2012年3月19日 星期一

Hybrid in Taiwan國產Delta Hybrid系統搶先試駕

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Hybrid混合動力乃是車輛由內燃機過渡至電動系統的必經之路,本次我們試駕的乃是國內電子工業大廠台達電所打造的整車系統試裝車,並且讓我們瞭解國內廠商對混合動力車款研發的驚人實力。

文/劉建宏+圖/王澤瑋
我們在2009年11月底時得知台達電首次發表Hybrid整車系統,不僅發表了整套Hybrid系統的概念與結構,同時也做出了第一部測試用的試裝車;別看這部BMW E36 318i是1990年代的老車,骨子裡的動力系統卻是全新設計製造的台灣之光!
這部BMW 318i Coupe乃是台達電整車動力系統的乘載平台,除了車身上的台達電子字樣彩繪之外,似乎看不出任何不尋常之處,但隱藏在引擎蓋之下的動力系統,則是完全由國人開發製造的全新Hybrid動力系統。

位於引擎室中央的功率控制模組,乃是混合動力系統的關鍵組件

串聯式Hybrid
打開這部試裝車的引擎蓋,立即會發現這部車的不同之處,原本BMW的引擎與變速箱被移除,換上由台達電自製的串聯式Hybrid動力系統。所謂串連式Hybrid動力系統乃是單純以馬達驅動車輛,小型內燃機引擎則僅用以發電,作為電動馬達的動力來源。
打開這部車的引擎蓋,全然不同於印象之中的動力系統呈現在我們眼前,位於引擎室中央 看來有點像是音響擴大機的裝置,是Hybrid系統的功率控制單元,可說是這套系統的關鍵組件,而用以發電的內燃機引擎則安裝於較接近車輛原本水箱的位置,騰出的空間則給與追加的電動系統。

此車的內裝沒有太大的更動,兩具追加的儀錶分別具有不同功能,變速箱則是半自動的設計

複雜系統
一部車上同時存在電動馬達與引擎我們並非第一次見識,但這次卻是我們第一次有機會見識到Hybrid電動系統的複雜程度,過去我們曾經試駕已經正式量產的Hybrid車款,各式電子裝置都經過細膩安排,看不到系統所需的各式複雜機關,這部車讓我們首次有機會一窺這些裝置的全貌。
車室內部的陳設並沒有太大的改變,中控檯與儀錶板追加了兩具多功能顯示幕,透過這兩具多功能顯示幕,駕駛人可瞭解整套Hybrid系統的運作狀況。由於動力系統與BMW完全不同,也因此原車的儀錶完全不合用,儀錶板前的液晶螢幕完全取代原有的轉速錶與速度錶。
安裝於中控檯上尺寸較大的觸控式液晶螢幕,則顯示更多與車輛有關的進一步資訊,由於這部車仍是實驗測試之用,研究人員仍須取得實際行駛時的各項參數用以進行研發改良,並且在行駛時還可進行微調;另外車上還裝有多重的安全裝置,以確保行車與測試時的安全。

此一大型的觸控式螢幕主要用以擷取行車時的系統資訊,當然也是台達電子的自製品

打開後行李廂,內部空間亦被大量的Hybrid系統裝置所佔據,倒掛於後障板下方的乃是尺寸縮小的油箱,原本車底用以安裝油箱的位置,被電池模組所佔據,由於電池模組的重量相當驚人,安裝於接近車底的位置可降低車身重心,避免因重心位置偏移過多,導致車輛的操控特性變化過大。
由於這部車具備Plug-in充電功能,不僅油箱的位置經過修改,加油孔也改為充電時所需的插座,其實此一與充電電源連接所需的裝置安裝在何處均可,但對一般人來說,油箱蓋打開卻看見充電插座確實相當有趣。

小尺寸的液晶螢幕取代了原本儀錶板的功能,車速、電池殘量、動力錶、馬達轉速等資訊均整合於其上

超跑級加速感
這部實驗車上的動力來源乃是一具額定功率100kW、最大功率150kW的驅動馬達,換算約為136hp,然而電動車的拿手強項向來都不是馬力輸出,驚人的扭力輸出才是最大特色,這部測試車擁有高達84.7kgm的扭力輸出,光是在扭力輸出這個項目上,當今超跑鮮少有車可與之匹敵。
駕駛這部車的感覺與一般內燃機車輛有著極大的差別,上車轉動鑰匙之後,車輛並不會發出引擎啟動的聲響,僅有外接儀錶開始顯示車輛資訊,雖說工程師們將引擎用的散熱風扇設為恆時運轉,但在車內完全聽不到小型風扇運轉的聲音;在靜止狀態下,車輛如同靜音一般。這部車裝上了一具手排變速箱,比較特別的部份是此一手排變速箱的離合器採用電子控制,駕駛人在換檔時得按下排檔桿上的離合器按鈕,藉以切斷離合器與馬達間的連結以利換檔。

