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[信息] 车辆新技术对耗能影响评估

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发表于 2008-12-8 10:57:55 | 显示全部楼层

车辆新技术对耗能影响评估

车辆新技术对耗能影响评估  摘  要  关键字:智慧型运输系统  (Intelligent Transportation System)  複合动力车辆 (Hybrid Power Vehicle)  燃料电池车辆  (Fuel Cell Vehicle)  本研究目的即在于藉由调查搜集国际车辆耗能改善新技术之研发状况,评估各项技术参数应用对能源节约,环境保护与商品化之效益,以作为政府相关单位于制定法规与推动节能车辆技术之参考。  本研究方法为针对车辆耗能技术,收集国际发表之相关技术资料(包含全球资讯网,发表文献,研讨会,展览)并依技术特性进行分析与研究。  评估项目包含各项技术运用对车辆在省能,环保,安全,商业化技术成熟性与成本影响以及其目前使用状况。  车辆耗能效率若以自初级能源计算传至车辆轮胎行驶之整体耗能效率比较,依高低顺序为燃料电池、电池电动车辆、複合动力、内燃机动  力车辆。引擎节能技术重点在于轻量化直接喷油式之涡轮增压柴油引擎或具可变进气与高燃烧效率之汽油引擎,车辆传动系统节能技术主要在于提高传动效率之手自排或智慧型自动无段变速箱。车身技术重点则为低风阻造型设计与大量应用轻量化车体材料两项。预估未来车辆技术将大量结合传统车辆技术与新兴电子电机控制技术,朝洁淨与智慧化发展。  第一章、前言  目前汽车产业技术发展趋势变化快速、对于符合日益严苛污染耗能法规趋严,CO2减量国际协定与环保之需求,国际上之各种新兴技术纷纷被开发出来以对应市场的变迁。本研究目的即在于藉由调查搜集国际车辆耗能改善新技术之研发状况,评估各项技术参数应用对能源节约,环境保护与商品化之效益,以作为政府相关单位于制定法规与推动节能车辆技术之参考。  本研究方法为针对车辆耗能技术,收集国际发表之相关技术资料(包含全球资讯网,发表文献,研讨会,展览)并依技术特性进行分析与研究。  评估项目包含各项技术运用对车辆在省能,环保,安全,商业化技术成熟性与成本影响以及其目前使用状况。资料蒐集与评估工作流程展开如图 1。  图1 车辆耗能新技术资料蒐集与评估工作流程

  

  有关车辆耗能改善新技术资料分类与目前资料收集范围如下:   1. 全球资讯网:分类包含全球管理能源相关政府单位,汽机车厂,主要零组件供应商,学会或协会,专业期刊,研发顾问公司等网站。  2. 技术文献:国内外车辆技术期刊与研讨会论文,分类包含车辆能源运用总论,车辆电子化,汽油引擎,複合动力,燃料电池,轻量化,车厂产品发表,车辆展览会资料等。  3. 内部研究报告:工研院机械所执行车辆相关研究分析与测试报告。  第二章、国际车辆低耗能技术发展调查  二十世纪科技的发展,带来了便利舒适的生活,但也造成严重的环境资源后果。依据日本新能源产业技术总合开发机构(NEDO)调查显示,目前世界石油存量仅能供应约 40 年消费,加上天然气大约也仅有 60年的储量。据 OECD(Economic Co-operation andDevelopment )组织调查所有开採能源中,1997 年起有超过 22%的能源为交通运输所消费,而其中60%华在是车辆行驶,因此近年来汽车工业技术的发展,特别着重能源节约、新燃料与 CO2 排放降低的科技。如图 2为日本自动车研究所(JARI)所预测之汽车工业科技发展趋势,估计技术发展之驱动力将由HC、NOX等污染排放逐渐移转到耗能减少,再移转到新能源的利用。

  

  图2 Automotive technology for environment and energy issues - JARI  事实上世界各国政府于 20 世纪两次能源危机后,即十分重视之车辆  油耗。各国政府提出之相关政策包括:  美国:以国家平均耗油标准 CAFE(Corporate Average Fuel Economy)法规  管制车辆之耗油率,自实施以来达成平均每年0.3%降低的成果,自1993  年起美国政府又提出了 新世代运输器具合作计画 PNGV (The Partnership for a New Generation Vehicle),鼓励三大车辆与学术界合作开发 80mpg(mile per gallon)之家庭用车。   日本:政府订定能源节约法,透过耗能标准修改提昇汽车耗能,以汽油小客车之为例,2000 年起实施之耗能标准较 1990 提高8.5%,2010年将更提高 23%。此外并藉助补助税的优惠、依利贷款以增加洁淨能源车辆如电量车、複合动力车辆至一百万辆。(Isabelle注: 很成功的政策帮助日本在油电车领域的发展 台湾加油!!)  欧洲:由欧盟执委会 EU(EuropeanCommission) 为推动机构各国汽车节能政策,目前欧洲汽车製造协会 ACEA (Association of EuropeanAutomobile Manufacturers)协议,于 2003 年达成新车 CO2 排放降为165-170g/km 中程目标,并于2008 年前完成新车 CO2 排放减量25%目标。各国以抽取燃料税,以油耗标准订定消费税、牌照税等方法鼓励省油车辆开发。(Isabelle注 : 不知道燃料祱的功能有没有被适当发挥)  我国:自民国76年起实施”车辆容许耗用能源标准及检查管理办法”,管制各型车辆最低耗能标准,并限制高耗能车辆生产销售。但为达到CO2 减量2010 减 16%,2020 减 28%之能源政策目标,除将检讨由传统随车征收之燃料税改为随油征收方桉外,耗能标准亦将自 95年起车种区分将由车重改为引擎容积区分,并将小货车与休旅车一併纳入管制。(Isabelle注 :那电动汽车呢?)我国政府并将燃油抽取之空污费中提供经费对喷油机车购买提供消费者补助。  本研究进行影响车辆耗能的技术分析包含广义的整体车辆运输系统使用能源效率的最佳化与针对车辆系统本身耗能改善两方面。整体运输系统运用能源效率改善技术方面则又包含整体能源政策,运输政策,运输管理,交通系统环境以至车辆本体技术等多项要素,如图3。由于广义之车辆运输系统技术包含交通管理制度、国家能源政策以及非与车辆工程面直接相关之交通工具管理措施等,本研究主要探讨与评估范围则以与车辆使用之耗能相关度高之车辆本体及智慧型交通运输系统其中包含之车辆运行效率相关之资讯管理与系统技术为主。  车辆本体耗能改善技术主要项目分别为,动力传动系统效率最佳化技术,车辆行驶阻力降低与新能源运用三方面,如图 4。  型态续航力已可达 200km 以上(TOYOTA RAV4LV),速度、加速度皆满  足小轿车需求,但充电时间与成本仍是主要问题。  表1 电池技术现况与展望 (资料来源 日本电动车辆协会  )

  

  图 3 影响车辆耗能的技术分析图

  

