太空技術(shù)推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)革新
 2011/5/3 23:33:08 

  隨著航天航空技術(shù)的不斷進(jìn)步,與其領(lǐng)域內(nèi)能源、導(dǎo)航和安全方面相關(guān)技術(shù)也即將應(yīng)用于汽車中

  現(xiàn)在,航空航天領(lǐng)域許多“高高在上”的革新技術(shù)已化身“落入凡間的精靈”,飛進(jìn)我們的汽車中,最典型的例子是汽車剎車防抱死系統(tǒng)(ABS)和全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)。另外,因?yàn)楹教旌娇疹I(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步,與航空航天領(lǐng)域內(nèi)能源生產(chǎn)、導(dǎo)航和安全方面相關(guān)的其他幾項(xiàng)方興未艾的技術(shù)也即將應(yīng)用于汽車中。

  美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站近日對(duì)應(yīng)用于汽車中的太空技術(shù)進(jìn)行了盤點(diǎn)。

  熱電發(fā)電機(jī)

  顧名思義,熱電發(fā)電機(jī)能將熱能轉(zhuǎn)化為電。自從上世紀(jì)60年代開始,這項(xiàng)技術(shù)就已經(jīng)為太空探索提供了源源不斷的動(dòng)力,不過,“喂飽”熱電發(fā)電機(jī)的熱能并不來自于化石燃料的燃燒而來自于放射性元素的衰變。

  據(jù)英國(guó)媒體報(bào)道,早在2009年,德國(guó)寶馬汽車公司就希望借助美國(guó)航空航天局(NASA)的技術(shù),改進(jìn)其車輛的燃料利用率,并減少溫室氣體排放。寶馬負(fù)責(zé)車輛集成的主管漢斯里森博格表示,寶馬在加州帕洛阿爾托高科技實(shí)驗(yàn)室的工程師正試圖在其汽車上采用NASA用來驅(qū)動(dòng)太空探測(cè)器的熱電系統(tǒng)。

  NASA探測(cè)器利用“放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)”(RTG)將钚自然衰變產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)為電。寶馬希望利用該技術(shù),將引擎燃燒過程中釋放出的熱能回收。

  汽車要對(duì)這些熱能進(jìn)行回收再利用,需要用無危險(xiǎn)的材料替代钚,這種材料必須能導(dǎo)電且能抗熱,這絕非易事,因?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬在導(dǎo)電后會(huì)變熱。寶馬鎖定了一種名為碲化鉍的半導(dǎo)體材料,用來連接汽車的引擎冷卻系統(tǒng)與尾氣管線,促成熱電循環(huán)。

  里森博格稱,像530i型號(hào)這樣的全尺寸寶馬車,如果裝上熱電發(fā)電機(jī),油耗就可減少13%,換句話說,100公里可以節(jié)省1升汽油。

  美國(guó)通用公司等汽車制造商也不甘落后,也正在考慮重新回收并利用汽車廢棄的熱能,他們的解決方案是將熱電發(fā)電機(jī)作為汽車排氣系統(tǒng)的一部分,希望借此將汽車消耗的所有能量削減5%到10%。

  有些公司已經(jīng)研發(fā)出了捕熱設(shè)備的模型,并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試,這些設(shè)備可能在今后10年內(nèi)“遍地開花”。

  燃料電池——從氣體而不是汽油中獲取清潔能源

  另一個(gè)可能很快在汽車領(lǐng)域找到用武之地的太空技術(shù)是為阿波羅宇宙飛船的分離艙提供動(dòng)力的氫燃料電池,氫燃料電池讓氫氣和氧氣混合在一起產(chǎn)生有用的電、熱能和水。

  依靠氫氣和空氣中氧氣運(yùn)行的燃料電池來驅(qū)動(dòng),汽車排放出來的將只有水蒸氣。然而,氫燃料電池在研制成本和耐久性方面依然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),更別說加氫站少得可憐。

  不過,在公共汽車上使用燃料電池比較靠譜。2010年1月份,美國(guó)聯(lián)合技術(shù)動(dòng)力公司宣布,該公司研發(fā)出的新一代混合動(dòng)力公交車專用型發(fā)電機(jī)已在真實(shí)環(huán)境中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過5000小時(shí),并且在這一過程中沒有更換蓄電池組。目前,裝有這種蓄電池的公交車已在美國(guó)加州的奧克蘭運(yùn)行。

