工研院四輪電動車技術平台 ─ e-buggy

記者:文、圖 / 蔡國彥、整理/Ero 2009-06-16

工研院利用四月開展的「台北國際車用電子展」,發表了具有變速功能的電動車技術,展示了未來綠能動力的可能性。

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您覺得未來的能源會是甚麼?會是現在普遍使用的石化能源嗎?答案當然是否定的!據保守估計,在目前無止盡的依賴石化能源下,我們居住的地球在數十年間,便會將石化能源消耗殆盡;同時使用石化能源所排放的二氧化碳,也將造成地球暖化現象破壞生態的平衡,嚴重危害到地球生物的生存,當然也包含我們人類在內。

面對這樣的警訊,我們或許可以置之不理,然後等待未來的科技來解決;倘若這危機是未來科技來不及或是根本無法解決的話,那麼我們將錯失拯救我們居住環境的機會,陷入面臨愈來愈嚴峻氣候的危險裡。看到上述的情況,您還想繼續依賴石化能源,繼續讓溫室效應日趨惡化嗎?為了後代的永續生存,您能夠不想辦法節能減碳,來拯救我們居住的地球嗎?

然而我們日常所仰賴的交通工具,正是讓溫室效應變劇的主因之一。有鑑於即將面對的環境危機,我國工業科技的搖籃--工研院,在多年前即已經針對交通工具,做節能減碳的技術開發,而電動車技術正是其中的一項。歷年來推出了數款電動車承載平台,展示了工研院對電動車的研發成果,今年首度以PGO的BUG RIDER 500做為展示平台,將電動車技術自短距離速度較慢的移動,推向長距離高速移動的新紀元。

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e-buggy的技術優勢

工研院所研發的四輪電動車e-buggy,其組成可分做電池系統、馬達驅動系統、傳動控制系統以及整車控制系統等四大項目。除了車身平台採用PGO現成的BUG RIDER 500車身外,其餘皆是工研院的研發成果。

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電池系統對於電動車而言就是燃料系統,有著舉足輕重的影響力。工研院所發展的電池系統是將許多電池單體與電池管理系統組合成一模組化電池,再依照不同的馬達需求、使用需求將模組電池串連、並聯組合成電動車所需要電壓規格的電池系統。

e-buggy所用的電池系統特地採用在相同電容量下有體積較小、重量較輕、高功率輸出、充電效率佳以及電池充放電壽命長等工作特性的鋰離子電池。為因應面對坡度、速度、加速度、續航力以及供電產生的溫度等考量,工研院甚至針對車用電池做電池匹配管控的設計,讓電池得以發揮最大的效益,同時保護電池的作動。
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在馬達驅動系統上,工研院為e-buggy搭載了10.8千瓦的永磁同步馬達,其專利的組合式矽鋼片設計(Poki-Poki)不僅降低生產成本,還可達到電動車高功率密度的高效率、大動力輸出要求。另外特別開發的複合式馬達控制器,結合方波與弦波控制可以較低成本並兼具低速與高速之性能與效率,此設計目前專利仍在申請中。

在傳動控制系統中,原有的PGO BUG RIDER 500是採CVT無段變速設計,而e-buggy為了要讓電動馬達在低速及高速下仍有良好的動力輸出,因此將smart所採用的六速自動離合器手排變速箱,修改了換檔控制,將本來需要兩組馬達控制的離合器與齒輪組改為一組馬達即可辦到,工研院將這自行開發的六速自動離合器手排變速箱與馬達合而為一,減少了動力裝置所佔用的空間,同時e-buggy在這具六速自動離合器手排變速箱的循序進檔下,最快可達到時速82公里的極速。
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整車控制系統即是車輛的匹配與整合,此為模組化關鍵零件設計核心,透過此控制器,可連接各項人機介面,並能有效管控各個次系統。並在續航力、加速性、最大出力、極速、爬坡能力等動力輸出與節省電能上取得最佳平衡。


寂靜的加速快感

雖然沒機會試試Tesla的美式電動超跑,不過有機會試試國內最頂尖的電動車,也算是很奇妙的試駕經驗了。雖然e-buggy僅開放在工研院的園區內繞行,不過其寂靜的運行表現卻已經讓我訝異不已。

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相信多數人都有騎乘過速克達的經驗,其實一般的電動車加速感受,就跟速克達一樣是種平順的無段變速加速感受,不過e-buggy可是輛紮紮實實的六段手排變速箱,這你可從那檔檔都清楚的換檔鈍挫上得知。

e-buggy所用的變速箱主體與smart相同,在換檔間都會有個短暫因離合器開合所產生的動力銜接落差,因此若沒預期這動力落差,你就會覺得換檔有很大的頓挫感,不過這也是這種非雙離合器自動手排的通病,習慣其換檔時機適時收放油門踏板,一樣也可以有暢快的駕馭感受。
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e-buggy的續航力頗佳,ECE40的規範下可達到66公里的行駛距離,時速60公里則可以行駛55公里,時速40公里則有最大的82公里巡航實力,這些數據都使用自底盤下配置的11顆40Ah鋰鐵磷電池模組。140V-10.8Kw的永磁同步馬達搭配自動手排6速變速箱,可達到82km/h的極速。e-buggy馬達的最大扭力為60Nm/1500rpm,其爬坡效率可在時速20公里爬上33%的坡度,有此可見e-buggy良好的爬坡性能。


結語

看了e-buggy的介紹後,若你很衝動的想去買一輛來環保一下的話,很抱歉!目前工研院所開發的電動車,都只是研發技術的展示平台,除非有相關廠商願意接受技術轉移投入市售車的生產,不然像這樣研發階段的概念的車輛,將不可能在市場上銷售。然而這輛e-buggy的許多技術也正在對許多車廠釋出當中,當然其中不乏國內欲發展電動車的車廠,想要擁有e-buggy技術的電動車,可要在等等囉!

電動車使用充電電池在未來也許不是最好的方式,燃料電池或是遙距供電等技術應該都是較佳的替代方案,不過在這些先進技術未臻成熟下,使用充電電池的電動車對於溫室效應的減緩,有著立即的顯著效果,且行駛時無噪音與排氣污染的產生;若能在實踐環保愛地球理念的同時,又能提升人們的生活居住品質,使用電動車何樂不為呢!


LEV e-buggy規格

Item

EV

車身長

mm

2920

車身寬

mm

1620

車身高

mm

1480

車身重

kg

530

傳動系統

AMT六速自動離合器手排變速箱

車輛性能

極速

Km/h

82

加速

0~ 60km/h

12 Sec.

0~ 400m

25.5 Sec.

爬坡效率

@ 20km/h

33%

續航力

@ECE40

66 km

@ 40km/h 60km/h

82km / 55km

電力系統/電池系統

馬達性能

馬達型式

永磁同步式

散熱方式

氣冷式

電壓

140V

最大功率

10.8kW/4500rpm

最大扭力

60Nm/1500rpm

效率

90%

能源回收方式

煞車回收系統

電池模組

電池容量

140V/40Ah

組合型式

11顆模組電池系統

循環壽命

1000

電池單體

電池型式

鋰離子電池

電壓/電容

12.8V/40Ah

重量

6.1kg