  图4 车辆本体耗能改善技术  一、车辆技术  以下分别说明上表影响车辆耗能技术其国际目前技术与产品发展重点:  1. 电动车辆(EV)  电动车辆由于使用上不会像一般引擎动力车辆产生排气污染及噪音,被认为是极佳的环保交通工具,特别是在市区使用。电池电动车辆的动力完全来自马达,马达输出的扭力和转速是可以控制的,所以不必离合器。马达低速性能优异且效率高,因此大部份纯电动车辆亦可以不必像一般车辆採用複杂的传动系统。  电动车低噪音无污染的优点很早就被重视,直至目前,电动车周边的技术,包括高效率交流马达,高效率传动、煞车回充、高精确残电量监控、电池串联组管理等技术都已完备。目前研发重点在于突破电池技术瓶颈。蓄电池储能的机制电化学反应,先天上有能量密度低、反应速度慢(充电时间长)、对温度敏感、反应物质因杂质干扰而逐渐老劣化现象(残电与有限寿命)等缺点。目前开发满足车辆需求特性之电池之研究以日本最为积极,各种电池的研发现况与展望如表 1。  一般铅酸电池能量密度 35 Wh/kg,汽油能量密度 11.8 kWh/kg,俩者比例为 337倍。因此,由于电动车辆必须能维持一定的行驶里程后再进行充电,造成电池重量佔整车重量比例相当大,而这也造成电池电动车辆往往较传统车辆笨重原因。另外电池寿命较短,电动汽车车辆使用电力费用约美金$0.01/哩;一般汽车油料费用约美金$0.03/哩,但电池替换费用约美金$0.07/哩,这也降低消费者购买电池电动车辆的意愿。因此,虽然电动车辆技术已有长足进步,但是仍然存在着续航力低及充电不方便二大缺点使得电动车辆推广不易。  最近推出之电动车辆性能皆已配备目前较进步之镍氢电池或锂电池、高效率交流马达与能量管理后,在 20kW-Ah 的电池,日本 10-15行车型态续航力已可达 200km 以上(TOYOTARAV4LV),速度、加速度皆满足小轿车需求,但充电时间与成本仍是主要问题。(Isabelle : 锂铁电池可以解决上述问题)  表1 电池技术现况与展望 (资料来源日本电动车辆协会  )

  

  依据”Electric Vehicle Markets, Players Forecasts” 估计未来至 2010 年电动车辆销售金额趋势如下表 2,其中显示电动汽车将有最大的成长潜力。

  

  日本在小型电动车辆之开发极为积极,下表列出近年来各汽车公司推出之电动车辆型式。如表 3  表3 日本汽车公司推出之电动车辆

  

  2. 替代燃料车辆(HEV)  替代燃料汽车泛指不使用石油提炼物为燃料的车辆,于车辆上应用替代燃料的种类包括有压缩天然气(CNG)、液态天然气(LNG)、甲醇、乙醇、甲醚(DME)、氢气、或是多重燃料车(FFV)等。(电动车、燃料电池车与溷合动力车另外说明)其优点为:  使用传统内燃机引擎,科技之成熟度高于电动车与燃料电池车。较低碳之碳氢化合物,可降低 CO2 排放,氢引擎则几乎无 CO2 排放。  燃料来源多样化,以目前销耗率推估天然气存量约 60 年,高于石油之40 年。甲醇、乙醇可由农作物或有机废弃物转换,燃料来源较石油多样化且确保。未来若核融合等科技成功,电解海水的氢将是终极燃料源。  若不直接完全使用,也可当作汽、柴油之改质剂,例如甲醇添加至柴油引擎中,可有效降低 NOx 与黑烟排放。  可与传统引擎共享科技成果,例如日本已开发出一款直喷、稀薄燃烧之天然气汽车,应用空燃比精确控制,双氧气感应器及前段天然气早期高活性触媒及后段三元触媒双触媒等现有汽车引擎科技,达到仅美国 ULEV 标准 1/10 之超低污染排放水准。  但替代燃料之推广使用,仍存在许多待努力之处:  其发展之需周边燃料供应系统配合,例如在日本推行十分成功,有超过 80 万辆计程车使用之 LPG 车,国内推广受限于加气站设立不易,推广受到限制。  替代燃烧之蒸气压、黏度、热值与燃烧等特性与传统引擎不同,引擎需针对燃料特性调整压缩比、溷合比等设计。如表 4  表4 代替燃料各与各种引擎适合性(NEDO 网站)

  

  ○引擎变更较少,现有技术较为适用  △预热火星塞、点火促进器等点火系统修改。  ×不适合  替代燃料一般体积能量密度较低,影响车辆续航力,部份如氢更有自燃性,需开发特殊之储存科技。大多数替代燃料仍有 CO2排放,,科技形象不如电动车与燃料电池车,争取政府研究经费较为困难。替代燃料车辆本身耗能虽低,但若考虑生产燃料时需耗费能源,整体能源效率除 CNG、LPG低于汽油车外,以目前天然瓦斯生产之甲醇车、DME车效率低于汽油车。部份替代燃料燃烧后有生成有毒物倾向,例如甲醛与甲苯,需开发添加剂或后处理技术。基于以上优缺点,目前世界级车厂替代燃料车辆之趋势是,技术上无重大障碍,周边环境则仍待建立,由于替代燃料是目前所有石油枯竭后到核熔合成功间过度动力系统间,唯一技术已确认可行方桉,因此各车厂仍积极推出雏型展示车。表 5 为 2001 年于美国发表之替代燃料车中部份车型规格。   表5 2001 年美国替代燃料新车与其性能摘要

  

  3. 燃料电池车辆  燃料电池具有极低污染、续航力高、无需充电、低噪音、高能源效率等优点,一直是被看好之下世代能源主力,但其应用于车辆工业时,目前仍有氢储存、系统複杂高成本过高、需使用大量贵金属触媒、对温度敏感需暖机、对湿度敏感须回收水份等点技术待突破点。各种燃料电池种类中,目前车辆使用较为看好者为较低温(80℃以下)操作、常压常温启动、停止容易,功率密度高,轻量化、电解质不易流出无需维护、低负载时效率较高等优良特性之之固体高分子型燃料电池PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)较为看好,其领导技术厂商为宾士及福特合作之与加拿大的Ballard 公司。燃料电池车系统架构如图 5。   图5 燃料电池系统车架构

  

  车用燃料电池的燃料大致上有氢、甲醇与汽油三大主流,其优缺点比较如表 6,目前趋势氢燃料会成为最终的目标,但在储氢技术与周边尚未完备前,甲醇与汽油会是一段过渡阶段之产品。  表6 燃料电池燃料特性表

  

  目前燃料电池研发之重点,在于成本降低、贵重金属使用减少及储氢技术之突破等。此外由于燃料电池车的複杂性,未来要达到实用化,除电池之技术持续发展外,周边系统同样也需要配合改善,目前开发成果可由 Toyota 之新燃料电池车 FCEV 性能如表 7 说明。  表7 Toyota 燃料电池 FCEV 技术发展成果

  

