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雅马哈和住友商事POWER & MOBILITY:验证利用热电发电减少汽车二氧化碳的排放量

利用发动机余热再生发电,证实2L汽油车的二氧化碳排放量有望减少最多3.1%

2022-06-02 11:46
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日本滨松--(美国商业资讯)--雅马哈株式会社与住友商事集团旗下的住友商事POWER & MOBILITY株式会社共同(以下简称为“两家公司”)针对可利用汽车尾气余热发电的余热发电单元开展车辆验证试验(以下简称为本验证试验),验证了该单元可有效减少车辆的二氧化碳排放量。

本新闻稿包含多媒体。此处查看新闻稿全文: https://www.businesswire.com/news/home/20220524006211/zh-CN/

将余热发电单元安装在汽车的排气管上,可利用迄今未被有效利用的尾气热量再生发电,降低交流发电机的负荷,并且在发动机启动时,利用这些热量促进预热,从而可减少车辆的二氧化碳排放量。

本验证试验将余热发电单元安装在车辆上,利用台架测量再生电量和二氧化碳排放量。试验结果显示,以欧洲WLTP※1标准驾驶时,实测二氧化碳排放量减少了1.9%(3.9g/km),并进一步发现,如果对该单元安装在车辆上的位置进行最优化,二氧化碳排放量有望减少最多3.1%(6.4g/km)。

研发背景
为了实现零碳社会,近年来各国加速采取相关举措,在汽车领域也对减少二氧化碳排放提出了很高的要求。
热电发电(Thermoelectric Generator,以下简称为“TEG”)是很早就受到关注的环保技术,也是汽车领域实现二氧化碳减排的技术,得到了广泛研发。但是,此前各家公司研究认为TEG模块的性能和可靠性不足,而且没有对安装了该模块的汽车进行充分的系统研究,出于上述及其他原因,至今尚未投入实际应用。
两家公司从2021年3月开始销售拥有全球最高输出且尺寸最大※2的TEG模块“YGPX024※3”的样品,并对市场需求进行了调查,而此次是针对有望达到庞大市场规模的车用领域实施了本验证试验。

试验概要
本验证试验委托FEV Europe GmbH(总部位于德国亚琛)进行,将余热发电单元和降压转换器构成的系统安装在车辆上,并且在底盘测功机上进行了台架试验。试验详情如下所示。

■测试车辆
捷豹F-PACE (2L 汽油车涡轮增压、SUV)

■余热发电单元的构成
 余热发电单元由4个“YGPX024”TEG模块和尾气专用及冷却水专用热交换器构成,层叠为三明治般的构造。另外,此次使用的“YGPX024”采用了独特的构造和制造方法,实现了全球最高输出与针对汽车应用的可靠性※2

■车辆安装方法
余热发电单元安装在催化剂下游的排气管上,而且发动机冷却水在进入该单元之前进行分流、延长并连接。此时,继续使用车辆原有的水泵供给冷却水。在电气系统方面,TEG模块产生的电力经过降压转换器回充到电池中,这一电路与原有的交流发电机并联。由此可将再生的电力直接提供给车辆的电池,作为设想的实际车辆的系统进行了评价。

■评价方法
在台架试验中,通过实际测量在欧洲WLTP(包括Phase4)、北美US06※4、发动机转速恒定状态下的二氧化碳排放量和再生电量,明确了车辆安装该单元时具有二氧化碳减排效果。

试验结果
在各项驾驶试验中,二氧化碳减排量、再生电量的主要结果如下所示。

  • 欧洲WLTP标准驾驶
    二氧化碳减排量:减少1.9%(3.9g/km)、最大再生电量:165W
  • US06工况驾驶
    平均再生电量:97W
  • 发动机转速恒定为2,000rpm(假定为串联混动车辆)
    再生电量:195W,相当于交流发电机发电量的40%

此外,在上述试验中,由于受到试验车辆布局的限制,通过单元的尾气温度不够高。因此在提升尾气温度再次进行试验时,同时还获得了以下试算结果:将余热发电单元安装在最佳位置,二氧化碳排放量可减少最多3.1%(6.4g/km)。

展望未来
在汽车行业为了实现零碳社会而采取的举措中,油改电和提高内燃机效率二者缺一不可,这是不容置疑的。对于效率提升已达极限的内燃机而言,迫切需要经常投入新技术来减少二氧化碳排放。两家公司通过实际应用全球首款车载TEG,与顾客共同努力实现零碳社会。

※1

Worldwide harmonized Light duty driving Test Procedure:关于中小型汽车尾气试验周期与试验方法的全球统一规程

※2

2022年两家公司调查结果。

※3

请参阅以下网页了解热电发电模块的详细内容。

 

https://device.yamaha.com/en/thermoelectric_cooler/generator/

※4

北美地区采用的尾气和油耗试验方法之一。用于测量高速和高加速度下的尾气。

■关于住友商事POWER & MOBILITY株式会社
住友商事POWER & MOBILITY株式会社运用住友商事集团丰富的经验技术与国际网络,在世界各地开展与“构建新一代移动系统与社会基础设施”相关的丰富多彩的商业活动。主要业务包括1)汽车、铁路车辆以及电力项目设备等的贸易(进出口、第三国贸易)、2)海外电力项目及交通项目等的开发及完成、3)移动领域的新业务开发等等。
请访问https://www.sc-pmco.com/en/了解详细内容。

*文中出现的商品名称、公司名称等分别为本公司及各公司的商标或注册商标。
*以上均为截至新闻发布当日的信息。发布之后亦可能发生变更,敬请谅解。

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雅马哈株式会社 企业通讯部 媒体关系小组 Ayumu Sato
联系表:https://inquiry.yamaha.com/contact/?act=55&lcl=en_WW
电话:+81-53-460-2210(仅作日文答复) 网站:www.yamaha.com

产品相关咨询方式:
雅马哈株式会社 电子器材事业部 营业部
网址 https://device.yamaha.com/en/thermoelectric_cooler/contacts

余热发电单元的车辆效果示意图 (图示:美国商业资讯)

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TEG模块“YGPX024” (照片:美国商业资讯)

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余热发电单元构成 (图示:美国商业资讯)

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车辆安装方法 (图示:美国商业资讯)

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