  聯(lián)合技術(shù)動(dòng)力公司是阿波羅11號(hào)宇宙飛船所用燃料電池的唯一供貨商。該公司運(yùn)輸副總裁肯斯圖爾特表示,蓄電池的耐久性很重要。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,這是限制燃料電池車輛在全球范圍內(nèi)商業(yè)化的主要障礙,聯(lián)合技術(shù)動(dòng)力公司已經(jīng)大幅度提高了燃料電池的耐久性。今年年底會(huì)有12輛裝有燃料電池的公交車行駛在加州的大街小巷。

  該公司表示,燃料電池公交車能顯著降低溫室氣體排放量。如果氫來自天然氣,可以少排放34%;如果氫來自太陽能和風(fēng)能,就能減少排放43%。聯(lián)合技術(shù)動(dòng)力公司從1998年就開始為運(yùn)輸車提供燃料電池,其燃料電池產(chǎn)品遍及美國(guó)、西班牙、意大利、比利時(shí)等國(guó)。

  該公司受到聯(lián)邦資金資助的新一代質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池也已經(jīng)累計(jì)為公交車提供了超過35萬英里的商業(yè)服務(wù)。該公司運(yùn)輸部門經(jīng)理丹納卡琳斯基表示:“燃料電池汽車研制領(lǐng)域面臨的只是時(shí)間和投入等可以解決的問題。隨著成本的降低和技術(shù)的改進(jìn),配備了PEM技術(shù)的客車也將在10年內(nèi)‘飛入尋常百姓家’”。

  更可靠的鋰離子電池

  另外一個(gè)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的技術(shù)——鋰離子電池也從航空航天技術(shù)中獲益良多。

  鋰離子電池的出現(xiàn)使純電動(dòng)汽車(EVs)比如日產(chǎn)公司的LEAF(聆風(fēng))成為可能。2009年,日產(chǎn)汽車公司首次公開展示了全球第一款經(jīng)濟(jì)型零排放汽車LEAF。LEAF是一款中等大小的5座掀背兩廂純電動(dòng)汽車,配備了先進(jìn)的由鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的車輛底盤,其巡航里程達(dá)到160公里以上,可以充分滿足消費(fèi)者在實(shí)際生活中的駕駛需求。

  然而,美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室能源存儲(chǔ)小組組長(zhǎng)艾哈邁德裴沙連表示:“所有鋰離子電池存在的一個(gè)問題是,電池內(nèi)部的缺陷可能導(dǎo)致電池內(nèi)發(fā)生短路”。

  裴沙連和NASA的同事正在攜手研制一種更可靠地鋰離子電池,為在太空行走的宇航員提供電力,EVs可能也因此受益,獲得更加安全的鋰離子電池。

  裴沙連表示,電池失效的幾率微乎其微,EVs中還沒有出現(xiàn)類似的情況,但目前上路的純電動(dòng)汽車非常少,隨著路上奔跑的純電動(dòng)汽車越來越多,電池出現(xiàn)事故的例子未來可能會(huì)更多。

  讓你安全無恙地到達(dá)

  其他意義非凡的應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的航空航天技術(shù)集中在導(dǎo)航和乘員安全領(lǐng)域。

  所謂的電子線控系統(tǒng)已大大地取代了汽車和駕駛員直接的機(jī)械連接。油門控制改成電子線控之后,當(dāng)駕駛員踩下油門踏板時(shí),他就傳送了一個(gè)油門踩踏深淺與快慢的訊號(hào),引擎監(jiān)理系統(tǒng)會(huì)接收和解讀這個(gè)訊號(hào),然后再發(fā)出控制指令要求節(jié)流閥依指令快速或緩和開啟它應(yīng)當(dāng)張開的角度。電子線控的好處,除了精準(zhǔn)與快速之外,還有不會(huì)有機(jī)械磨耗的問題。除此之外,有了電子線控之后,汽車上許多現(xiàn)有的配備皆可簡(jiǎn)化,重量可以減輕,對(duì)汽車設(shè)計(jì)和油耗都會(huì)有正面的功效。