  日本在小型燃料电池车辆之开发亦极为积极,下表 8 列出近年来各汽车公司推出之燃料电池车辆型式。  表8 日本汽车公司推出之燃料电池车辆

  

  目前全球仅有日本 HONDA公司于 2002年底推出代号 FCX燃料电池汽车并开始于美国洛杉矶与日本市场以租赁方式开始供政府机关使用,此FCX 燃料电池汽车使用氢气燃料,最大马力为 80 hp,最大扭力为201 ft-pounds,加速性类于 Honda Civic,巡行里程达220 mile。其他各国主要车厂最乐观评估可于 2004 年推出市场,但预估要到 2010 年才有可能于市场上仍有明显地位。  4. 複合动力车  複合电动车辆如以系统架构(Construction)区分,一般可分为串联系统 Series System)及并联系统(ParallelSystem)俩大类。其中串联系统定义为仅有一种动力源可提供车辆所需驱动力;并联系统则有俩种或俩种以上动力源可提供车辆所需驱动力。  另外若依照SAE所定义複合电动车辆纯电力的行驶里程(Electric Range)及电池能量状态(Charge-chargingstrategy)区分,在电池充饱情况下,假如纯电力的行驶里程大于两个 FUDS(Federal Urban DriveCycle)循环且大于两个 HWFET(Highway Fuel Economy Test)循环 则 为 CommutingElectric Range,否则为 Reserve Electric Range。假如複合电动车辆能够在 FUDS 循环及 HWFET循环连续行驶,而电池能量不减少则为Charge-Sustaining,否则为Charge-Depleting(允许电池能量耗尽)。因此依纯电力行驶里程及电池能量状态来画分的话,总共有如表 9 所示四种型式複合电动车辆。  表9 複合电动车辆种类

  
 楼主| 发表于 2008-12-8 11:08:32 | 显示全部楼层

車輛新技術對耗能影響評估(二)

车辆新技术对耗能影响评估   表10 複合动力车现况

  

  根据 ANL 分析预测複合电动车辆的未来扩展方向显示,车辆所需电力功率将会持续增加,如图 6 所示。其中 2 kW电力是现在车辆水准,未来将提昇至3 kW~5 kW电力以应付如加热式座椅、车窗、水/油泵、HVAC风扇、电磁控制阀及加热式触媒。现在汽车厂或零件厂正发展所谓ISG(Integrated Starter-Generator)系统,ISG系统可提供 10 kW ~15 kW 电力以应付如引擎快速启动、引擎怠速熄火、帮助车辆起步动力辅助及适当的煞车动能回收。当电力提昇至 20kW 时,引擎可以进一步缩小,20 kW 电力用以应付如 ISG系统功能、动力辅助等功能。当电力再提昇时,引擎可以更进一步缩小,使用较大马达以获得最大的複合效益,但是以现在标准,此种系统成本较高是否为消费者接,尚待接受市场考验。   图6 複合电动车辆所需电力功率未来扩展方向

  

  未来複合电动车辆必须朝向能源效率提昇及具有成本竞争力的系统发展,可以预见的是複合电动车辆在未来 5~10年内,各车厂都会推出複合电动车辆。而且根据预测 2010 年时市场将有20%是複合电动车辆。因此複合电动车辆可以说是近程内改善燃油效率及污染之解决方法,直到燃料电池车辆商品化为止。  5. 行车阻抗  车辆行车阻抗来自空气的风阻与来自地面之路阻。前者可由降低迎风面积与降低风阻系数改善,后者则有提高轮胎性能改善。目前新设计轿车外型设计使用之流体动力分析(CFD)与风动测试技术日趋成熟,风阻系数 Cd 目标已由 0.30 降低至 0.25 左右,部份概念车最佳化设计之Cd 更可低至0.23(ToyotaES3)。相对于轿车,传统货车过去并未重视风阻,因此近年阻抗低减改善的成效更显着,例如于台湾即将立法之货车头顶加装挡风罩,Cd 可由 0.8降至 0.6 左右。轮胎的阻力主要来源是轮胎变形产生之黏滞现象(hysteresisloss),改善方法为增加轮胎刚性,减少变形量。目前技术趋势为透过悬吊设计改善,例如:电子控制悬吊、胎压监控、防暴胎等,尽量降低过去太硬产生之爆胎疑虑及悬吊吸振功能不良等副作用,设计较为刚性轮胎,不但可降低轮阻,并可提昇车量操控性。  6. 车重降低  车重降低之技术主要来自于结构最佳化设计、新材料使用及系统整合。目前各大车厂已普遍使用有限元素等协助车体与悬吊底盘结构设计,能够在相同车重下设计出更安全的车辆。新材料的应用可更直接之有效降低车重,目前逐渐在增加使用之轻材料包括铝合金、铝镁合金、钛合金及塑胶等。铝合金使用于传统引擎体、轮圈外,车身板金(Audi A8)、悬吊(Benz E/S、BMW 7)与底盘(Lotus)使用桉例越来越多。  铝镁合金使用于对质量更敏感又要高强度零组件例如轮圈等。钛合金则用于承受巨大应力之零组件,例如弹簧等。以钛合金弹簧为例,其质量仅为钢材之 60~70%,自由长为50~80%,并且更耐蚀(Automotive engineering2001.3),可以有效减轻体积与重量。新轻合金的应用往往需伴随设计技术、加工技术与量产技术之发展,以 Audi A8铝合金车体开发为例,其技术内容即包括:  * 铝合金 THF 及真空压铸件技术    * 液压成型管件(Hydro-Forming Tube)技术    * 运用 7 种航太级铝合金材料及获得 40 项专利    * 全车 409kg 约 1/3 车重均使用 6xxx 系列铝合金材料,外露之钣件採 Alcoa 新的专利材料 X-6022-T4  * 悬吊系统零件採铝合金 VRC/PRC 製程技术    *煞车碟片採铝合金複合材料,重量约传统铸铁零件一半    * 仪表板支撑架为镁合金材料    *使用模组化零组件,零组件数减少约 65%,重量减轻 40%    塑胶使用于车身内装与车身板件已有多年历史,引擎内进气岐管、汽缸头盖等零件应用例亦逐步增加,目前最先进技术发展之一为应用黏土改质之奈米複合塑胶材料,相较于传统複合塑胶材料,添增之改质剂比率较少,除了质轻而坚外,更具有耐磨、难燃、抗UV、抗菌、易油漆等优点,极适合应用于车身内装、保险杆与车身板件上,Toyota与 GM 皆有试量产计画。以 Toyota研究之複合尼龙为例,加入 5%重量比之 of clay particles,即可提昇抗拉强度 40%、热解温度由 65℃提高至152℃、韧性更佳、热膨涨率低、耐溶降低渗透性等优点。  系统整合是配合车辆电子控制等新技术发展,设计新的零组件取代过取去机械控制元件,减少零组件数量与重量,例如 BOSCH 已将电子控制煞车组件ABS(防锁死)、TCS(防打滑)、EBD(煞车力分配)、BAS(煞车力辅助)等整合在同一系统内,重量并可从 1989 年第二代之 6.2kg降低至 2001 年第八代之 1.5kg。  金属工业发展中心归纳轻合金在汽车产业之应用项目如下表 11、表12:  表11 铝合金材料特性与应用项目

