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混合动力Hybrid Vehicle发展趋势

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采行Serial hybrid方案的volt,可利用相对低廉的市电作为动力来源,停放车库期间可进行电池蓄电。chevy
采行Serial hybrid方案的volt,可利用相对低廉的市电作为动力来源,停放车库期间可进行电池蓄电。chevy

即便BEV(Battery Electric Vehicle)/FCV(Fuel-cell Electric Vehicle)用车全程不会产生空污问题,但实际上仍会遭遇核心技术尚未成熟与充电站设置不够广泛问题,反而采行石化燃料、电力辅助双轨共行的Hybrid Vehicle,在开发环保节能用车政策方面,为目前较折衷且容易施行的车辆设计方案...

BEV(Battery Electric Vehicle)、FCV(Fuel-cell Electric Vehicle)由于驱动动能来源全为电力,即便Fuel-cell为透过化学反应产生电能,但实际发电过程衍生物仅有「水」,基本上可以算是零空污问题。但现实的用车环境,发展BEV需面对广设充电站的初期建设问题,而发展FCV又必须在Fuel-cell技术更成熟后才有机会。

Siemens eHighway技术方案,可以让油电混合车减少搭载电池数量,同时可将车体重量减轻,但必须搭配基础建设配套。Siemens

Siemens eHighway技术方案,可以让油电混合车减少搭载电池数量,同时可将车体重量减轻,但必须搭配基础建设配套。Siemens

Siemens eHighway技术方案,可以让油电混合车减少搭载电池数量,同时可将车体重量减轻,但必须搭配基础建设配套。Siemens

Siemens eHighway技术方案,可以让油电混合车减少搭载电池数量,同时可将车体重量减轻,但必须搭配基础建设配套。Siemens

chevy volt将原有排气管、油槽空间,全改置放锂电池蓄电模块,搭配小型发电燃油引擎,延伸Serial hybrid的续航距离。chevy

chevy volt将原有排气管、油槽空间,全改置放锂电池蓄电模块,搭配小型发电燃油引擎,延伸Serial hybrid的续航距离。chevy

现行Serial hybrid/Hybrid Plug-in系统,可利用石化燃料为动力的发电机,改善BEV纯电力驱动车型的续航能力问题。Volvo

现行Serial hybrid/Hybrid Plug-in系统,可利用石化燃料为动力的发电机,改善BEV纯电力驱动车型的续航能力问题。Volvo

尤其是BEV应用方面,即便车主可利用自家车库的市电为BEV蓄积电能,但真实的用车环境,车主仍常有长距离驾车需求,若超过BEV的有效巡航范围,是必须利用中继的充电站来补充BEV的电能,而充电技术不若石化燃料的油料补充方式可以在数分钟内完成,BEV视不同充电技术至少也需要数十分钟至数小时才能完成充电。

发展BEV/FCV的相关限制

这时另一种更换BEV电池的能源补充方案的实用性会更高!但更换电池设计方案又牵涉到不同车型的电池规格兼容度、电池新旧的折旧问题,其需考虑的设备、料件折旧摊提与服务机制架构的高复杂度,又会比简单的燃料充填复杂许多,这些都会影响BEV初期市场发展的扩散速度。

反倒是没有完全放弃石化燃料的Hybrid Vehicle设计方案,可以在BEV较令车主难信赖的最大行驶范围、燃料补充问题方面,沿用传统石化燃料的供应体系,提供最佳化、低成本的完整系统奥援,成为满足节约能源、减低空污排放...各方面要求目的的车辆动力设计方案。

BEV适合短途通勤 长途需整合Hybrid设计方案

目前环保节能的车辆设计方案,大体上会将车主的用车习惯进行区隔,再针对性的分成几种设计方案因应。例如,若是仅在都会区或是都会与卫星城市的往返通勤需求,这种用车型态一般约150~200km,单日200km巡弋范围已经可以满足多数都会用车人的通勤需求;此方向的设计方案,即可利用全电池驱动的BEV架构进行产品规划,而这类BEV大多可在8小时内利用市电完成车辆的电能回补,不只可在家中市电(230V/16A)进行蓄电,也能在停车场或充电站进行蓄能。

至于针对长距离的用车方案,目前多数方案会采取汽油或是柴油的Hybrid系统,但Hybrid油电混合的共轨系统视其油?电动力切换设计的方案差异,只能说是优化了现有汽油引擎的耗能问题,改善幅度约为60%~70%上下的节能差异。而现在发展较热门的技术,则为柴油或汽油的Hybrid Plug-in系统(或另称为Serial Hybrid系统)。

相较于仍以石化燃料为主的Hybrid油电混合设计方案,Hybrid Plug-in系统为利用电能为主,搭配汽?柴油内置发电机,作为当Hybrid车辆用光电池储蓄电能后的辅助延伸巡航范围驱动电力的附加设计系统方案。以柴油Hybrid Plug-in系统为例,单次巡航范围在电池蓄电满档、油料充足条件下,可以满足1,200公里的巡航范围,实用性与便利性极高。

Siemens提出eHighway新油电混合概念技术

现有油电混合应用技术,多半仅针对家用房车为发展,反而耗能更多、空污也不遑多让的卡车、营业用大型车辆,其油电混合或全电力车应用洁净能源的车辆设计方案较有限。其中Siemens发展的eHighway概念的卡车用油电混合技术,相当值得持续观察。

