电动车动力系统整合化 优化效率及成本

发表创新动力系统e-axle电动轴系统。来源：Bosch

节能减碳议题当道，电动车的必要性日趋明显。电动汽车动力系统相关技术的进展，有效促成电动车性能提升，随着消费大众对电动车的满意度提高，电动车可望进一步普及，甚至带动汽车发明近140年以来的一场全面颠覆性革命。

英国、法国已相继宣布将在2040年全面禁销售燃油车，大陆也正着手拟定禁止燃油车生产时刻表，种种迹象显示电动车已是不可逆的趋势。根据 Bloomberg New Energy Finance 预估，至2030 年，电动车销售将由目前的77万辆成长至超过2,000万辆；至2040年，电动车渗透率更将达到新车销售的35？47%。

强化动力系统  推升电动车性能

基本上，电动车类型多元，不过归纳其动力系统主要结构不出动力马达、马达控制单元(MCU)、动力电池、电池管理系统(BMS)及能量管理系统(EMS)等元素。电动车性能之良莠，端看制造商是否能有效整合动力马达、MCU、动力电池、BMS、EMS等次系统。

为带给市场更好的电动车，许多大厂积极强化甚至是创新电动车动力系统技术，例如新近发表品牌旗下首款电动车I-Pace的Jaguar。不同于其他车厂多是先推出油电复合动力车测试市场水温，Jaguar直接以纯电动车宣示进军电动车市场的决心，也显现其对于自家电动车动力性能的信心。

Jaguar I-Pace的动力是由双马达、平板化电池模块所构成，可提供400匹马力、696Nm扭力的动力输出，并且具有0-100km/h加速4.8秒的性能表现，同时容量90kWh的电池模块还能为I-Pace带来480公里的最大续航力，且只需40分钟就能补充80%的电力。

创新电动轴  续航力提升

电动车动力系统不断进展，甚至出现突破式创新。博世(Bosch)于2017年9月间发表的创新动力系统e-axle电动轴系统就是一例。该系统整合马达、电力电子及变速器这3个动力系统零件，形成单一机组。

由于此电动轴将电力电子、电动马达和变速器整合在单一机组中，因此可大幅缩减外部零件的需求，也就是说，新电力动力系统不需要厚重的连接零件及昂贵的铜缆，以及转动零件用的轴承，此外也能简化冷却系统，如此在提高效率的同时也能降低动力系统成本。

在产品发表会上，Bosch交通解决方案事业部董事长布兰德说明，电动轴是电动车的新创动力系统，可提供更佳的续航力。目前全球已有超过50万辆的电动和油电混合动力汽车搭载Bosch的零件，而此一创新电动轴的销售预期将垫高Bosch在全球电动车市场的重要地位。目前此电动轴样品已送交客户共同测试中，Bosch计划将于2019年开始量产。

该动力系统可以传输50到300千瓦，车轴扭力范围可达1,000？6,000Nm，当安装在油电混合动力和电动车辆，可进行前轴和后轴驱动，传输150千瓦的电动轴重约90公斤，Bosch强调这远远低于迄今为止使用的个别零件合组起来的重量。布兰德强调，与竞争产品相较，Bosch电动轴具有优异的高峰性能及高效连续性能，能使电力动力系统加速更顺畅且可于更长的时间内保持高速。

三机一体  节省空间及成本

「整合」已成为电动车动力系统的发展主流。特斯拉(Tesla)主力马达供应商富田电机已完成三机一体技术。富田张金锋表示，电动车是未来趋势，欧洲许多国家都已提案或倡议禁售内燃机汽车或燃油汽车的日程，在印度及大陆，电动马达才开始发展，台湾有很好的单一零件供应商，除了做零件，也应该要做系统整合。

三机一体意指将马达、驱动器、控制器高度整合为单一模块，其优点为节省空间及成本、更能减少故障发生的机率、增加安全性，且能减少对其他电子设备的干扰。

马达、驱动器、控制器个别都需要冷却器，而冷却器容易发热故障，采用最新三机一体模块，透过共享可减少冷却器需求数量、缩短连接线路，而线路变短就意谓对EMC干扰减少，如此就不易产生对其他电子设备信号的干扰。

富田三合一电动车动力系统推出用于小车、中、大型房车的三种产品，适用所有轿车车型。此系统将于富田电机2018年落成的竹科铜锣园区新厂生产，预计2018下半年量产出货，初期年产能规划100万组，且预计第二期厂区于2019年完工后，将进入高速量产阶段。

提高效率及安全性  电池争战未歇

电动汽车以电力做为动力，电动车动力系统要表现良好，电池管理系统(Battery Management System；BMS)扮演关键角色。一般来说，BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接电池包，采集电池的电压、电流和温度等，主控单元通过CAN汇流排或Daisy Chain通信等方式管理多个从控单元。

再进一步细分，BMS约可分成传感器线路、保险丝、电池监测IC输入过电压保护、菊链I/F过电压静电放电(ESD)保护、控制器区域网络汇流排(CAN Bus)I/F过电压ESD保护，以及高电压／电流电力线保护等区块。

这些区块具有测量电池电压的功能，防止充电和放电过程出现异常情况等，整体目标就是提高电池的利用率，延长电池的使用寿命。唯有良好管理电池组的充放电、安全运作等，电动车才能跑得又远又安全。

此外，电动车电池技术的争战当然仍未停歇。虽然谈到电动车电池的研发首先一定会想到特斯拉，然而其他传统大厂仍是不断紧追甚至发表超越特斯拉的愿景。

日本丰田汽车目前正在研发由固态电池供电的电动汽车，据悉此种新一代电池的电量更稳定，且充电时间更短。丰田公司预计在2022年完成研发完成采用此固态电池的新型电动车。不过，于此同时，特斯拉的电池供应商松下电机及BMW也已投入固态电池技术开发，且让我们拭目以待下一代电池技术谁领风骚。