  

  表12 镁合金材料特性与应用项目

  

  美国金属市场报告统计汽车各种金属使用量如下表,其中亦显示自1977 年至 2001 年间铝合金应用有大幅增加之趋势,工程塑胶亦有明显成长。如表 13:  表13 汽车各种金属使用量统计表

  

  7. 柴油引擎  目前的柴油引擎因具有卓越的燃料消耗率、耐久性、低速扭力、可信度等特色,成为大型商业专用引擎的主流。另一方面,由于对于排放废气的淨化要求提高,能活用柴油引擎的特性,藉以改善燃烧来淨化NOx与碳粒的大量排放至最佳状态,此为目前技术发展方向。柴油引擎的排放废气淨化与燃料消耗低减两项开发技术,目前仍以日美欧为中心在积极进行中。  日本为达到 2006年排放废气标准,业者已发表不少的新开发或大幅变更的引擎作为卡车、大客车等重车的专用引擎(GVW≦12t)。所有的自然进气引擎均採用 EGR,其中也有由日产柴油所发表 cool EGR 的商用车,其为世界首次採 cool EGR的商用车。增压引擎也扩大採用高压油轨(common rails)式的燃料喷射装置,Mitsubishi 也开发有附 EGR 的引擎。  欧洲于 2000 年实施 Euro-III、预定 2005 年制定 Euro-IV 标准,美国则是预定在 1998 年标准之后制定 2004年新标准。大型卡车专用引擎的电子控制单位喷射装置或单位帮浦的採用几乎已经普及,另外,日本大型商用车的已实用化,可变容量增压机也已开始採用。  柴油引擎热效率极高,于车辆领域使用之高速柴油引擎(HIDI.)效率优于稀薄燃烧与直接喷射之汽油引擎,目前柴油引擎较先进国家为日本与西欧,尤其是西欧之柴油引擎轿车之市场由 1990 年之 14%已大幅成长至 2001 年之 36%,VW 已开发出 3L/100km 之柴油 Lupo小车,Audi亦开发出每升输出达 45kW不逊于汽油引擎产品。过去柴油引擎有异味、振动噪音较高、性能较劣之印象由于西欧持续发展,目前已可装置于 Benz 的 S级车上,已有大幅改善。柴油引擎仍存在之劣势为 NOx排放较高、易有黑烟排放等缺点,目前对策技术发展趋势之可参考表14。  表14 柴油引擎技术发展趋势

  

  综合以上的引擎,为适合于长期规定的主要技术概有电子控制式 EGR系统、能够降低 PM 以及伴随 EGR的空气过剩率减低进而防止黑烟恶化的高压喷射(特别是电子控制式高压油轨式燃料喷射系统),此主要技术可使得柴油引擎能同时达到排放废气淨化与燃料消耗低减之双重要求。  在日本,适合长期标准的规定车已投入市场,并正着手开发适合短期规定车。具中间冷却器的增压引擎化、4阀化、高压喷射、多段喷射等技术将成为今后将对应更严格排放废气标准与燃料消耗低减的主要技术,而此些技术也正积极地被研究开发。此外,也有下一世代柴油燃烧的预溷合压缩点火之研究被发表。  8. 汽油引擎  汽油引擎使用量大,开发时间最长,因此相关之技术发展亦最显着,各车厂皆有其专精发展项目,各技术节能效果由国际知名顾问公司AVL 与 Lotus 之评估结果请参考下图 7。

  

  图7 汽油引擎节能科技项目与效果评估  9. 传动效率  汽车传动效率提昇,主要技术发展项目为:  多档位化:多档位可提供应用引擎运转效率最佳化区域,改善车辆运动性能等优点,主要技术在于相同空间下塞入较多档位,需要较佳之齿轮材料,目前手排六档、自排五档使用已日趋普遍,ZF 并已为 BMW 提供世界第一款自排六档变速箱。  CVT 化:CVT 能提供连续的变速比,有手排般的高效率,却无换档位时的顿挫。目前欧洲与日本低扭力引擎使用 CVT引擎越来越普遍,过去可靠度不佳之拉力钢带、电磁离合器等已被推力钢带(VDT)、钢鍊、摩擦盘(toroidal)与传统扭力转换器所克服。目前量产CVT 最大扭力可达 300Nm,变速比 5.8,装置于 Audi A6 车型上,EPA市区行车型态与较 AT 变速箱车型改善 2mpg(17mpg->19mpg)。(Isabelle注 : 真高兴偶费开手排车)  电子控制化:电子控制变速箱与 driveby wire引擎配合,可以更正确选择档位。手排变速箱亦可藉由了电子控制之换档机构与离合器,成为自动手排变速箱(AMT),可改善部份交通较拥塞国家手排推广不易缺点,此点对于未来高性能柴油引擎,由于传递扭力较大、齿轮比高、对油耗要求更高以及污染排放等因素,并不适合配合自排变速箱时更显着。  比较最近发展自排变速箱、无段变速箱、无段变速箱之性能与成本效益比较列表如下表 15:  表 15 自排变速箱、无段变速箱、无段变速箱之性能与成本效益比较

  

  10. 其他节能技术发展  除上述低耗能技术外,其他不易归纳但仍为汽车公司极力发展之车辆节能相关技术尚包括:  * 42V 系统应用:提供溷合动力与电动车充足电动动力。    *无副件皮带引擎:电子控制马达驱动动力方向油泵(EPS)、压缩机 (EAC),发电机与起动马达整合至飞轮(ISG)。  * 先进引擎电子应用:包括电子控制马达驱动水泵节流阀、电磁阀EMV (Electric MechanicalValve)、Drive by Wire、Brake by Wire 等。  *车身隔热材料应用:藉由减少户外传入座舱内温度,以降低车辆空调系统作动所需耗用之能源,如 Toyota Prius 车型设计即已採用涡热性高材质于车身,包含车窗玻璃车顶与车底板,阻绝 30%进入车厢内热气,节省使用空调之能源。  11. 汽油引擎车与电池电动车的系统效率综合分析比较  若以从燃料供应至驱动车辆轮胎止计算整体车辆之能源使用效率,车辆之系统效率比较依高低顺序为燃料电池、电池电动与汽油引擎车辆。如图 8  ☆   电池电动与汽油引擎车辆

  

  ☆   甲醇燃料电池电动车的系统效率分析

  

  ☆   氢能动力车的系统效率分析

  

  图8 系统效率综合分析比较  注 : 各子系统能源转换效率随採用不同系统格有差异,上图所列之效率唯一般公称值。  各种燃料车型的构造、性能与成本比较,如表 16  表16 各种燃料车型的构造、性能与成本比较

  
 楼主| 发表于 2008-12-8 11:16:42 | 显示全部楼层

车辆新技术对耗能影响评估(三)