卡车这类运输工具,具有行驶路线趋于一致特性,加上车辆必须争取更多载货空间,无法如使用BEV或Hybrid Plug-in系统之车辆可装载大量电池,其电池的数量必须减量甚至减到最低,但如此一来节能的效益就相对小许多。为改善这个问题, Siemens在商用货车的Hybrid系统导入如电联车的电力供应设计方案。

Siemens eHighway概念油电混合技术,利用在高速公路设置供电设施,货车可如电联车般升起取电电刷自供电线路取得电力,即可因为只要上了高速公路就能衔接取电的优势,避免在货车内装载大量电池而增加车重、减少载货空间的困扰,并可以利用现有的柴油?汽油车辆经简单改装,就能升级eHighway Hybrid油电混合设计方案。

Siemens eHighway应用概念,因为货车本身并非行驶于固定位置的铁轨,基本上仍为车辆的形态,因此势必会碰到驾驶在行驶自供电线路透过取电电刷取电的对位问题。因此在Siemens eHighway的设计方案中,利用影像识别追踪技术,让取电电刷可以透过车顶同步摄影镜头,利用机器视觉传感供电线路的位置,同步驱动取电电刷的偏转角度,只要驾驶让eHighway油电货车驶于特设eHighway车道中,即便行驶位置与供电设施有些微误差,车顶设置的动态追踪摄影机仍会透过追踪调校角度机制,令取电电刷与供电线路达到高度与位置上的一致,维持最佳取电状态。

利用Siemens eHighway的设计方案,eHighway油电混合货车即可简省大量电池设置空间,就能取得源源不绝的电力来源,而简省电池的好处除了重量减轻、车辆油耗大幅降低外,利用电力行驶期间车辆可以说是完全不需石化燃料驱动车体,达到大幅减排、减污目的,同时,货运业者也能用极低改装代价,完成车辆的节能设计改善。

家用EV辅助应用方案

如发展Hybrid技术较慢的Volvo车厂,原先寄望于发展柴油、酒精等能源燃料为环保用车主力,但随着EV车发展逐渐成熟,也进行开发方向转换,同时进行BEV全电能驱动车与柴油Hybrid Plug-in系统两种环保车节能设计。

以BEV型车种来说,Volvo以C30车型架构发展马达直驱车种的BEV,利用前置直驱马力111hp的马达为动力,将原有石化燃料车种需要的排气管、油箱位置,改换成储放具24KW的锂离子电池模块,此款BEV具0~100km加速仅需11秒、极速可达130km/h表现水准,由于针对每日通勤用车需求开发,电池续航力可达150km。

而针对柴油Hybrid Plug-in系统方面,则采同样的马达直驱设计方案,电池主力驱动设计小幅调整,同时追加一组40L的油料箱与柴油发电机组,作为当电池用罄时的备援供电方案,而透过柴油发电机的辅助,可让柴油Hybrid Plug-in系统的锂电池没电时,还可在一般提供石化燃料的加油站添加发电用的油料。

由于内置柴油引擎仅为发电使用,因此性能不用特别为驱动性能调校,而是仅需要稳定输出带动发电机所需的基础动力即可,相较精密调校动力输出的引擎,这种专为带动发电机组用的引擎设计相对简单、成本低廉许多,同时也少了许多传统引擎的动力改善组件,例如涡轮增压设计或是可变汽门的复杂动力调整设计方案。

同样的概念,在美系车厂,如GM也是用近似的概念发展Serial hybrid架构的油电混合车款,目前较热门的chevy volt车款已是Serial hybrid架构的量产车型,在美国市场表现相当耀眼。

Hybrid油电混合动力系统

即便BEV和Serial hybrid/Hybrid Plug-in系统等后起之秀相继窜头,但实际上汽车产业由于多数用车人的习惯使然,仍旧较偏好以油电共轨的Hybrid系统节能车型。因为传统车主对于汽油?柴油引擎的性能表现较为信赖,一方面是动力输出问题,另一方面是巡航范围相对更让车主信赖,尤其是随处可得的石化燃料添加方案,会比需要长时间充电的Serial hybrid/Hybrid Plug-in或是BEV更让车主信任。

尤其是汽油?柴油+电力整合的混合动力技术,其燃油发动机的设计方案,是现有汽车产业发展最完整的动力技术模式,Hybrid系统为在现有引擎基础下追加辅助电能驱动方案,为兼具传统用车习惯、改善现有引擎节能表现的折衷设计方案。

现有Hybrid油电混合动力技术,仍以TOYOTA等日系车厂发展相关车型较多,透过技术交互授权,例如TOYOTA与BMW的油电混合动力技术与柴油发动机交换技术授权,也让欧系车渐渐大量因应市场潮流,推出多款Hybrid油电混合动力车型。

另外,欧系最大汽车集团Volkswagen Group,也嚐试以Full hybrid系统自主研发油电混合动力设计方案,而此一油电混合动力设计方案已用于Volkswagen、Audi等VW车系品牌Hybrid车型;至于法国PSA集团,则锁定柴油混合动力整合,发展柴油动力与电力驱动的Hybrid油电混合技术车款。


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