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延廖
8 years ago
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1 動力系統電動化技術發展趨勢與挑戰林士賢總經理

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 全球汽車節能減碳趨勢汽車企業平均 CO2 排放管制要求日趨嚴格由 2012 年 130 ~190 g/km, 至 2015 年 120~160 g/km, 到 2020 年

2 全球汽車節能減碳趨勢汽車企業平均 CO2 排放管制要求日趨嚴格由 2012 年 130 ~190 g/km, 至 2015 年 120~160 g/km, 到 2020 年 95~120 g/km 減少 27% ~37% 2020 年歐盟年企業平均 CO2 排放最嚴須達 95g/km ( 約 4L/100km) 中美日標準相近約 120 g/km ( 約 5L/100km) 2025 年歐盟年企業平均 CO2 排放預期甚至將降到 55g/km (2.3L/100km) 日本歐洲中國大陸美國油耗法規 2015 年 2020 年歐洲 18.0Km/L 24.6Km/L 美國 14.0Km/L 19.3Km/L 日本 18.6Km/L 22.3Km/L 大陸 14.0Km/L 20.0Km/L 0 資料來源 : 日經 BP(2011/7) 2

$電力動力的能源效率與 CO2 排放優勢發電 36% 輸電 92% 充電 80% 電動車 B-to-W 55% 總能源效率 14.5% 總 CO2 排放 CO2 發電 640 g/kwh, 輸 \ 充 \ 放電 74%, B-to-W 0.$

3 電力動力的能源效率與 CO2 排放優勢發電 36% 輸電 92% 充電 80% 電動車 B-to-W 55% 總能源效率 14.5% 總 CO2 排放 CO2 發電 640 g/kwh, 輸 \ 充 \ 放電 74%, B-to-W 0.15 kwh/km 煉油 85% 運輸 87% 加油 100% 汽油車 T-to-W 12% CO2 煉油 2800 g/l, 運輸 -3%, 60 kw Motor 1000 kg GVW 1.5L Engine T-to-W 150 g/km (16.5 km/l) 130 g/l 總能源效率 9.9% 總 CO2 排放 325 g/km

內燃機 (ICE) 動力動力系統對應 CO2 減量發展方向由於充電設備的普及與充電時間長, 續航里程低及電池的成本高相較於現有車輛, 純電動車在 2020 年預期仍少於 10% 2020 年以前, 汽柴油引擎的節能技術最佳可較現今降低 20~30% 排放, 不足的部分須仰賴電動化動力系統達成節能目標 HEV/PHEV 被視為較可能在短中期做為達成減排法規要求的技術 Diesel/ GDI

4 內燃機 (ICE) 動力動力系統對應 CO2 減量發展方向由於充電設備的普及與充電時間長, 續航里程低及電池的成本高相較於現有車輛, 純電動車在 2020 年預期仍少於 10% 2020 年以前, 汽柴油引擎的節能技術最佳可較現今降低 20~30% 排放, 不足的部分須仰賴電動化動力系統達成節能目標 HEV/PHEV 被視為較可能在短中期做為達成減排法規要求的技術 Diesel/ GDI Turbo Engine Down-size Start Stop Mild Hybrid Start Stop Power Assist Full Hybrid TOYOTA Prius Ford Fusion 4 Full Hybrid w/ead Lexus RX400h 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% CO2 reduction percentage 電力動力 PHEV EV-RE GM Volt EV Nissan Leaf

5 Engine Down Size & Micro-hybrid 10% Turbocharged GDI Diesel Start-Stop 動力系統電動化 Eng downsize & Mild-hybrid 20% BSG, ISG, TMG Power-assist Eng downsize+ & Full Hybrid 35% 2 motors Parallel hybrid E-Axial Drive Eng downsize++ & range-extender (1 small motor) (1 large motor) 50% PHEV EVRE B C2 C1 電動化程度 5

6 內燃機 + 電動混合動力的比例電網電力 Electric Network PHEV 電池 Battery Genset / Fuel Cell 動力內燃機馬達馬達動力系統電動化 ICV Micro Mild Full Hybrid EV EV-RE FCEV Series Hybrid