车辆新技术对耗能影响评估  二、智慧型运输系统  智慧型运输系统(ITS - Intelligent Transportation System)係针对不同的车、路、使用人特性,分别採用最适当的资讯、通信、侦测、自动控制与管理等系统,以强化及改善原有运输功能的整合型运输系统。  1. 智慧型运输系统内涵  智慧型运输系统内涵包括基本系统单元、应用领域与系统发展平台三个层次整体系统概念架构如图 9:  图 9ITS概念图

  

  (1) 基本系统单元  智慧型运输系统基本上包括路的智慧化、车的智慧化以及系统的智慧化等三个基本单元,各单元之内涵如下图 10 所示。

  

  图 10  ITS 之基本单元及内涵  (2) 应用领域  智慧型运输系统(ITS)最初发展以都会区街道、城际公路上的私人运输系统为主,后期涵盖范围扩及大众运输系统与商用运输系统。城际、都会、大众与商用运输等四大应用领域,虽然都有各自的车、路与系统三方面的智慧化单元,但这些单元所应用的技术皆有很高的重叠性。  (3) 系统发展平台  智慧型运输系统(ITS),其系统发展平台必须考量电信网路基本建设、通讯介面的规格与标准以及资讯传递网路三个要件。  在智慧型运输系统(ITS)应用系统中,短距离无线通讯系统扮演与各系统间沟通的桥樑,为智慧型运输系统(ITS)最基本且重要的系统之一;卫星导航系统是实现智慧型运输系统(ITS)四大目标,同时也是商业化最为成功的系统;电子收费系统可有效降低高速(快速)公路收费站造成之交通拥塞,并可减少车辆能源的损耗以及空气污染等问题,具有改善运输效率与降低环境污染的功能,为各国政府积极发展的智慧型运输系统(ITS);自动公路系统为智慧型运输系统(ITS)各项系统最为先进者,透过自动公路系统车辆可自动行驶,排除人为因素造成之交通事故与伤害。

  

  图10 ITS 应用系统与关键技术关联图  根据交通部运输研究所于 1999年 9月完成之台湾地区发展智慧型运输系统纲要计画,将我国 ITS发展领域归纳为先进旅行者资讯系统、先进大众运输系统、先进交通管理系统、紧急事故处理系统、电子收费系统、商车营运系统与先进交通与控制系统等 7个领域,共 21 项使用者服务单元。  表17 台湾 ITS 发展领域

  

  2. 路的智慧化  目前国际一般智慧型运输系统在「路的智慧化」方面推行的起点包括高速公路时路况系统、高速公路交通控制系统、电子收费系统(ETC- ElectricTollStation)、公车动态资讯系统等与民众生活息息相关的车辆动态资讯系统、藉由提供即时之道路行车资讯以便利汽车顺利行驶减少没有效率之油耗。  美国、欧洲与日本在 ITS 的发展成果上不分轩轾(表 18),美国早在 1990年即在 20 个城市设立高速公路监视与控制系统,并在全国广设200 个电脑控制交通号志系统,ETC 也已运作 10 馀年,商业运输车辆也早已装置 GPS;欧洲地区则已广设交通信号控制系统、ETC与大众运输即时资讯系统;日本在交通号志系统与 ETC 也多有建树,不过日本在车辆导航系统的进展却独占鳌头。根据 Display Search之资料显示,2001年全球车辆导航系统共销售 363.5 万台,较 2000 年成长 27%,其中日本共销售 209 万台,佔全球比重57.5%,不过至 2002 年起,日本车辆导航系统之全球佔有率将降至 50%以下。  表18 美欧日与台湾 ITS 发展领域

  

  3. 车的智慧化  ITS在车辆端的节能技术与产品即是路况与车况之收发器,主要包含利用电脑及无线通讯科技将交通资讯在不影响驾驶者注意力的方式有效的提示或与驾驶者沟通,输入系统多为按键、触控面板或语音输入介面;输出系统则为中尺寸面板、语音输出或投影在挡风玻璃的抬头显示等。在设计上,驾驶安全、车辆防窃、驾驶之简易性与舒适性为主要考量。此汽车、使用者者及外部来源间的通信、资讯与其它内容的无线交换或传递之收发器目前国际上即是指 Telematics;同时此收发器亦用以提供适时的、个人化的、位置化的资讯服务,例如安全、保全、维修、导航、资讯及娱乐等等。Telematics 一字源自于Telecommunication(通讯)与informatics(资讯学),其可视为通讯科技与资讯科技(包括网际网路)的结合,最普遍的意义是在汽车上,经由通讯网路所提供的资讯服务。  Telematics 市场预测  近一、两年以来,汽车业界或相关研究机构皆对 Telematics 的前景怀抱着无比的乐观。以 IDC(表 19)与 McKinsey(表20)两家研究机构为例,这两家皆针对Telematics整体市场进行预估,从硬体製造与软体设计,到内容整合与服务提供等皆涵盖在其市场范畴。根据 IDC 的预估,2010年全球Telematics 市场值将达 420 亿美元,而 McKinsey则认为,在消费者普遍接受、没有其他法规限制与各项应用成熟的理想情况下,全球市场总值将高达 1000 亿美元。  而根据Telematics Research Group 的最新研究,Telematics 正在初期阶段且已开始进入巨幅成长循环。现今每年具备Telematics 功能的新车产量只佔汽车总产量的 5%,到 2006 年时,具备 Telematics功能的新车产量佔汽车总产量的比值将会成长到 33%。在接下来的二、三十年中,当现有的使用汽车被淘汰时,具备 Telematics功能的汽车数量将会非常庞大。目前全球车厂每年有五千五百万台以上的汽车产量,全球超过七亿台的汽车使用量,平均每年约二千五百万台的成长率来看,几年内汽车年总产量便会突破六千万台。  表 19 全球 Telematics 市场总值预测

  

  表 20 全球 Telematics 市场总值预测

  

  而由技术的趋势来看,车辆资讯与通讯受到几项技术趋势所趋动。  (1) 第一项趋势是改善连续驾驶的安全及防护,其包括车祸资料记录器到防止碰撞系统的范围,这也是目前车辆电子应用的主要原因。  (2) 第二项趋势为以电子系统取代机械系统,即所谓的电控驾驶(drive-by-wire),当机械系统变成电子系统,车辆资讯与通讯功能将会扩展。  (3) 第三项趋势是无线通讯的趋势,透过更高速的 3G 无线通讯与短距无线通讯的趋势,透过车辆资讯与通讯设备取得资讯将更为容易,而内容也将更多元化。  (4) 第四项趋势是电力需求增加的趋势,车内电子设备的增加使得所需电力随之增加,因此 42V 电压的趋势,将可改善电力需求的问题。  (5) 第五项是车况侦测需求的趋势,美国与欧洲都在进行车况侦测需求的立法,车辆资讯与通讯可以将车况侦测得的资讯提供给环保署,判断油耗污染是否符合法规。  由市场趋势与技术趋势来看,不同研究机构的预测值或许各有所异,然而其对车辆资讯与通讯的市场趋势,却是一致看好的。  依据 World Road Association (PIARC)在 ITS 领域车辆与运输环境相关之技术归纳如下表 21:  表 21 Enabling Technologies  (adapted from  【STOA 1996】)

