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John LaGrandeur:热电冷暖通风系统在混合动力车应用
时间:2006年11月21日13:45 我来说两句  

 
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来源:搜狐汽车】 【作者:综合报道

  主持人聂海波:接下来的发言人是John LaGrandeur,是美国BSST公司汽车项目公司的总监,有请John LaGrandeur。

  John LaGrandeur:在02年的时候美国国家科学院出版了一个报告,主要对要求进行了一系列的技术规范。
在报告中他们预计说什么样的技术将会在未来5年到10年中是非常重要的技术,这样能够降低油耗,这个报告没有包括混合动力车,因为混合动力车可能是不成熟的技术。我想很多的OEM希望能够在02年的时候,当时并没有考虑混合动力车,但是我想随着中国的崛起,我秋天的时候也来到了中国,我也看到了我在中国的访问形成也看到了很多从国外进口的整车,以及在中国的发展,以及中国本地化车的发展。而且我们在网站上也看到了一些信息,这些信息中国汽车行业对于环境的觉醒也是非常重要的,他们做了很多方面的介绍,中国的汽车制造越来越关注环境的变化。

  为什么最终要在在中国进行热点冷暖通风系统的应用呢?昨天我们也提到了很多因素,对于行业来说首先就是品牌,还有文化,要在设计中整合进去。加利福尼亚对环境的影响也是非常关注的,因此我们希望能够把中国新的汽车厂商的生产能够使他们对环境的意识更加提高,不仅仅推广绿色燃油的概念,同时我们业提供相关的技术,这样能够尽量的降低石油的使用。之后我会给大家介绍一下具体的情况,同时也给大家介绍一下为什么能够降低温室效应,我们的目标之一也是降低温室效应。

  给大家介绍一下我讨论的摘要。

  第一,介绍一下BSST公司

  第二,给大家介绍热电冷暖通风系统。

  第三,给大家介绍一下热点冷暖通风设置在混合动力车上的应用。

  第四,给介绍一下基于热电的冷暖通风装置的开发。

  第五,给大家介绍一下热电应用的评估报告。

  Amerigon是在纳斯达克上市的公司,市值是2亿美元,我们是最大的热电技术的供应商,同时我们也销售了460万热电气侯控制座椅系统。我们在汽车热电技术方面有19项美国专利,而BSST是Amerigon下属的一个公司,我们两个公司之间关注的技术焦点不一样,因此还是两个独立的部门。

  可以看到这是我们的总览,我在这里介绍一下热电材料,一般是半导体材料,大家可以考虑一些小的半导体材料的模具,可以看到假设你整个热循环过程中一边是热、一边是冷,加热或者减温的时候就可以通过对流能够产生电流,这也是我们的一个原理吧。

  我们再看一下GM的原型车,我们在往他们的座椅上加入热电系统,一般都是高端的市场,通过客户量的增加客户需要更多的产品,他们需要一些新的体验。这个是福特的一些车,我们在上面加入一些热电技术。这是尼桑的TOYOTA和现代。同时我们也为纯电动车提供热点技术。

  看一下BSST的背景,刚刚我已经提到了我们是Amerigon的一家附属公司,目前有25个雇员,而我们的核心竞争力是流体机械,还有热传递,还有热键设计等等。我们下来有10个专利技术,而且已经得到了应用。我们现在已经做了很多的投资,大概有1300万的研发投资。

  我们市场的焦点不仅仅是汽车,我们对于工业和消费市场业提供一些技术服务。而我们领先的技能,包括造型、设计,以及快速成型、设计能力,而且我们也有一些客户提供的资金,包括在汽车冷暖通风系统,在美国能源部也有一些资助的项目,美国的国防部比如用电来改进油耗的效率等等,比如这方面和BMW还有其他公司进行合作。在美国国防部我们也有一些项目,包括电子冷暖空调系统等等。

  这是我们的一些原因,为什么要使用热电?首先它们是固电制冷,而且非常可靠。同时对于热电键来说性能已经有了非常良好的表现,并且我们有电力驱动甚至不用移动零件。而且我们有分布式的和点式的控制系统。

  为什么要把热电系统用在汽车系统上呢?大家都知道冷却效率小于卡诺的12%,而且热流密度要低一些。这种传统的设计需要热能的材料,有一种特殊的要求,但这些材料是非常贵的,而且元件在冷热这方面也有一些障碍,所以这是最主要的一些原因。另外一个原因就是人们缺少设计知识和有效的工具,BSST目前在致力于这方面的研究,而且已经做了设施的模拟试验。

  我们再看一下在过去5年中在热点系统性能这方面的一些进展,这样大家可能比较感兴趣一些,首先是热电材料,以前是用于热冷的技术从60年代开始就没有变,如果你看一下在一些半导体材料在过去40年的进展,可以看到两个进展程度是不行的。另外就是材料在美国的各个实验室中也进行了不同的设计、不同的研发,而且使得这个材料的性能得到了改进。但是这些材质在实验室当中还没有投入商用的市场,但是这些材料上的改进可以在热电蒸汽排放的设备有效性方面可以带来进一步的提高,机械设计带来了性能改进当中的5%到15%,这个当中就包括接触以及使用了像镍铝这样的材料也带来的提高,BSST在最后方面进行热点材料和热交换一体化的改进。主要有两个方面:

  第一,热力循环。

  第二,功率密度。

  在热力循环方面请大家考虑这样的比方,就是说如果我有一桶油可以获得25%的能效比,但是如果我把同样的一桶油放到OTTO的燃机当中可以达到35%的能效。比如把这一桶油放在涡轮发电机当中的话,我们能够拿到55%的能效。

  谈到功率密度,BSST正在做一系列的工作,把热交换器和热电材料结合到一起,从而可以把它的效率达到25倍的提高。

  这张表上,粉红色的这条线实际上谈到了性能系数,如果石油传统的构建我们可以看到我们材料的性能必须达到9的指数才能够具有竞争性,这是未来发展的方向。

  蓝颜色的部分大家看到如果使用了BSST的热电循环的话,对于现有的设计来说,我们可以把高达0.8—0.9这样一个材料有效性,在现有的汽车压缩技术重视的我们的方案变得格外有竞争力。

  接下来谈到ITI的结果,这是在卡罗雷纳州做的研究,就是对于热电性能到2—2.25之间的指数,同样的研究结果,就像麻省理工学院林肯实验室也谈到,如果把那些材质和热电循环结合在一起的话,那么气体压缩效率就可以得到进一步的提升。所以我们对这个领域的机会感到非常的振奋,我们也有一些伙伴已经开始和我们进行合作,非常的看中这一可能具有革命性意义的技术。

  第三,温控座椅这样的技术。在温控座椅体系当中,也就是说经过几分钟的空调开动之后,由于车内的温度已经很低了空调可以调低,这样可以提高整个系统的能效性。同时可以做到把现有气体压缩技术的温控座椅应用到温控座椅当中。

  这张图比较复杂,但是我想讲的尽可能简单,反应了传统的热电循环和BSST的热电循环。大家可以看到热电引擎是并列做了一个构架排列的,然后TA无论是热制热温度还是制冷温度是由TH和TA相减得到的。下面就谈到了我们的性能系数的一个计算工具,其中也就是谈到了我们的热点设计当中的优势。下面是另外的一种排列,两排之间都实现了热电隔离,我们可以做这样的思考,每一个热电引擎就好象是一台单独的空调、一台单独的压缩机、一台单独的排放机,这样是可以降低两个系数,同时带来的结果也能够有效的提高热电效率。这就是BSST的专长。

  同时我们可以看到在气体压缩体系当中我们在这个当中体现了一系列的压缩机的设计,这样一种技术在渐进性的技术当中得到了采用,来提高能效,来改善电子的工作流。

  在这里总体向大家介绍了我们设计的构建,就是BSST设计的构建,我们在一个传统的设备当中左手是一个常规的设计,大家可以看到热交换器是放到P和N的半导体材料的末端的。在右手大家可以看到,是一个更高密度的设计方案,电流是直接以更短的路径通过电传导器和电交换器,以更短的路径电流加以运行。所以我们可以看到,右手设计的有效性就大幅度的得到了提高,减少了电阻。这张图是把传统的设计结构和高密度的设计做了一个对比,采用的模块是40毫米的模块,BSST在制冷、炙热方面达到了同样的能效,使用的材质只是两个方块显示的材料量。

  为什么混合动力的冷暖电暖通风装置是值得引进和推进的,因为早些时候我们谈到加州现在正在推进混合动力汽车,一开始混合动力汽车的用户他们对于这个能效性、燃油经济性是很不满的,和宣传很不一样。因为当车停下来的时候,荏苒及必须继续的运行实现空调系统功能的实现,这个用轮带汽车压缩机会降低燃油效率,会导致能量转换损失。除此之外我们进行热电能的存储,效率是非常重要的,效率是电加热的2.5倍。在早些时候的一讲当中人们谈到了才有发动机更高的能效,以及在北欧带来的长期制热的效果,只需要1千瓦的输入就可以很快的实现加热,在同样功耗的水平下可以尽快的达到车内舒适的温度水平。

  这里给大家介绍了从液体到气体或者是做动力器冷却的这样一个热电冷暖通风装置就跟一个电机的两向系统非常相似,而且制热效率已经达到了PTC解决方案的1.5倍,同时在发动机工作的情况下也能够继续工作。同时对于混合一体化来说,不需要增加重量、不需要增加复杂性,能够在发动机关机的情况下继续高效运行,我也希望把这样一个设计展现给中国的厂商和学术界。

  这是一个模型的验证,主要是想告诉大家,我们这种工作电流的条件下所带来的数值。我们在中国采取的下一个步骤就是,我们认为早期的工作是要把这些装置一级的模型和设计去告诉给那些有兴趣的OEM,这样可以在他们自己的热量仪当中进行认证。我们在中国做开发让我们激动的是,我们能做一个车队行驶测试,因为在中国想做车队行使测试比在北美和欧洲所需要的申请时间更短的,这是因为中国的政府和产业界都大力支持的。

  总而言之,作为高技术的采纳者,在固态冷暖方面中国可以作为一个先行者,可以实现高能效比的汽车压缩技术。中国是加入汽车市场的一个新的生力军,可以通过抓住这一机会带来经济上的好处,这样能够为车主提供可能性更高,并且能够满足长期环保要求的汽车产品,而其他人在很长一段时间当中如果没有先行者的优势无法享受这一优势。

  

(责任编辑:王伟杰)


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