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倪军:美国密西根大学的碳中性汽车研究

http://www.sina.com.cn   2010年04月24日 16:35   新浪汽车 字号:

  新浪汽车讯 4月24日,由中国汽车工程学会、新浪汽车、中国汽车人才研究会、美中汽车交流会联合主办的“2010全球汽车领袖峰会”在北京举行,本届峰会以“面向未来的汽车产业”为主题,深入探讨能源、环境等对经济社会有深远影响的问题。以下是新浪汽车第一时间为您带来的现场实录报道。

美国密西根大学教授倪军
美国密西根大学教授倪军

  主持人:接下来这位演讲嘉宾是来自美国密西根大学的教授倪军,他为我们带来演讲是美国密西根大学的碳中兴汽车研究,有请倪军教授。

  倪军:各位嘉宾,各位领导,首先感谢给我一个机会来介绍一下美国密西根大学这个碳中和汽车方面的内容。密西根作为比较发达的集中地,密西根大学地处密西根,所以对汽车方面有很多研究,今天讲的这些研究方向领域,也代表我们从工学院,理学院,商学院,自然环境保护以及规划学院一起共同一些想法。时间已经短了,有些跳过去,其中有些片直接用英文讲,我翻译比较慢。这个问题在密西根很多人在一起研究,实际上这两个问题是一个矛盾,如何解决矛盾有不同的问题,有的是社会问题,有的是环境问题,有的是经济问题,但是我们从大学来,主要从技术层面怎么解决这种矛盾。

  这个讲了很多我就不讲了跳过去,实际上为了创造出这种清洁汽车有多种途径,现在比较常用的大家从提高它的内燃机本身效率,以及找一些替代原料,第三用电来取代传统的燃料,接着底下发电业发电以煤碳为基础,碳排放比较高的能量,现在有可再生的电来取代,当然有一些研究希望能够在自然界把这种碳回收回来。实际上主要碳排放在汽车使用阶段,在汽车生产制造等等,占的比例非常小,大家可以看到底下,橘黄色是主要排放使用阶段,我们目前的研究对象主要是对于中间这些,这也是一个中期目标,如何降低汽车使用过程中的碳排放。那么最终的目的是在最右边那个,就是如果你能一方面降低汽车使用中的碳排放,另外研发一些新的技术来弥补刚才博士讲的,怎么补充,一个汽车上面研发多的碳指标可以送给别的汽车使用。

  具体从四个方面实现我们这个目标。

  第一个在能量转换以及发动动力总成方面有一些新的研究,另外对燃料,替代燃料本身,现在有很多人做替代燃料,我们密西根做哪些燃料。第三个能源回收方面的一些材料。最后一个轻量化,你如果在轻量化上能够达到,效果也是非常显著的。这张图比较复杂,我也不讲,实际上有人在做能源,在左边,能源本身生物智能本身,以及发电这方面,密西根很多的科研人员在从事单位做研究。另外动力推动系统,一些新型方面的研究也很多,实际上在最右边,做的一般我们现在做的有五个领域,第一个就是说,专门做燃料,什么样的生物燃料配方,是最适合汽车使用。第二个,就是在各种能量转化剂,使用的一些新的技术集成。第三个领域就是做新型材料,各种材料,包括电池材料,包括汽车本身的应用材料。第四个,把整成系统方面的集成数据,最后是轻量化。因为时间,每一个快讲一下,为什么做这个事情,这个就跳过它。这个四个领域我不讲,第一个为什么搞这种清洁燃料,现在目前来进,科研基本上是脱节的,有很多的研究在上游,怎么生物质能,很多人研究,在下游,针对使用,如何更好有效使用生物燃料,研究人并没有这么多,这中间应该统一考虑一起来研究,在燃烧本身,如果不考虑上游化学分子它的构成或者它的化学物理性能,你燃烧不是最合理的,不是燃烧效率,排放以及最后的整个效率提高。