  
 楼主| 发表于 2008-12-8 11:40:09 | 显示全部楼层

车辆新技术对耗能影响评估(四)

车辆新技术对耗能影响评估  第三章、国际车辆耗能数据统计与分析  调查欧美日国家汽车认证之耗能数据亦可提供国际目前发展之各项汽车低耗能技术与分析出其数量化效益,本研究蒐集之全球各汽车公司  推出之最新车型发表耗能资料来源包含:(1) 美国能源部 Fuel Economy Guide Model Year 2002 (2) 美国Ameriac Council for an Energy- Efficient Economy 2002 Greenest Vehicles(3) 日本 2002 国土交通省自动车交通局发布之自动车燃费一览表 (4)德国联邦交通局(KBA)Fuel Consumption andEmission Type Approval Figures for Motor Vehicle with National or CECComplete Vehicle Type Approval 三项资料库,由上述资料库数据经分析结果摘要说明如下:  一、美国节能车辆统计  美国 American Council for an Energy-Efficient Economy 机构调查 2002 年于美国销售之汽车耗能与污染排放特性评选出各种最清洁车型(Green Car)如下表 22:  表 22 2002 年美国销售之最清洁车型

  

  美国能源部 Fuel Economy Guide Model Year 2002 亦有调查 2002 年于美国销售之汽车耗能并评选出各种最节能车型如下表 23:  表23 2002 年美国销售之最节能车型

  

  二、日本汽车油耗测试数据结果分析  1. 数据来源  数据来源:日本 2002 国土交通省自动车交通局发布之自动车燃费一览表  油耗测试方法:日本 10-15 mode。  数据分类参数:  车种画分:CAR、RV、VAN。  引擎画分:柴油(Diesel)、汽油(Petro)。  排档形式画分:手排(MT)、自排(AT)、无段变速(CVT)。  数据个数:1804。  2. 分析结果    (1) 总分佈状况特性  表 24 为统计轿车 RV 车与厢列车之类车种统计其油耗平均值与变异之结果。大致而言油耗以轿车较佳而 RV车最差,其中又可发现轿车(CAR)与 RV 车之油耗分佈与车重分佈类似,箱型车(VAN)之分佈显示车重分佈较重而油耗较低  表24 日本分车种油耗分佈统计结果

  

  (2) 各分项特性  引擎形式对油耗的影响:分析柴油(Diesel)引擎与汽油(Petro)引擎对油耗影响,结果如下表 25,两者平均值 8.34 与 8.04差异不大,但变异数(标准差的平方)不小,以及柴油数据量 147 远低于汽油 1657两点,因此同组内其他因素例如排档方式或是车重等对油耗影响会超过引擎形式之影响,无法由目前数据断言柴油引擎较汽油引擎节省油耗。但若以图 12将车重影响考虑后,相同车重条件下,柴油引擎仍显示较汽油引擎有较低之油耗。  表25 日本燃料种类对油耗影响变异数分析结果

  

  

  图11 引擎燃料对油耗的影响  变速箱形式对性对油耗的影响,如表 26:排档方式中以 CVT 最省油与MT 接近而 AT 最耗油,CVT 与 MT 间差异仍为显着,CVT之油耗仍低于 MT。考虑车重影响如图 13,AT 与 CVT 油耗对车重相关性达较佳,MT车车重则对油耗影响并不显着。目前原因尚未明朗,研判有可能是因为日本使用车辆习惯与台湾相近,自排较为普遍,手排则偏向性能车辆使用,相同车重下马力输出较大之故,但由于原始资料未附引擎输出马力数据,无法进一步确认。  表26 日本排档方式对油耗影响变异数分析结果

  

  排档方式与油耗关係图

  

  图12 变速箱形式对油耗之影响  车重影响:如前所述车重是影响油耗之显着因素,如图 14 不区分车种、燃料与排档下车重与油耗相关係数仍能达到 R2=0.74 之中高度相关。每增加 100kg 车重约增加 0.62L/100km 之油耗。  车重与油耗关係图

  

  图13 车辆重量与油耗关係图  统计总表:表 27 为统计计算数据结果。  表27 日本油耗区分燃料或排档方式统计结果

  

  三、欧洲汽车油耗测试数据结果分析  1. 数据来源  数据来源:Kraftfahrt-Bundesamt (KBA Federal Motor Transport Authority)  油耗测试方法:欧洲 EC 高速与低速之平均油耗。  数据分类参数:  引擎画分:柴油(Diesel)、汽油(Otto)、替代燃料(Otto+CNG…)。  排档形式画分:手排(M)、自排(A)、手自排(AMT)。  车重等级(kg):800、910、1020、1130、1250、1360、1470、1590、  1700、1810、1930、2040、2150、2270。  数据个数:5098。  2. 分析结果  各分项特性  引擎形式对油耗的影响:分析柴油(Diesel)、汽油(Otto)以及 Otto+CNG等替代燃料引擎(G)对油耗影响,结果如下表28,引擎形式差异对油耗量影响显着,各引擎中以柴油较省油,替代燃料部份由于数据数目远低于汽油与柴油,且其燃料每 kg之代表之热值还会受到燃烧种类影响,因此尔后分析将不再针对替代燃料数据进行分析。  车重影响:由于欧洲车重是以法规等级数据区分,为非连续形资料型态,因此适合以变异数分析处理,分析结果如下表 29,与图 15 显示相同,随着车重增加油耗稳定上升。考虑车重影响如图 15,由图15可明显看出各个不同车重级距下皆显示汽油与柴油引擎之油耗分佈可画分为两区,柴油引擎有显着之节省油耗效果。此一结果远优于日本车之原因为欧洲柴油引擎数据点较多,且欧洲车各级轿车普遍使用柴油,数据分佈于各种车重,而日本车仅略偏重箱型车装用柴油引擎,而日本又有大量1000c.c.以下轻形省油汽油车拉低汽油油耗之故。  表28 欧洲燃料种类对油耗影响变异数分析结果

  

  表29 欧洲排档方式对油耗影响变异数分析结果

  

  车重与油耗关係图

  

  图14 欧洲引擎燃料对平均油耗的影响  变速箱形式对性对油耗的影响:变异数分析结果如表 30,显示不同排档方式对油耗有显着影响,自排(AT)油耗显着高于手排(MT)及手自排(AMT)。考虑变速箱与燃烧油耗结果如图 16,区分燃烧与排档方式下油耗与车重相关係数可达中高度相关。  表30 欧洲排档方式对油耗影响变异数分析结果

  

  引擎燃料及排档方式对油耗影响图

  

  图15 引擎燃料及排档方式对油耗影响图  统计总表:表 31 为欧洲部份统计结果。

  

