、量産りょうさん車しゃのものと求もとめられる性能せいのうは異ことなる。量産りょうさん車しゃの場合ばあいは燃費ねんぴ向上こうじょうやメンテナンスフリーといった点てんが重視じゅうしされるが、レーシングカーの場合ばあいはラップタイムの短縮たんしゅくが第だい一いちである。そのため、「急きゅう減速げんそく・急きゅう加速かそくに応答おうとうするレスポンス（パワー密度みつど）」「軽量けいりょうコンパクト」「設置せっち位置いちの自由じゆう度ど（前後ぜんご重量じゅうりょう配分はいぶんや低てい重心じゅうしん化か）」「過酷かこくな使用しよう環境かんきょう（熱ねつや振動しんどう）における信頼しんらい性せい」といった要件ようけんを満みたす必要ひつようがある。

エネルギーの保存ほぞん・再さい利用りようは3つの方法ほうほうがある。

電気でんき式しき
駆動くどう系けいに電動でんどう機き/発電はつでん機きユニット (Motor Generator Unit = MGU[5]) を設置せっち。減速げんそく時じにはジェネレーターの抵抗ていこうを制動せいどう力りょくとして用もちいつつ、運動うんどうエネルギーを電気でんきエネルギーに変換へんかんして（いわゆる回生かいせいブレーキ）、バッテリー（リチウムイオン電池でんち）に充電じゅうでんする[5]。KERS使用しよう時じには逆ぎゃくのルートで電流でんりゅうを送おくり、モーターを駆動くどうして運動うんどうエネルギーに再さい変換へんかんする。
市販しはん車しゃで蓄積ちくせきされた技術ぎじゅつ的てきノウハウを利用りようできることが特徴とくちょう。ただし、電池でんちは化学かがく反応はんのうによって蓄電ちくでんするためパワー密度みつどが低ひくく[6]、バッテリーパックの重おもさや熱ねつ管理かんりという課題かだいもある。イオンの物理ぶつり反応はんのうを用もちいる電気でんき二に重層じゅうそうコンデンサ（スーパーキャパシタ）はリチウムイオン電池でんちの3倍ばいのパワー密度みつどを持もつが[6]、エネルギー容量ようりょうが小ちいさいためサイズが大おおきくなってしまう。
フライブリッド式しき（※：フライホイールに余剰よじょう運動うんどうエネルギーを蓄たくわえる方式ほうしき）のKERS。
機械きかい式しき
駆動くどう系けいに小型こがたのはずみ車ぐるま（フライホイール）を設置せっち。減速げんそく時じの余剰よじょうエネルギーをトロイダル式しきCVTで増ぞう速はやし、真空しんくうケース内ないのフライホイールを高速こうそく回転かいてんさせることで保存ほぞんする[7]。KERS使用しよう時じにはCVTで減速げんそくして、運動うんどうエネルギーをギアボックスへ戻もどす。
構造こうぞうがシンプルで軽量けいりょう化かできる上うえに、運動うんどうエネルギーを直接ちょくせつやり取とりするため、エネルギーの損失そんしつが少すくない[7]。しかし、高速こうそく回転かいてん体たいにエネルギーを貯ためこむため、安全あんぜん性せいに一抹いちまつの不安ふあんがある。また、ユニットの形状けいじょうと搭載とうさい位置いちが制約せいやくされるため、パッケージングの自由じゆう度どに欠かける。
電気でんき+機械きかい式しき（電動でんどうフライホイール）
駆動くどう系けいのジェネレーターで生成せいせいした電気でんきエネルギーをMGU内蔵ないぞう型がたのフライホイールへ送おくり、モーターでローターを回転かいてんさせ、運動うんどうエネルギーとして保存ほぞんする。KERS使用しよう時じにはローターの回転かいてんでジェネレーターを作動さどうし、電気でんきエネルギーを駆動くどう系けいのモーターへ送おくる。
前ぜん2種類しゅるいの折衷せっちゅうタイプであり、電気でんき式しきよりも軽量けいりょうで、機械きかい式しきよりも設置せっち場所ばしょを選えらばないというメリットがある。

これらの機器ききに、電子でんし制御せいぎょ装置そうち (ECU) や、（電気でんき式しきの場合ばあいは）電流でんりゅうを変換へんかんするインバーターを加くわえて全体ぜんたいのシステムが構成こうせいされる。

KERSのフライホール。

レギュレーションと搭載とうさい方法ほうほう

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F1におけるKERSは、レギュレーション上うえ、2009年ねんから2010年ねんを除のぞき2013年ねんまで任意にんいでの搭載とうさいが許ゆるされていた。

