通用汽车的 Ultium 电池系统清除废热

通用汽车的 Ultium 电池系统清除废热

上月底,我们错过了通用汽车在清洁技术新闻洗牌中发布的重要新闻稿,但这是值得回顾的事情,因为它是困扰每辆汽车的重大效率问题的重要组成部分:从废热。

一些背景

在我进一步讨论之前,重要的是要注意电动汽车产生的废热比内燃机汽车少得多。对于普通的汽油车来说,一加仑汽油中大约 25% 的化学能用于将汽车实际驶向目的地。其余的则用于废热,并通过散热器、排气装置和发动机舱中的热量渗出。非电动汽车的普通摩擦制动器也会产生废热,从字面上吸收汽车中的动能并将其转化为热量以使车辆减速。

好处?汽油车和柴油车可以吸收一些废热,并用它来保持车厢的温暖。加热器芯基本上是一个小散热器,当冷却液从发动机泵入时会变得很热,风扇将空气吹过它来给你热量。因此,浪费的能量的一小部分得到了充分利用。

相比之下,电动汽车仅将其一小部分能量转化为废热,将大部分能量用于实际将汽车沿路行驶。当您考虑再生制动(产生一些电能而不是像摩擦制动器那样的废热)时,电动汽车的整体效率可以接近 90%。这是一个了不起的壮举。您不能像使用汽油车那样使用废热来运行车辆的热量,但您也不会浪费大量能源而只是将其扔到大气中。

但这并不意味着电动汽车不需要处理废热。体面的电动汽车具有液体电池冷却系统,可以从电池组中提取这些废热并通过散热器将其消散,就像燃烧汽车一样。但是,废热少很多,因此不需要大散热器,车辆前部的空气动力学效率更高。

特斯拉和其他制造电动汽车的公司确实试图利用电池组的废热。特斯拉有一个多路阀,可以将一些加热的冷却剂泵入加热器芯,或者相反,加热冷却剂并将其泵入电池组以加热电池并提高寒冷天气下的性能。

通用汽车的 Ultium 能量回收系统

在通用汽车的新闻稿中,它说:“Ultium 平台可以回收和储存来自 Ultium 推进系统的废热。此外,它还可以捕获和利用车辆内外的湿气,包括乘客的体温。”

我不得不承认,起初,我是一个彻头彻尾的书呆子,让我想起了黑客帝国(在那部电影中,人工智能机器人利用人类的体温来为他们的文明提供动力)。但是,我有理由确定 GM 不会将我们插入虚拟世界并窃取我们的体温,所以他们可能正在使用其他方法。

那么它是怎样工作的?

当我试图弄清楚通用汽车正在做什么来实现能量回收时,我找不到细节。一个 YouTube 频道采访了一位通用汽车工程师,他几乎没有告诉观众,除了回收废热并将其投入使用之外,它几乎没有任何内容。其他消息来源推测了一些,但除此之外只是反刍新闻稿,这让我们了解了能量回收系统的作用,但不知道它是如何发生的。

我能找到的唯一线索是在这里,一位工程师说该系统的特别之处不是新颖的部件,而是现有部件如何组合在一起并协同工作。所以现在我实际上可以做出一些有根据的猜测,而不是胡乱猜测。

如果没有新颖的部件,我们可以排除系统中有一些非常酷的东西的想法,比如热电发电机。相反,我们必须假设电动汽车上常见的部件已经在完成通用汽车所说的系统所做的工作。因为他们提到了机舱的热量,这意味着我们不仅需要查看电池冷却系统,还要查看 HVAC 系统。

这为我们留下了用于电池组的液体冷却/加热系统,并与 HVAC 组件进行液体连接。我们还可以假设其中涉及热泵,因为这是冷却和加热机舱的最有效方式,除非在极冷的情况下需要电阻加热。但我认为通用汽车使用它的热泵更像是地热热泵。

地热热泵与地球交换热量或冷却,从而保持恒温。这比与空气进行热交换或冷交换具有更高的效率,空气在一年中可能会发生很大变化,因此热泵本身不必为家庭或企业供暖或制冷而努力工作。

通过电池组、电力电子设备(包括再生制动废热)、散热器和车辆内部(可能是热的或冷的)之间的热交换,计算机可以决定以哪种方式泵送热量。如果机舱太热,热泵可以作为空调工作,从机舱空气中吸收热量并将其沉积在冷却系统中,以对电池组进行预处理。如果机舱很冷,它可以做相反的事情。

如果机舱和电池都很热,泵可以帮助消除两者的热量。如果两者都太冷,它可以作为更有效的电池预处理系统(而不是电阻热)。这样,系统理论上可以在所有情况下使用尽可能少的能量。

但它是如何利用我们的体温的呢?好吧,这并不多,但是当机舱太热时,您也是!当它冷却机舱时,您的身体热量与其他热量一起被吸入系统。

最后,如果你不能用多余的热量为电池组发电,如何储存这些能量?通用汽车可能正在使用与丰田普锐斯相同的技巧来储存热量:基本上是一个大热水瓶。如果电池/机舱冷却系统中有过多的热量并且现在无法使用它,则系统可能会将一些热冷却剂放入隔热室中。然后,如果需要热冷却剂来加热机舱或电池,他们可以释放热量,而不是使用电池能量来冷却它。

我可能是错的,但可能不是很多

通用汽车稍后会出来告诉我们系统是如何工作的,它可能与我在这里写的不同。但我看不出普通的暖通空调和冷却系统能以任何其他方式实现他们声称的效果。然而,通用汽车不能到处告诉其他人如何制作更高效的系统,否则每个人都会这样做。如果你为一家电动汽车公司工作,不要只做我在本文中所说的那样,因为通用汽车可能拥有其中一些专利。

无论哪种方式,很高兴看到越来越多的制造商正在认真对待效率。希望有更多的公司跟进。

特色图片:雪佛兰 Silverado EV。照片由通用汽车公司拍摄。

来源: CleanTechnica </a

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