  表31 欧洲油耗区分燃料或排档方式统计结果  四、耗能数据综合评估  由于美国、日本与欧洲测试方法不同,油耗单位亦不同,因此本评估无法作各国或地区性车辆油耗差距直接相互比较。  日本较省油柴油车多应用于箱形 车(VAN)比例较少(8.1% v.s.欧洲30.3%),但日本有甚多小型 1000c.c.以下(30.0% v.s.1.2%)之省油汽油车。  欧洲车平均容积较大(2070c.c. v.s.日本 1768c.c.)、车重较重(1547kg v.s.日本 1244kg),但欧洲柴油引擎比率较高。  燃料形式以日本车而言柴油与汽油引擎差距未达显着标准,经由车重因素区分后可看出柴油引擎仍较汽油引擎为佳。若依据欧洲油耗数据统计,则柴油引擎约有 2.0kg/100km 之油耗改善效果。  变速箱形式自排最耗油,平均约比手排高 1.9l/100km(日本)与1.6kg/100km( 欧 洲 ) 。由日本数据CVT之省油效果较手排更佳0.81.9l/100km。由欧洲数据则显示手自排(AMT)油耗效果与手排无显着差异。  依据日本与欧洲数据皆显示车重为最显着影响油耗之因素,日本数据每增加 100kg 车重约增加 0.62L/100km 之油耗,欧洲数据显示汽油引擎每增加 100kg车重约增加 0.60kg/100km ,柴油引擎则为0.42kg/100km。  依据日本与欧洲数据皆显示引擎容积(排气量)亦为显着影响油耗之因素,但日本数据因容积与车重高度相关,因此容积是否为独立因素尚不明确,日本数据每增加 100c.c.排汽量约增加 0.24L/100km 之油耗。欧洲数据显示汽油引擎每增加 100c.c.排汽量约增加0.18kg/100km(自排)至0.28kg/100km(手排)之油耗。欧洲柴油引擎对排气量之关係敏感度(斜率)更高,每增加 100c.c.排汽量约增加0.27kg/100km(自排)至 0.37kg/100km(手排)之油耗。  依据欧洲数据皆显示汽油引擎马力为影响油耗因素之一,数据显示汽油引擎每增加 1kW 约增加 0.32kg/100km(自排)至 0.36kg/100km(手排)之油耗。柴油引擎则油耗与马力间相关性不明确。
 楼主| 发表于 2008-12-8 11:47:21 | 显示全部楼层

车辆新技术对耗能影响评估(完)

车辆新技术对耗能影响评估  第四章、代表性低耗能车辆技术解析  本研究调查全球已发表生产之车辆及其所所公佈之技术资料包含网站与技术报告,另再选出三款最具代表性之低耗能车辆,以实车解析方式并将其低耗能技术归纳说明如下:  一、        汽油引擎车 Honda Fit

  

  1.      车辆规格表

  

  2. 低耗能技术特徵  (1) 车身:  合理兼顾刚性,撞击安全性,车内空间及操纵性与 NVH 特性之车身与底盘设计。  (2) 引擎  引擎设计为本车型最大的油耗改良诉求重点,其型式称为 I-DSI(Intelligent-Dual & Sequential Ignition)。其设计包含下列两项主要参数共同达成快速燃烧现象,以改善燃油消耗。  ● 引擎率最佳化设计    - 最佳化涡流进气道设计    - compact 燃烧率(进排气车夹角 30deg.)    - 活塞裙部 MoS2 覆层减少磨擦    - 轻量化设计之工程塑胶进气歧管    ● 高效率点火系统    -进排气双火星塞减少火焰传播路径    -相位差点火,可依据不同引擎运转状况决定点火时机    -各火星塞单独装置点火线圈维持火控制精确度。

    

  (3) 传动  小型轻量、compact 化设计(CVT)  新型高传动效率 CVT

  

  (4) 其他  符合日本”优-低排废气”认定  符合日本 2010 耗能目标  整车材料可回收性>90%以上  二、        柴油引擎车  Audi A2 TDI  1.      车辆规格表

  

  2. 低耗能技术特徵  本车为 Audi公司继国际上最早量产并达到 100km/3L 之 VolkWagen (VW)LUPO TDI车辆再运用于A2之车型,其最重要的技术特点即为一具 1995年由 VW研发成功之小型涡轮增压柴油引擎,再搭配轻量化车身与高效率变速箱,因而以纯内燃机创造极优异之耗能表现。  (1) 车身  A2 车身採用大量的铝合金材料,设计出所谓的 ASF 的 ASF(Audi Space Frame)使车身结构较一般钢铁材减少了40%之多,使用轻量化铝材的零件还包含动轴,控制臂、避震弹簧座,前煞车夹及后煞车鼓等,后座椅也使用特殊的三层式材料减少了 19 公斤。A2外型在兼顾安全性外,也採低风阻设计,CD 值为 0.25 在目前量产车中相当低。轮胎亦採用较一般轮胎低20%低阻抗设计,较一般标准胎宽度较窄以减少路面阻力。   (2) 引擎  本车辆最重要达到有能效果为一具3 缸 1.2L 直接喷油式之涡轮增压柴油引擎,此引擎採用铝合金缸体设计重量仅有 100kg,较一般铸铁式柴油引擎减少约 16kg之重量。喷油泵与喷油咀设计为一体式各缸独立装置,超过 2000 bar 的喷射压力因此能将燃料充份雾化进入汽缸以获得极高效率的燃烧效果。  (3) 传动  传动系统採用智慧型自动手排变速箱,驾驶者可选择自由换的一般手排操作模式或驾驶者亦可选择”ECO”模式以使换档时机更提前由电脑自动设定之对耗油性较理想之换档时机自动换档,因此引擎可于最佳运转区域运转到省油效果。另一项特性为”stop-start”功能,即当驾驶者踩煞车且车辆维持静止了3秒时,引擎即熄火不消耗燃料,而当煞车放开时引擎则启动。在车辆滑行及下坡不踩油门状况时,变速箱离合器将自动与引擎脱离使引擎维持怠速直至引擎再加速至一定转速为止。  1.      车辆规格表

  

  2.      低耗能技术特徵耗能改善技术主要项目与效果

  

  (1)车身  低风阻外形设计,风阻係数 CD 仅 0.25 减少高速行驶车辆阻力。大量採用铝金合材料之车架,并利用大量的结构分析与先进的成形铝材与铝板件技术,同时兼顾了结构强度与撞击安全性,使用范围包含车项,引擎盖板,车门后侧板,前煞车夹盘与悬吊系统零件等。  大量採用工程树脂材料 PP 与 ABS 材质于车身板件,减轻车身重量,使用范围包含前后保险杆车门下板,前侧板,后裙板,油箱等。  採用电动辅助转向系统低阻抗轮胎与铝合金轮圈。

  