KERSの作動さどうは後こう輪わに限定げんていされ、最大さいだい出力しゅつりょく60 kW[5]、1周しゅうあたり発揮はっきできるエネルギーは最大さいだいで400 kJ[5]と定さだめられた。これを馬力ばりき・時間じかん換算かんさんすると81.6馬力ばりきのパワーアシストを1周しゅうにつき6.67秒間びょうかん使つかえる計算けいさんになる[8]。ラップタイムに換算かんさんすると、1周しゅうあたり0.3秒びょう – 0.5秒びょうの短縮たんしゅくが可能かのうになる[9]。

また『スタートラインを通過つうかして、再度さいどスタートラインに到達とうたつするまでを一周いっしゅうとする』という解釈かいしゃくのため、KERSが800 kJのエネルギーを貯蔵ちょぞうできれば13.33秒びょうほぼ連続れんぞくでKERSを使用しようすることが可能かのうである[注釈ちゅうしゃく 2]。特とくに富士ふじスピードウェイのようなホームストレートが長ながいサーキットでは最高さいこう速そくに大おおきく影響えいきょうを及およぼすと考かんがえられた[10]。

エネルギーの放出ほうしゅつは、ドライバーがステアリング上じょうのKERSボタンを押おしている間あいだに行おこなわれる[5]。市販しはん車しゃのようなブレーキ/エンジンとの協調きょうちょう制御せいぎょは認みとめられておらず、ステアリング上じょうのダイヤルで回生かいせい力りょくや出力しゅつりょくの調節ちょうせつを行おこなう[5]。

システム構成こうせいは自由じゆうであるが、使用しようする全ぜんチームがモーター+リチウムイオン電池でんちの電気でんき式しきを選択せんたくした。ウィリアムズはフライホイール開発かいはつ企業きぎょうを買収ばいしゅうし、独自どくじにバッテリーから電動でんどうフライホイールへの切きり替かえを目指めざしていたが、最終さいしゅう的てきには見送みおくった。フライホイール装置そうちを燃料ねんりょうタンクの上うえに設置せっちするつもりだったが[11]、2010年ねんのレギュレーション変更へんこうでレース中ちゅうの再さい給油きゅうゆが禁止きんしされ、燃料ねんりょうタンクが大型おおがた化かしたことでパッケージングが困難こんなんになったためである[12]。

主要しゅようコンポーネント類るいは運動うんどう性能せいのうへの影響えいきょうを抑おさえるため、車両しゃりょう中心ちゅうしん部ぶの低てい位置いちに配置はいちされている[13][5]。MGUはエンジンの前方ぜんぽうにあり、ギアを介かいしてクランクシャフトに接続せつぞくする[14]。バッテリーパックはモノコックの底部ていぶ（燃料ねんりょうタンクの下した）に納おさめる方法ほうほう[15]が主流しゅりゅう[5]だが、マクラーレンはサイドポッド側面そくめん、レッドブルはギアボックスの側面そくめんに搭載とうさいした。

導入どうにゅうの経緯けいいと経過けいか

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近年きんねんの原油げんゆ価格かかくの高騰こうとうや、地球ちきゅう温暖おんだん化か問題もんだいに絡からんで省しょうエネルギー・エコロジーに関かんする世間せけんの関心かんしんの高たかまりから、通常つうじょうの自動車じどうしゃなどと比くらべてもより多おおくの化石かせき燃料ねんりょうを消費しょうひする[注釈ちゅうしゃく 3]モータースポーツに対たいする風当かぜあたりが強つよまることを恐おそれた国際こくさい自動車じどうしゃ連盟れんめい(FIA)が、環境かんきょう保護ほごアピールの一策いっさくとして導入どうにゅうを発表はっぴょうした。また、2007年ねんシーズンから開発かいはつコストの低減ていげんを目的もくてきに、使用しようするエンジンにホモロゲーションが適用てきようされ、シーズン中ちゅうのアップデートはおろかエンジン開発かいはつそのものがほぼ禁止きんしとなったことに対たいし、F1に参戦さんせんしている自動車じどうしゃメーカーの不満ふまんが高たかまったため、新あらたな技術ぎじゅつ開発かいはつの可能かのう性せいを提示ていじすることで、それらメーカーの不満ふまんを抑おさえる目的もくてきもあるとされる。

F1関係かんけい者しゃの間あいだではその安全あんぜん性せいから2009年ねんの導入どうにゅう開始かいしに対たいし賛否さんぴ両論りょうろんであったが、予定よてい通どおりKERSが使つかわれることになった。ただし搭載とうさいおよび使用しようは義務ぎむではなく、各かくチームやドライバーの自由じゆう意思いしにより決定けっていできた[5]。一時期いちじきは2010年ねんから全車ぜんしゃ搭載とうさい義務ぎむ化かとの話はなしもあったが、最終さいしゅう的てきに変更へんこうはなく、KERSがレギュレーションから外はずされる2013年ねん末まつまで任意にんい搭載とうさいのままであった。

