雅馬哈和住友商事POWER & MOBILITY：驗證利用熱電發電減少汽車

利用發動機餘熱再生髮電，證實2L汽油車的二氧化碳排放量有望減少最多3。1%

雅馬哈株式會社與住友商事集團旗下的住友商事POWER & MOBILITY株式會社共同（以下簡稱為“兩家公司”）針對可利用汽車尾氣餘熱發電的餘熱發電單元開展車輛驗證試驗（以下簡稱為本驗證試驗），驗證了該單元可有效減少車輛的二氧化碳排放量。

將餘熱發電單元安裝在汽車的排氣管上，可利用迄今未被有效利用的尾氣熱量再生髮電，降低交流發電機的負荷，並且在發動機啟動時，利用這些熱量促進預熱，從而可減少車輛的二氧化碳排放量。

本驗證試驗將餘熱發電單元安裝在車輛上，利用臺架測量再生電量和二氧化碳排放量。試驗結果顯示，以歐洲WLTP※1標準駕駛時，實測二氧化碳排放量減少了1。9%（3。9g/km），並進一步發現，如果對該單元安裝在車輛上的位置進行最最佳化，二氧化碳排放量有望減少最多3。1%（6。4g/km）。

研發背景為了實現零碳社會，近年來各國加速採取相關舉措，在汽車領域也對減少二氧化碳排放提出了很高的要求。熱電發電（Thermoelectric Generator，以下簡稱為“TEG”）是很早就受到關注的環保技術，也是汽車領域實現二氧化碳減排的技術，得到了廣泛研發。但是，此前各家公司研究認為TEG模組的效能和可靠性不足，而且沒有對安裝了該模組的汽車進行充分的系統研究，出於上述及其他原因，至今尚未投入實際應用。兩家公司從2021年3月開始銷售擁有全球最高輸出且尺寸最大※2的TEG模組“YGPX024※3”的樣品，並對市場需求進行了調查，而此次是針對有望達到龐大市場規模的車用領域實施了本驗證試驗。

試驗概要本驗證試驗委託FEV Europe GmbH（總部位於德國亞琛）進行，將餘熱發電單元和降壓轉換器構成的系統安裝在車輛上，並且在底盤測功機上進行了臺架試驗。試驗詳情如下所示。

■測試車輛捷豹F-PACE （2L 汽油車渦輪增壓、SUV）

■餘熱發電單元的構成餘熱發電單元由4個“YGPX024”TEG模組和尾氣專用及冷卻水專用熱交換器構成，層疊為三明治般的構造。另外，此次使用的“YGPX024”採用了獨特的構造和製造方法，實現了全球最高輸出與針對汽車應用的可靠性※2。

■車輛安裝方法餘熱發電單元安裝在催化劑下游的排氣管上，而且發動機冷卻水在進入該單元之前進行分流、延長並連線。此時，繼續使用車輛原有的水泵供給冷卻水。在電氣系統方面，TEG模組產生的電力經過降壓轉換器回充到電池中，這一電路與原有的交流發電機並聯。由此可將再生的電力直接提供給車輛的電池，作為設想的實際車輛的系統進行了評價。

■評價方法在臺架試驗中，透過實際測量在歐洲WLTP（包括Phase4）、北美US06※4、發動機轉速恆定狀態下的二氧化碳排放量和再生電量，明確了車輛安裝該單元時具有二氧化碳減排效果。

試驗結果在各項駕駛試驗中，二氧化碳減排量、再生電量的主要結果如下所示。

歐洲WLTP標準駕駛二氧化碳減排量：減少1。9%（3。9g/km）、最大再生電量：165W

US06工況駕駛平均再生電量：97W

發動機轉速恆定為2，000rpm（假定為串聯混動車輛）再生電量：195W，相當於交流發電機發電量的40%

此外，在上述試驗中，由於受到試驗車輛佈局的限制，透過單元的尾氣溫度不夠高。因此在提升尾氣溫度再次進行試驗時，同時還獲得了以下試算結果：將餘熱發電單元安裝在最佳位置，二氧化碳排放量可減少最多3。1%（6。4g/km）。

展望未來在汽車行業為了實現零碳社會而採取的舉措中，油改電和提高內燃機效率二者缺一不可，這是不容置疑的。對於效率提升已達極限的內燃機而言，迫切需要經常投入新技術來減少二氧化碳排放。兩家公司透過實際應用全球首款車載TEG，與顧客共同努力實現零碳社會。

※1Worldwide harmonized Light duty driving Test Procedure：關於中小型汽車尾氣試驗週期與試驗方法的全球統一規程※22022年兩家公司調查結果。※3請參閱以下網頁瞭解熱電發電模組的詳細內容。※4北美地區採用的尾氣和油耗試驗方法之一。用於測量高速和高加速度下的尾氣。

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