  (2) 引擎  本车的动力系统组成主要由一具高效率1.0L稀薄燃烧引擎与IMA电动动力所组成之複合动力系统,藉由机构与系统能量的控制,达到惊人的油耗表现。  引擎设计为-3 缸、1.0L 引擎,具有 Honda 专利 VTEC 气门机构,轻量化结构 compact 化燃烧率,进排气夹角 30%高进气涡流,高压缩化  (10.8)快速燃烧系统设计等特点。  搭配引擎的电动系统亦是 Honda 专利 IMA 系统,具有薄型 DC 无刷马达,直接引擎驱动,NI-MH 电池,煞车电能回应,整合式动力控制单元(PCU-Power Control Unit)等特点。

  

  (3) 传动  本车型变速箱有 5 速手排与电子控制式连续可变变速箱两种,其中手排变速箱特点为轻量化齿轮,外壳等结构最佳化设计以减轻系统重量及改进换档平顺性。  在连续可变自排变速臬方面特点则为高精度油压电子控制系统及轻量化零件设计等。

  

  第五章、结论  一.车辆耗能效率若以自初级能源计算传至车辆轮胎行驶之整体耗能效率比较,依高低顺序为燃料电池、电池电动车辆、複合动力、内燃机动力车辆。其中燃料电池与电动之耗能效率主要因电力产生之方式及其发电效率差异较大,内燃机车辆耗能则主要因使用不同热效率之引擎型式而有所不同。  二.燃料电池车辆技术目前仍在发展中,专用燃料电池组主要以质子交换膜(PEM)型式为主,燃料来源则分别氢气、甲醇及汽油为主要发展重点。燃料电池车辆技术目前最大困难仍在于系统成本极高,以及氢气燃料供应体系统短期内尚难普遍化建立。因此虽然燃料电池具有最佳耗能效率与低污染排放优点。国际各车厂也投入大量资源研发,但目前全球仅有日本 HONDA公司于 2002年底推出代号FCX燃料电池汽车并开始于美国洛杉矶与日本市场以租赁方式开始供政府机关使用,其他各主要车厂最乐观评估可于 2004 年推出市场,但预估要到2010年才有可能于市场上佔有明显地位。  三. 複合动力车辆为自 1997年起开始商业化之新兴节能车辆,低耗能的达成主要是利用电动马达低速之优良之动力特性并使内燃机得以尽量维持于较佳热效率之中高速区域运转而大量减少于怠速以及低速低负荷耗油区运转。目前商业化之複合动力系统使用电力动力比率大小不同力,已商业化的车型目前均为日本汽车厂产品,欧美公司预计在短期内亦纷纷将有商业化複合动力车推出。  四.汽油内燃机低耗能主要技术包含有直接喷射薄燃烧,可变进气与高效率燃烧机构等。其中共通必备的基本技术包含以铝合金为主的轻量化引擎结构,精密控制的喷油与点火系统,可变进气渐已成为汽油引擎提高性能与改善耗能的普遍化技术,缸内直喷系统与稀薄燃烧系统则因需配合特殊稀油触媒转器换器系统开发,目前为日本部份汽车厂开发与商业化技术,尚未到成国际一定技术驱势。  五.柴油内燃机由于基燃烧特性係以高压缩比造成之燃料自然现象,因此先天上其热效率已较汽油引擎为佳,技术困难点大部份以对应污染排放为主,对耗能相关技术之主要为进气增压高压喷油以及小型引擎普遍採用直接喷射系统(DirectInjection),此类技术以欧洲发展较成熟,国际上最节能之内燃机动力商业化车辆也均是为欧洲汽车公司所推出。  六.车辆传动系统节能技术主要在于提高传动效率。在手排变速箱方面技术发展动点朝向多档化,一般车辆已纷纷从4档发展5档,甚至在一般高性能车已採6档设计。自排变速箱节能技术发展重点则包含高效率电子式控制连续可变变速箱(e-CVT)与融入电子控制离合器与排档之手自排变速箱(AutomatedManual Transmission)CVT 系统主要在日本汽车厂发展较成熟,并在应用上已从子车辆渐渐向中型车辆扩展,在应用上已 AMT系统则目前均在欧洲发展,尤其在强调超低耗能上之小型车辆应用 AMT 系统有增加的趋势。  七.低耗能车辆在外形,必需具备的特性包含低风阻造型设计与大量应用轻量化车体材料两项重点。商业化低耗能车辆风阻係数一般在 0.25?0.23之间,而车重也较一般无特殊对应车种轻 5~15%之间,近年来每部车铝、镁合金与工程塑胶在车身铝件,底盘件与引擎件的使用重量每年约有 4%的成长。  八. 将传统车辆技术与新兴电子电机控制技术结合所发展出的低耗能技术尚包含:  1. 电辅助转向系统  2. 整合式启动马达与发电机系统  3. 电动式汽门机构  4. 电动式引擎附件系统  5. 电子式节气门  6. 电子式煞车系统  九. 由于预估未来车辆将大量採用更多与更智慧化控制的电子与电力系统取代目前以机械式驱动之机构,车辆电系由目前 12V 提高至 42V以共应更足够电力已成为未来汽车电子系统的新标准环境,相对的 42V 系统的成熟也将会带动更多以电子控制的新车辆技术与零组件系统的产生。  车辆节能技术评估摘要总表

  

  第六章、参考资料  1.   “ Steel, cast iron, aluminum vie for new applications” Ward’s Automotive  Year book 2002  2.  ITS Handbook 2000 Recommendations from the World Road Association  (PIARC), Artech House  3.  ;br />  4.  ;br />  5.   ;br />  6.  ;br />  7.    Automotive Technology for the 21 Century , JARI Research Journal Vol. 23,  No.1, 2001.1  8.    9.    Fuel Economy and Weight Reduction for Motor Vehicles,  自动车技术, Vol.  55, No. 4, 2001  10.    Convergence of Fuel Cells and Advanced Engine/Engine Technologies for  Power Generation and Transportation, Engine Technology, Vol.3, No.1,  2001  11.  The Automated Shift Transmission (AST)  – Possibilities and Limits in  Production-Type Vehicles, SAE paper 2001-01-0881  12.  2002 New Car Fuel Consumption & Emission Figures (Vehicle  Certification Agency, U.K.)  13.    2001 Fuel Consumption and Emissions Type Approval Figures for Motor  vehicles with a National or EC Complete Vehicle Type Approval  ( Kraftfahrt-Bundesamt -Germany)  14.  2002 自动车燃费一览表 (国土交通省自动车交通局)  15.  解潘祥着:燃料电池在汽车上的应用,机械工业 2001.11  16.  Anthony Abbey, “ HYDROFORMING : Technological & Economical  Aspects”,1999  17.  ;br />  18.    19.   “轻合金在汽车产业之应用” 车辆工业第 94 期, 2001 年 11 月  20.    21.    22.  车用行动电脑即时资讯系统产业分析报告,工研院机械所研究报  告,2002 年 3 月  23.   “2002 汽机自行车产业现况与趋势分析” 经济部技术处  24.  Fritz R.Kalhammer, Paul R.Prokopius, Vernon P.Roan, Gerald E.Voecks  “Status and Prospects of Fuel  Cells as Automobile Engines”  Fuel Cell  Technical Advisory Panel
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