2009年ねん
導入どうにゅう初年度しょねんどにKERSを搭載とうさいしたのはワークス系けい4チーム（フェラーリ・マクラーレン・BMWザウバー、ルノー）のみとなり、残のこりのチームは搭載とうさいを見送みおくった。結果けっか的てきに、搭載とうさいチームは開幕かいまくからシステムの熟成じゅくせい不足ふそくに苦くるしめられ、BMWザウバーはシーズン途中とちゅうKERSを外はずし、ルノーもKERS搭載とうさいでのレースはイタリアGPのみとなり、シーズン通とおしてKERS搭載とうさいで戦たたかったのはマクラーレンとフェラーリのみとなる形かたちとなったが、開発かいはつが進すすんだ後半こうはん戦せんはスタート時じの加速かそくなどで威力いりょくを発揮はっきし、マクラーレン2勝しょう、フェラーリ1勝しょうを挙あげる。しかし、チャンピオンシップを争あらそったのは非ひ搭載とうさいチームであるブラウンGPとレッドブルであった。
2010年ねん
フォーミュラ・ワン・チームズ・アソシエーション (FOTA) において「KERSは使用しようしない」という紳士しんし協定きょうていが結むすばれた[5]ため、レギュレーション上じょうは使用しよう可能かのうなまま、採用さいようチームは無むしという状態じょうたいになった。FIA会長かいちょうのジャン・トッドはこの状況じょうきょうに不満ふまんを表明ひょうめいし、KERS再さい導入どうにゅうのためのワーキンググループを設置せっち[16]。2011年ねんのレギュレーション変更へんこう項目こうもくにKERSの使用しようが記載きさいされた[17]。
2011年ねん
下位かい3チーム（チームロータス・マルシャ・HRT）以外いがいはすべてKERSを搭載とうさい。前年ぜんねんの紳士しんし協定きょうていから各かくチームにKERSを開発かいはつ熟成じゅくせいする猶予ゆうよ期間きかんが与あたえられた形かたちになった事こともあり、ほぼ標準ひょうじゅん装備そうびとなったが、自社じしゃ開発かいはつする余力よりょくのない中堅ちゅうけん以下いかのチームは、フェラーリ・ルノー・メルセデスといったエンジンサプライヤーからKERSをセットで購入こうにゅうした[5]。その価格かかくは約やく1000万まん – 1500万まんユーロといわれる[18][19]。
2012年ねん – 2013年ねん
2012年ねんにはケータハム、2013年ねんにはマルシャがKERSを搭載とうさいし、この時点じてんで出走しゅっそうするすべてのマシンがKERSを搭載とうさいした。

問題もんだい点てんと改良かいりょう点てん

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安全あんぜん性せい・信頼しんらい性せい
各かくチームがテストを進すすめている中なかで、2008年ねん7月がつにはヘレス・サーキットにおいてBMWザウバーのメカニックがKERS搭載とうさいマシンに触ふれて感電かんでんする事故じこが起おきたり、レッドブルのファクトリーでKERSのテスト中ちゅうに煙けむりと有毒ゆうどくガスが発生はっせいするなど[20]、KERSの開発かいはつ中ちゅうに事故じこが続発ぞくはつしたため、一時いちじは安全あんぜん性せいが確保かくほできるまでKERSの導入どうにゅうを延期えんきすべきだとの意見いけんも出でていた。
実戦じっせんにおいて重大じゅうだい事故じこは起おきていないが、故障こしょうによりレース中ちゅう使用しようできなくなるケースが発生はっせい。とくにレッドブルは2011年ねんにKERSのトラブルが続発ぞくはつして対策たいさくに追おわれた。
重量じゅうりょう
2009年ねんの導入どうにゅう当初とうしょ、電気でんき式しきのバッテリーシステムの重量じゅうりょうは最大さいだいで40 kg以上いじょうあったため、マシンの運動うんどう性能せいのうへ及およぼす影響えいきょうが大おおきかった。通常つうじょう、F1マシンは最低さいてい重量じゅうりょう規定きていよりも軽かるく作つくられ、余剰よじょう分ぶんのバラストを各部かくぶに積つんで重量じゅうりょう配分はいぶんを調節ちょうせつする。KERS搭載とうさい車しゃはリアヘビーになる上うえに、重量じゅうりょう配分はいぶんの自由じゆう度ども減へってしまい、2009年ねんから復活ふっかつしたスリックタイヤに見合みあうバランスをとることが難むずかしくなった[21]。
その後ご、システムの軽量けいりょう化かが進すすみ、マクラーレンの発表はっぴょうによれば、同どうチーム搭載とうさいのKERSは2009年ねんシーズン終了しゅうりょう時じに25 kgまで軽量けいりょう化かされた。2011年ねんからは最低さいてい重量じゅうりょうが2年ねん前まえに比くらべ約やく40 kg増量ぞうりょうされ、KERSの重量じゅうりょうデメリットはほぼ打うち消けされた。それでも、バラストを少すこしでも多おおく載のせられるよう、ドライバーは体重たいじゅうを減へらす努力どりょくを求もとめられている[22][注釈ちゅうしゃく 4]。
費用ひよう対たい効果こうか
F1のコスト削減さくげんが進すすめられる中なかで、KERSの開発かいはつは高価こうかすぎるという議論ぎろんが生しょうじた。FOTAはバジェットキャップを巡めぐるFIAとの対立たいりつの最中さいちゅうにこの問題もんだいを再さい検討けんとうし、2010年ねんの使用しよう自粛じしゅくという紳士しんし協定きょうていに至いたった[23]。
2011年ねんからの復活ふっかつに向むけて、FOTAは標準ひょうじゅんユニットの供給きょうきゅうを検討けんとうしたほか、供給きょうきゅう価格かかくを100万まんユーロに抑おさえるという案あんもあったが実行じっこうされず、メルセデスは600万まんユーロに値上ねあげしたと報ほうじられた[24]。ルノーの場合ばあいエンジンが1000万まんユーロで、KERSとサポートの費用ひようは500万まんユーロと述のべている[19]。
また、レギュレーションで回生かいせい・放出ほうしゅつ量りょうや出力しゅつりょくが低ひくく設定せっていされているため、KERS搭載とうさい車しゃ同士どうしが競争きょうそうする状況じょうきょうでは効果こうかが現あらわれにくい。オーバーテイクの促進そくしんという意味いみでは、2011年ねんから導入どうにゅうされた「ドラッグリダクションシステム」(DRS) の方ほうが効果こうか的てきであり、KERSはDRSを作動さどうできる後続こうぞく車しゃに抜ぬかれないためのディフェンス手段しゅだんという用法ようほうが増ふえている。