  密西根它这方面主要对生物制成,新型燃料描述表针,基础研究,这和咱们国内很多研究还不一样,密西根注重稍微基础性的研究。最后一个点,什么样的生物构成,比如它的整个结构,化学组成,更适合新型发动机的燃烧,包括喷射,以及对尾气回收等等效果,这个里面有互动关系,分开研究,只做生物燃料的人员不考虑燃烧,或者燃烧不管你生物燃料本身,发动机本身,都比较脱节。所以密西根想把这两个东西一起研究,具体一些科学上面提出一些问题,就是说什么样的生物燃料,以及这种配方更适合于,能够得到最佳的化学物理性能。另外这种新型生物燃料在传统的内燃机发动机里头,有一些什么样燃烧性能,包括喷射性能等等。

  那么我们实际上更关心的就是说,你把这个合起来,发动机本身,燃烧本身,生物质能燃料本身,连起来统一考虑的时候,如何达到最佳的设计,包括在生物质能本身以及包括燃烧机新的控制等等。

  第二个领域,我们搞低碳,碳中性研究的时候,实际上很多能量浪费掉了。实际上比方说发动机本身,很多热量都排掉了,还有刹车等等。在这里头,密西根也做的事情我想可以讲一个,在材料方面,我们等于希望把各种,以前没有被回收,现在混合动力大部分还是刹车自动能量的回收,但是它本身,如果你要采用这种油点混合动力的时候,还有很多热量,尾气排放等等能量,甚至密西根还有人研究,整个车皮,外包皮用薄膜。

  第三个图是福特公司他们做的,一般的一个汽车,我们传统汽车看整个燃料效率,其实真正的百分之百能量进去以后,真正的燃烧效率下来只有20%,就是一般的20%几,60%几已经损失掉了,再加上其他方面的刹车,轮胎滚动等等,有很多损失。我们针对这张图来看,实际上我们做的有这样以下几个,一个在混合动力,混合动力上面就是希望把它的热在发动机里头燃烧本身的热回收,另外一个就是在辅助用的电上面,现在是皮带轮带动,

  另外一个就是在辅助用的电上面,现在是皮带轮带动,也损失,差不多有损失10%几的能量损失在带压缩机,带这种发电机等等。

  最后当然是大家用得比多,这个是比较成熟的技术,我们在这里面做的时候,考虑整个发动机的概念时候,我们主要从事以下几个,以什么样的混合传动比较合理,另外它的整个怎么能够回来用到本身的充电,本身的燃烧。这个实际上也是一张比较复杂,就是说实际上我们更希望设计从顶层设计,如果局部设计只是优化某一部分,但是对整车效果不是非常好,在整车设计要考虑各种,前面讲的多种混合,以及辅助系统的,以及启动短程使用和长途使用上面一种不同的分配方案。

  我们另外一个就是说,前面有很多人我们密西根加起来二三十个教授同时各个不同子系统的研究,但是真正能不能把他们一起,集中在一起运用在汽车车上,我们需要系统的设计方法,以及新的模型,更主要考虑他全周期的使用状况。那么我们这里头开发了很多的优化模型,分析模型,以及设计模型,我不讲了。这里头主要是一些系统设计。这里面我们各个子系统之间的相互关系,最关键是系统协调,因为每个人在做子系统研究,有一个系统约束,约束之间不同人员的协调也是我们做顶层设计人来做一个统一的规划和约束。我想这个时间关系,我不去展开了。

  最后我们有一些Test Beds,比如从发动机本身的热能量的回收,或者它的辅助系统,它的子系统,第二个是把整个动力性能总成,软硬件合在一起的仿真。这个方面来讲,美国大学和中国大学比,不是我们的优势,中国大学看很多学校,把所有技术很快集成在一个车上,相对来讲美国大学不擅长集成,但是密西根我们觉得这是必须的,要不然没有办法看它的整体效果怎么样。

  我顺便带一句,在密西根大学和很多大学,和美国大学,包括中国大学,以及中国企业,美国企业共同希望来组成一个共同体,因为在前面很多嘉宾也讲过,实际上能源问题,清洁汽车问题,大家有更多层面可以合作,可以共同研发,突破一些技术上的难点,谢谢大家,欢迎大家到密西根来参观,来访问,因为密西根整个州也是非常漂亮,这是我们的四季,谢谢大家。

(编辑:路宁宁)

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