7 日本歐洲及美國市場的電動化趨勢預測 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 0% 6% 9% 4% 90% 16% 75% % 95% 90% 85% 80% 75% 70% 0% 2% 5% 3% 13% 95% 7% 75% % 95% 90% 85% 80% 75% 70% 0% 1% 3% 10% 6% 13% 89% 77% 日本歐洲美國 BEV PHEV HEV ICE 資料來源 :Roland Berger(2011) 7

年前能達到全國新能源汽車市場市佔率 20% 東風 -2015 年 HEV/BEV

100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 中國大陸市場 1% 2%

BYD- 以車隊用途為主軸, 開始推廣海外市場 : 純電車 e6 已於 2011

8 中國市場的電動化中國新能源車動力發展方向 EV+PHEV+FCEV 國營汽車私營汽車上汽 - 目標推出 PHEV BEV FCEV 車款, 並希望 2015 年前能達到全國新能源汽車市場市佔率 20% 東風年 HEV/BEV 車銷售量預估達 5 萬輛一汽 - 同樣以 PHEV BEV FCEV 三大領域為發展目標 ( 部分計畫進行小批量生產 ); 此外, 亦致力於發展電動車關鍵零組件技術資料來源 :Roland Berger(2011) 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 中國大陸市場 1% 2% 3% 94% 8 4% 9% 6% 81% BEV PHEV HEV ICE 奇瑞 - 旗下各推出 HEV PHEV BEV 車款, 均已在 2011 年以前上市 ; 設定目標為 :2015 年之前達到 5 萬輛電動車銷售量 BYD- 以車隊用途為主軸, 開始推廣海外市場 : 純電車 e6 已於 2011 年上市 ;2012 年分別在美國歐洲上市 PHEV 車款 F3DM 亦計畫 2012 年在美國上市 JV with Daimler: PHEV 車款預計 2013 年上市

9 電動化關鍵技術開發 VCU Power split / Transmission HEV PHEV/ EVRE 內燃機優化第一階段電動化第二階段電動化動力總成 ICE Power-assist Range Extender 零組件 Battery BSG MCU ISG

Hybrid 技術比較油耗效益系統複雜度成本上升優勢劣勢 Micro-hybrid (start-stop) < 10% 低低有利現有系統進行升級節能減碳效益有限 Mild-hybrid (P-assist) 10~20% 中中發展至 full-hybrid 具延續性引擎室空間限制, 需搭配小型變速箱 Full-hybrid 30~60% 高高用車方式與傳統汽油車相近

10 Hybrid 技術比較油耗效益系統複雜度成本上升優勢劣勢 Micro-hybrid (start-stop) < 10% 低低有利現有系統進行升級節能減碳效益有限 Mild-hybrid (P-assist) 10~20% 中中發展至 full-hybrid 具延續性引擎室空間限制, 需搭配小型變速箱 Full-hybrid 30~60% 高高用車方式與傳統汽油車相近系統過於複雜, 設計驗証工作繁重 30 EV-RE 40~80% 低高油耗改善可純電行駛, 適合都會用車型態發展至 EV,Full Hybrid 具延續性電池成本高, 高速行駛油耗效益略差馬達功率 (kw) 目前成本未來目標成本單件成本增加 (RMB) % 5% 10% 15% 20% 25% 30% 油耗改善率 (%) AVL 公司預測

11 EVRE 相關概念與技術規格 benchmark Vehicle Layout IC Engine Generator Traction motor Battery Perofrmance OEM/Developer SUZUKI Volvo Getrag Audi FEV AVL ACP GM FEV ALTe Fisker 奇瑞吉利華晨 Model SWIFT V60 B-Car Chrysle Ford A1 FIAT Mini VW 帝豪 Concep Volt r Crown Karma 瑞麒 X1 e-tron 500 cooper Jetta EC-7 t Caliber Victoria Demo/production Concept Concept Demo Demo Demo 2011 Demo Product Produ ion ction AER (km) Fuel economy (km/l) Motor Rear Front Front Front Front Front Front Front Front Rear Front Front Front Genset Rear Rear Rear Rear Rear Front Front Front Front Front Front Front Battery Rear Chassis Chassis Chassis Chassi Chassi Chassi Trunk Chassi Rear Drive axle Front Front Front Front Front Front Front Rear Rear Type 4 stroke Rotary Rotary # of cylinder disk 1 disk L2 L3 L2 Displacement (L) T Rated power (kw) Rated power (kw) Rated power (kw) Peak power (kw) Rated Torque (Nm) Peak Torque (Nm) Voltage (V) Energy (kwh) Usable energy (kwh) 5 8 Weight (kg) km/h (sec) 0-60 mile/h (sec) (11) BEV Top speed (km/h)