ERS

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エネルギー効率こうりつへの挑戦ちょうせん

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2014年ねんよりF1に導入どうにゅうされたエネルギー回生かいせい装置そうち (ERS) は、運動うんどうエネルギー回生かいせいに加くわえて、排気はいきガスから熱ねつエネルギーを回生かいせいすることもできる[25]。前者ぜんしゃの運動うんどうエネルギー回生かいせいはMGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic)、後者こうしゃの熱ねつエネルギー回生かいせいはMGU-H (Motor Generator Unit - Heat) と称しょうされる[26][27]。

これら2つのMGUは、バッテリー (Energy Store, ES) や内燃ないねん機関きかん（1.6 L V6直ちょく噴エンジン＋シングルターボ）と統合とうごうされ、ひとつのパワーユニット (Power Unit, PU) を構成こうせいする。すなわち、ERSの開発かいはつはエンジンサプライヤーが包括ほうかつ的てきに担当たんとうすることとなる。

同時どうじに、決勝けっしょうレース中ちゅうの最大さいだい燃料ねんりょう搭載とうさい量りょうが100 kgに制限せいげんされた[27]（ただし2017年ねんより最大さいだい105kg、2019年ねんより最大さいだい110kgと、段階だんかい的てきに緩和かんわされている）。2013年ねんまでのV8エンジンでは1レースあたり155 – 160 kg程度ていどの燃料ねんりょうを消費しょうひしており、従来じゅうらい比ひ35%の燃費ねんぴ向上こうじょうを実現じつげんしなければ、レースペースで完走かんそうすることは望のぞめない[28]。また最高さいこう回転かいてん数すうが15,000 rpm[27]、瞬間しゅんかん燃料ねんりょう流量りゅうりょうは最大さいだい100 kg/h[27]に規制きせいされるため、2014年ねん以降いこうはパワーはもちろん「エネルギー効率こうりつ」が最さい重要じゅうよう課題かだいとなる。

一般いっぱん的てきなガソリンエンジンの場合ばあい、燃料ねんりょうに含ふくまれる総そうエネルギーから駆動くどう力りょくとして抽出ちゅうしゅつされるのは30%程度ていど、熱ねつ効率こうりつに特とく化かしたとしても40%程度ていどが限界げんかいである。その点てんでは総そうエネルギーの半分はんぶん近ちかくを抽出ちゅうしゅつ可能かのうなディーゼルエンジンに劣おとり、少すくなくとも総そうエネルギーの三さん分ぶんの二にが排気はいきガス中ちゅうの熱ねつエネルギーとして排出はいしゅつされてしまう。新しんパワーユニットは、これらの無駄むだに捨すてられていた排気はいき熱ねつを再さい利用りようすることで、市販しはん車しゃに搭載とうさいされている優すぐれたディーゼルエンジンと同等どうとうのエネルギー効率こうりつを実現じつげんすることが肝きもとなっている[28]。

排気はいき熱ねつエネルギーの再さい利用りよう方法ほうほうには、航空機こうくうきや船舶せんぱくの大型おおがたエンジンで採用さいようされたターボコンパウンドという先例せんれいがあるが、電力でんりょくを生成せいせいして複ふく合あい的てきに再さい利用りようする技術ぎじゅつはまだ試験しけん段階だんかいであり、レースで磨みがかれた技術ぎじゅつが市販しはん車しゃへフィードバックされる可能かのう性せいを秘ひめている。運動うんどうエネルギー回生かいせいが街まち乗のりでのストップ&ゴーに適てきしているのに対たいし、熱ねつエネルギー回生かいせいは高速こうそく道路どうろでの長距離ちょうきょり巡行じゅんこう時じにエンジン効率こうりつを向上こうじょうさせるような用途ようとが考かんがえられる[29]。実際じっさい、ホンダは2015年ねんからのF1復帰ふっきを表明ひょうめいした際さい、新しんレギュレーションが企業きぎょう戦略せんりゃくに合致がっちし、将来しょうらい的てきな市販しはん車しゃ開発かいはつにつながると意欲いよくを述のべている[30]。

一方いっぽうでMGU-Hの導入どうにゅうは、自動車じどうしゃメーカー等とうから「開発かいはつコストが高たかくシステムが複雑ふくざつ化かする上じょう、市販しはん車しゃへの応用おうようが困難こんなん」だとして廃止はいしを求もとめる意見いけんも多おおく、度々たびたびMGU-Hの廃止はいしを巡めぐる議論ぎろんが起おきた。2021年ねん時点じてんでは2025年ねんまでMGU-Hありのレギュレーションが維持いじされることが決定けっていしていたが、同年どうねん12月がつの世界せかいモータースポーツ評議ひょうぎ会かい（WMSC）会合かいごうにおいて、2026年ねん以降いこうはMGU-Hを廃止はいしする代かわりにMGU-Kの出力しゅつりょくを引ひき上あげることで合意ごういしたことが公表こうひょうされた[31]。

熱ねつ回生かいせいとレギュレーション

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レギュレーションでは排気はいき熱ねつエネルギーによる発電はつでん方法ほうほうは指定していされておらず、水みずを沸騰ふっとうさせ蒸気じょうきタービンを回まわすランキンサイクルや、熱ねつ電でん素子そしによる直接ちょくせつ変換へんかん（ゼーベック効果こうか）といった方法ほうほうも可能かのうである[32]が、レギュレーションでは「ターボチャージャーのタービン/コンプレッサーと機械きかい的てきに接続せつぞくしていること[33]」が条件じょうけんとなるため、ターボの過か給きゅう機構きこうの間あいだにMGU-Hを挟はさみ込こんで、排気はいき熱ねつエネルギーを受うけて高速こうそく回転かいてんするタービンシャフトから発電はつでんする方法ほうほうが現実げんじつ的てきになる[32]。

  • 駆動くどう力りょくのアシストはMGU-Kからのみ行おこなわれる。KERSと同おなじくエンジンのクランクシャフトにギアを介かいして伝達でんたつする[33]（可変かへんレシオは禁止きんし[33]）。上限じょうげん回転かいてん数すうは50,000 rpm[34][33]。最大さいだいトルクは200 Nm[33]。
  • MGU-Kの最大さいだい出力しゅつりょくは120 kW (160 PS)[34]と従来じゅうらいの2倍ばいになる。ターボエンジンの600馬力ばりきに加くわえると761馬力ばりきとなり、2013年ねんまでのV8エンジンと同等どうとうの出力しゅつりょくを確保かくほする[28]。
  • MGU-KからESへの回生かいせい量りょうは2 MJ/周しゅう（KERSの2倍ばい）まで、ESからMGU-Kへの放出ほうしゅつ量りょうは4 MJ/周しゅう（KERSの10倍ばい）まで[34]。4 MJを最大さいだい120 kWで使用しようすると、作動さどう時間じかんは1周しゅうあたり33.3秒間びょうかん[34]（KERSの5倍ばい）となる。
  • MGU-Hの回生かいせい量りょうは無む制限せいげん[34][35]。得えられる電力でんりょくは状況じょうきょうに応おうじて3つの用途ようとへ振ふり分わけられる。
    • MGU-Kへの直接ちょくせつ供給きょうきゅう[35]。ESからの4 MJ/周しゅうとは別べつにして無制限むせいげんに供給きょうきゅうできるため、MGU-Kのパワーアシストが1周しゅうあたり33秒びょう+αあるふぁに伸のびることになる[36]。
    • MGU-Hがモーターとしてターボコンプレッサーを増ぞう速はやし、過か給きゅう特性とくせいを改善かいぜんする（ターボラグの解消かいしょう）[36]。
    • ESへ一時いちじ蓄電ちくでん[36]。
  • MGU-Hの上限じょうげん回転かいてん数すうは125,000 rpm[34]。クラッチを付つけてタービンシャフトから切断せつだんすることも認みとめられている。
  • ESを除のぞいたパワーユニットの最低さいてい重量じゅうりょうは145 kg[33]。ESの重量じゅうりょうは20 – 25 kg[33]。