12 電動車增程系統架構增程發電機系統電動車輛增程系統動力分配系統 EVRE 動力系統齒輪箱內燃機動力總成控制器電動車系統離合器發電機變頻器 / 控制馬達驅動 / 控制電池

13 Battery SOC 增程式電動車行駛充電模式模式一 : Range 延長模式 ( 短程使用 ) AER 用至 SOC=30%, 發電機啟動後僅供應行駛耗能, 不做多於充電平均發電量小,BSFC 非最佳點, 發電量為 SOC 耗能車速之參數假設走行 100km: AER:56km, ICE:44km, 綜合油耗 :24.6km/L 模式二 : 高 SOC 模式 ( 山路使用 ) AER 用至 SOC=70% 以維持高 SOC 以應付頻繁爬坡路發電量小,BSFC 非最佳點, 發電效率非最佳點假設走行 100km: AER:24km, ICE:76km, 綜合油耗 :14.1km/L 模式三 : 快速充電模式 SOC 用盡後, 臨時需行駛山路, 需盡快恢復 SOC 走行 78km 後恢復 SOC 100%: AER:56km, ICE:22km, 綜合油耗 :11km/L 100% 模式二模式三模式一 30% Range Pure EV EV-Range extended

14 增程發電延續性發展 - Full Hybrid Step I - 2-mode Mode 1: 純電動 Mode 2: 發電增程模式引擎 : V2 1.0L, ISG: 15kW, IPM, 永磁同步式, 水冷行星齒 gearbox: 單速 W/O 離合器, 制動器, 液壓裝置馬達 : AC-100kW Step II - 3-mode Mode 1: 純電動 Mode 2: 發電增程模式 Mode 3: 引擎動力定速巡航模式引擎 : 延用 ISG: 新增內件離合器行星齒 gearbox: 二速 & E-CVT 2 clutch, 1 brake, hydraulic actuator, pump TCU 控制器馬達 : 延用 RE Hybrid C2 B EV C1

$\ 後軸可延伸發展形成 2/4WD Full Hybrid 發電能源類型 : 燃料電池 LPG 太陽能等皆可電網電力電動車增程 EVRE 的挑戰與發展電池越大充電能量越大驅動功率越高續航力越長發電機組$

15 為提供 EV 車主長途行駛, 或於充電設施未普及地區之用車需求, 車載發電機組可延長續航力搭載電池容量可大幅減少,10~16kWh 以上可滿足大部分用車者使用需求 (64 km 或 40 miles),ev-re 大部分使用的電力仍來自電網電力符合動力系統電動化的節能最大化發電機組燃料來源可為燃料電池天然氣太陽能及汽油等內燃機發電機組為相對成熟的技術, 熱及噪音管理為車輛匹配重點高功率密度電池於行駛中快速充放電對與耐久性要求總體電機成本仍需持續降低 Fuel Cell, 太陽能在能量密度及功率密度仍不足以提供車輛行駛需求, 技術成熟度尚待持續提升發電機組的動力經動力分配機構設計直接傳遞至前 \ 後軸可延伸發展形成 2/4WD Full Hybrid 發電能源類型 : 燃料電池 LPG 太陽能等皆可電網電力電動車增程 EVRE 的挑戰與發展電池越大充電能量越大驅動功率越高續航力越長發電機組電池電動電力控制器馬達 EV-RE 技術

16 敬請指教 16

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<4D6963726F736F667420576F7264202D20322D392D32B971B0CAA8AEB2A3B77E2DC2B2A4B65FA5BFC5E9A4A4A4E55F2E646F63> ( 動 IEK 2010 12 31 Tel:+886-3-5916167 E-mail:[email protected] : : 適合僑外商來台投資產業建議電動車產業 9 電動車產業 1-1 產業定義 (1) 產業定義範疇 A. 定義 : 電動車 (electric vehicle, 簡稱 EV) 是指將動力源的引