MGU-KとESのやり取とりには「回生かいせい量りょう2 MJ/放出ほうしゅつ量りょう4 MJ」と差さが付つけられているので、毎まい周しゅうフルチャージでアシストすることはできない[35]。従したがって、MGU-Hの熱ねつ回生かいせいがもたらす無制限むせいげんの補助ほじょ電力でんりょくがERSの作動さどう時間じかん（=ラップタイム短縮たんしゅく）に影響えいきょうすることになる[35]。

またERS化かに付随ふずいして、リアブレーキの電子でんし制御せいぎょ（セミ・ブレーキ・バイ・ワイヤ）が解禁かいきんされた。これは、MGU-Kの出力しゅつりょくが倍増ばいぞうした副作用ふくさようにより、従来じゅうらいのようにドライバーが手動しゅどうでブレーキバランスを調節ちょうせつする形かたちではブレーキング時じの安定あんてい性せい・安全あんぜん性せいが確保かくほできないと見込みこまれたためである。

設計せっけい・使用しよう方法ほうほう

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ERSには従来じゅうらいのKERSボタンに相当そうとうするものが装備そうびされないので、ECUに書かき込こまれた制御せいぎょプログラムに従したがい、走行そうこう中ちゅう常つねに機能きのうし続つづけることとなる[37]。制御せいぎょプログラムの設定せっていには自由じゆう度どが認みとめられており、ドライバーは走行そうこう状じょう況きょうに応おうじて「パワー優先ゆうせんモード」「回生かいせい優先ゆうせんモード」などをステアリング上じょうのつまみで選択せんたくする。

具体ぐたい的てきなERSの働はたらき方かたについてはホンダの解説かいせつサイト[1]を参照さんしょう。

  • 減速げんそく時じはMGU-Kで運動うんどうエネルギー回生かいせいを行おこない、バッテリーに充電じゅうでんする。
  • コーナー立上たちあがり区間くかんではバッテリーに充電じゅうでんしておいた電力でんりょくをMGU-Kへ放出ほうしゅつし、エンジン出力しゅつりょくをアシストする。さらにMGU-Hを利用りようしてコンプレッサーを回転かいてんさせ、ターボラグを解消かいしょうする。
  • 全開ぜんかい加速かそく中ちゅうはMGU-Hで発電はつでんした電力でんりょくを直接ちょくせつMGU-Kに送おくってエンジン出力しゅつりょくをアシストするか、もしくはバッテリーに充電じゅうでんする。

なお2026年ねん以降いこうは、前述ぜんじゅつの通とおりMGU-Kによる回生かいせい量りょうの上限じょうげんが大おおきく引ひき上あげられるため、「エンジンはフルブレーキング時じを除のぞいてほぼ全開ぜんかいで周まわり続つづけ、MGU-Kで発電はつでんする」「エンジンがレンジエクステンダーの役割やくわりも併あわせ持もつ」形かたちになると想定そうていされており、ホンダでは「モンツァでは全開ぜんかい率りつが90%ほどにもなる」と予想よそうしている[38]。

F1以外いがいでの使用しよう例れい

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世界せかい耐久たいきゅう選手権せんしゅけん

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2012年ねんより開催かいさいされているFIA 世界せかい耐久たいきゅう選手権せんしゅけん (WEC) では、最高峰さいこうほうのLMP1クラスにのみ運動うんどうエネルギー回生かいせいシステムの搭載とうさいを認みとめている。2012年度ねんどのレギュレーションによれば、システムは前輪ぜんりんまたは後こう輪わの選択せんたく式しきで、ドライバーのアクセル操作そうさに連動れんどうする（ブレーキ/エンジンとの協調きょうちょう制御せいぎょは可能かのう）。1回かいの稼働かどうで放出ほうしゅつされるエネルギーは500 kJ、ピットレーンでは回生かいせいエネルギーのみで走行そうこうしなければならない。また、サーキット毎ごとに回生かいせい可能かのうなブレーキングゾーンが指定していされており、4輪りん駆動くどう車しゃは120 km/h以上いじょうに使用しようが制限せいげんされている。

2014年ねん以降いこうの新しん規定きていでは、LMP1のワークスマシンは全車ぜんしゃハイブリッド仕様しようでなければならない[39][40]（LMP1-H）。全ぜん輪わエネルギー回生かいせいが認みとめられたほか、熱ねつエネルギー回生かいせいも導入どうにゅうされる。1周しゅうあたりのエネルギー放出ほうしゅつ量りょうを4段階だんかい (2・4・6・8 MJ) から任意にんいで選択せんたくできるが、アシスト量りょうが大おおきいほどエンジンの燃料ねんりょう使用しよう量りょうと瞬間しゅんかん最大さいだい流量りゅうりょうが減へらされる規定きていになった[39][41]。

レース成績せいせきとともに市販しはん車しゃの技術ぎじゅつアピールが重視じゅうしされるWECでは、参戦さんせんするマニュファクチャラー（自動車じどうしゃメーカー）のエコロジー開発かいはつ思想しそうが反映はんえいされており、ディーゼルとガソリン、ターボとNA、バッテリー式しきとフライホイール式しき、前輪ぜんりんアシストと後こう輪わアシスト、といった選択肢せんたくしの組くみ合あわせが興味きょうみを引ひく。

2021年ねんからは、LMP1クラスに代かわってル・マン・ハイパーカー（LMH）規定きていが導入どうにゅうされ、ハイブリッドカーについては「モーターによる駆動くどうは前輪ぜんりんのみ可能かのう」とされた。またモーターアシストの利用りようについて最低さいてい速度そくど制限せいげんが設もうけられており（原則げんそくとして120 km/h以上いじょう）、2022年ねん以降いこうはBoP（Balance of Performance）による性能せいのう調整ちょうせいにより最低さいてい速度そくどが更さらに引ひき上あげられるケースも出でてきている。

プジョー・908 HYbrid4
V8ディーゼルターボエンジン＋リチウムイオンバッテリー+MGU（後こう輪わ）[42]。2012年ねん投入とうにゅうを目指めざしてテストを行おこなったが、プジョーの撤退てったいにより実現じつげんせず。
アウディ・R18 e-torn クワトロ
V6ディーゼルターボエンジン＋電動でんどうフライホイール+MGU（前輪ぜんりん）[43]。システムはF1のウィリアムズチームの子会社こがいしゃ「ウィリアムズ・ハイブリッド・パワー（WHP）[44]」が開発かいはつしたもので、ニュルブルクリンク24時じ間あいだレースに出場しゅつじょうしたポルシェ・911GT3に搭載とうさいされた実績じっせきがある。2014年ねん規定きていではエネルギー放出ほうしゅつ量りょう2 MJを選択せんたく[43]。
トヨタ・TS030 HYBRID/TS040 HYBRID
TS030はV8NAエンジン＋スーパーキャパシタ+MGU（後こう輪わ）。元々もともと前後ぜんこう輪わ2基きのKERSを搭載とうさいする設計せっけいだったが、レギュレーションの変化へんかをうけて後ご輪わのみに変更へんこうした[45]。2014年ねんのTS040では当初とうしょ予定よてい通どおり前輪ぜんりんにもMGUを搭載とうさいし、エネルギー放出ほうしゅつ量りょう6 MJを選択せんたく[46]。
トヨタ・TS050 HYBRID
2016シーズンより導入どうにゅうされたTS050はV6ツインターボエンジン+リチウムイオンバッテリー+MGU（前まえ・後こう輪わ）。新あらたにエネルギー放出ほうしゅつ量りょう8 MJを選択せんたくした。
ポルシェ・919ハイブリッド
V4ガソリンターボエンジン+リチウムイオンバッテリー+MGU（前輪ぜんりん）+熱ねつエネルギー回生かいせい（→バッテリー→前輪ぜんりん）[47]。2014年ねん規定きていではエネルギー放出ほうしゅつ量りょう6 MJを選択せんたく[48]。

スーパーフォーミュラ

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日本にっぽんのスーパーフォーミュラ（旧きゅうフォーミュラ・ニッポン）では、「System-E」の名称めいしょうでKERS相当そうとうのシステムが搭載とうさいされる予定よていがあった。当初とうしょはエネルギー回生かいせいを行おこなわないシステムとなる予定よていで、後のちに完全かんぜんなKERS相当そうとうのシステムとしてホンダを中心ちゅうしんに開発かいはつが進すすめられていたが、2021年ねん現在げんざい搭載とうさいは実現じつげんしていない。

世界せかいラリー選手権せんしゅけん

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世界せかいラリー選手権せんしゅけん（WRC）では、2022年ねんよりトップカテゴリーのラリー1に参戦さんせんする車くるまに対たいしてERSが導入どうにゅうされる。ERSはドイツのコンパクト・ダイナミクス製せいのワンメイク。

市販しはん乗用車じょうようしゃ

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  • スズキは、減速げんそく時じのエネルギーを車内しゃないの電気でんき機器ききを動作どうささせるための電力でんりょくとして回生かいせいさせる「ENE-CHARGE」と呼よばれるシステムを開発かいはつした。これは2012年ねんに五ご代目だいめワゴンRに初はじめて搭載とうさいされた。
  • マツダは減速げんそく時じに回生かいせいを行おこないキャパシタに蓄電ちくでんするi-ELOOPを開発かいはつ。2012年ねん11月に三さん代目だいめアテンザに初はじめて搭載とうさいされた[49]。
  • ホンダは上記じょうきマツダのi-ELOOPでも使用しようされている日本にほんケミコン社しゃ製せいの電気でんき二に重層じゅうそうキャパシタ「DLCAP」を用もちいる回生かいせい蓄電ちくでんアイドリングストップ機構きこう「キャパシタ電源でんげんアイドリングストップシステム」を、三さん代目だいめフィットのガソリン車しゃに搭載とうさいした[50]。
  • フェラーリは、F1で使用しようされるKERSの技術ぎじゅつを応用おうようした「HY-KERS」を開発かいはつ。2013年ねんにはHY-KERSを搭載とうさいする同社どうしゃ初はつのハイブリッド車しゃ、ラ フェラーリを発表はっぴょうした。
  • マクラーレンは、2013年ねんにフェラーリと同おなじくF1由来ゆらいのIPAS（インスタント・パワー・アシスト・システム）を搭載とうさいする、P1を発表はっぴょうした[51]。
  • ボルボは、2013年ねんに機械きかい式しきフライホイールを使用しようする「フライホイールKERS」を発表はっぴょう。最大さいだい25%の燃費ねんぴ改善かいぜん効果こうかがあるとし、市販しはん車しゃへの搭載とうさいを予定よていしている[52]。

脚注きゃくちゅう

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
  1. ^ 日本語にほんごでは「カーズ」と読よむが、実際じっさいの発音はつおんは「ケアーズ」に近ちかい（出典しゅってん：『F1速報そくほうPLUS Vol.17』、イデア、2011年ねん、106頁ぺーじ。）。
  2. ^ スタートラインの手前てまえ6.67秒びょうの時点じてんでKERSを発動はつどう、スタートラインを通過つうかする直前ちょくぜんにKERSを停止ていし、スタートラインを通過つうかした直後ちょくごに再度さいどKERSを発動はつどうとすることで13.33秒びょうほぼ連続れんぞくでKERSの効果こうかを得えられる。
  3. ^ F1の場合ばあい、エンジンの燃費ねんぴは、2008年ねん現在げんざい平均へいきんで約やく1.5 km/l程度ていどであるといわれる。
  4. ^ 最低さいてい重量じゅうりょうは、車両しゃりょう重量じゅうりょう+ドライバーの体重たいじゅう（ヘルメットなど装具そうぐ含ふくむ）として測定そくていされる。

出典しゅってん

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  4. ^ “FIAが2014年ねん暫定ざんていレギュレーションを発表はっぴょう”. ESPN F1. (2011年ねん7月がつ21日にち). http://ja.espnf1.com/f1/motorsport/story/54700.html 2011年ねん7月がつ21日にち閲覧えつらん。 
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  10. ^ 2008年ねん2月がつ13日にち放送ほうそう『F1GPニュース』での川井かわい一仁かずひとの発言はつげん。[出典しゅってん無効むこう]
  11. ^ MFi-F1 2010, p. 38.
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参考さんこう文献ぶんけん

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  • 清水しみず和夫かずお「F1レースにおけるハイブリッド技術ぎじゅつの応用おうよう」『自動車じどうしゃ技術ぎじゅつ』第だい68巻かん第だい9号ごう、自動車じどうしゃ技術ぎじゅつ会かい、2014年ねん、46-50頁ぺーじ、ISSN 0385-7298。 
  • 世良せら耕こう太ふとし「モータースポーツにおける最新さいしん技術ぎじゅつと展望てんぼう」『IATSS Review』第だい44巻かん第だい1号ごう、2019年ねん6月がつ、25-33頁ぺーじ、doi:10.24572/iatssreview.44.1_25。 
  • 『モーターファン・イラストレイテッド 特別とくべつ編集へんしゅう F1のテクノロジー』、三栄書房さんえいしょぼう、2010年ねん3月がつ。 
  • 『モーターファン・イラストレイテッド 特別とくべつ編集へんしゅう Motorsportのテクノロジー 2014-2015』、三栄書房さんえいしょぼう、2014年ねん。 

関連かんれん項目こうもく

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この項目こうもくは、モータースポーツに関連かんれんした書かきかけの項目こうもくです。この項目こうもくを加筆かひつ・訂正ていせいなどしてくださる協力きょうりょく者しゃを求もとめています。

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