在行李廂右側的乃是進行Plug-in充電所需的變壓裝置,油箱則由車底移至後障板下方。

一開始試駕時我們以傳統手排車的概念駕駛這部車,事實上馬達的強大扭力輸出根本無須用到一檔,84.7kgm的強大扭力輸出隨時待命,推動這部車重為1660公斤的車量全然不費吹灰之力,倒是由於馬達的轉速上限有限,一達馬達轉速上限車速立即停止增加,在一、二檔時,轉速幾乎都是瞬間用盡,這點倒是真的很有超跑的架式,而根據這部車強大的推力來推算,原廠所提供的0∼100km/h成績4.7秒應可輕鬆達成,這樣的性能已經足以讓不少高性能跑車吃灰。

車底大量的散熱鰭片乃是供電池模組散熱之用,雖然結構簡單但卻能有效協助電池保持在工作溫度之內

三檔剛好
由於這部車的扭力實在太強,加上一、二檔一下就會用光馬達轉速,在適應車輛的動力特性之後,我們發現這部車在一般市區行車固定在三檔即已非常充裕,不僅擁有靜止起步時所需的扭力,也不須要頻繁的切換檔位。
這部測試車的動力反應讓人聯想到兒時的大型電動玩具車,從頭到尾推力幾乎不變的加速特性非常獨特,若說汽油引擎的加速過程最為生動,柴油引擎可說缺乏表情,這部測試車在純電力行駛情況下,感覺就像是木頭雕像了!
在續航距離方面,這部測試車上,容量18kWh的電池模組若是以50km/h均速行駛,約可換來90公里的續航距離,這也意味著在90公里的續航距離之內能夠再次將電池充飽,這部車可以完全不使用汽油引擎為電池模組充電。

雖然加速的反應與一般內燃機車種不太相同,但對大多數的駕駛人來說應可輕鬆適應

電池關鍵
對於電動車來說,電池乃是最關鍵的組件,它不僅關係著車輛的續航距離,而在電池技術並未有關鍵性的突破前,電池仍是電動車上價格最為昂貴的組件,同時也是最沈重的組件;根據台達電所提供的資料指出,這部測試車上的電池模組重達250公斤,約莫是三名成人的重量,也因此車輛的操控性多少會受到影響。
以目前的技術來看,電動車最急需突破的關鍵仍在電池,不論是造價、容量甚至是重量方面都還有很大的進步空間,而這正是所有電動車所需共同面臨的瓶頸。由台達電所開發出的此一整車系統具備相當高的成熟度,我們在試駕過這部車之後,感到此一系統確實具備高度的可行性,而如此的系統竟是由台灣廠商自行開發而成,更讓我們感到極為光榮。
電動車沒極速?
大部份的純電動車都具備相當強悍的0∼100km/h加速成績,主要原因在於電動馬達的扭力,但這些電動車的極速通常不會太高,主要受到電池容量的限制以及電動馬達轉速愈高耗能愈快(幾乎成等比級數增加;詳見附表)的特性所限制,雖然採用一般引擎的車輛也有車速愈快愈耗油的現象,但由於電池所攜帶的能量有限,電動車更得避免以極高速行駛的情況。

0∼100km/h加速4.7秒的數據看來驚人,但從此車的推力來看,應可輕鬆達成


<>Delta PHEV測試車平地定速功率能耗
50km/h 5kW
100km/h 16kW
170km/h 50kW
200km/h 75kW
220km/h 100kW
Delta PHEV動力系統規格
電池
容量 18kWh
型式 鋰錳電池
電壓 600V
電流 30Ah
重量 250kg
主驅動馬達(IPM)
額定/最大功率 100kW/150kW
額定/最大轉速 3500rpm/6000rpm
額定/最大轉矩 270Nm/410Nm
重量(尺寸) 120kg (300mm; L:400mm)
工作溫度 -40℃~120℃
冷卻型式 水冷
起動發電馬達
額定/最大功率 20kW/30kW
額定/最大轉速 3200rpm/6000rpm
額定/最大轉矩 60Nm/90Nm
重量(尺寸) 30kg(300mm; L:120mm)
工作溫度 -40℃~120℃
冷卻型式 水冷
動力控制單元
主驅動馬達控制器 440Vac/150kW(peak)
起動發電馬達控制器 440Vac/30kW(peak)
空調驅動器 440Vac/2.2kW
直流直流轉換器 600V→13.5V/1kW
冷卻型式 水冷
引擎系統
汽缸數 4
排氣量 1.0L
型式 8V SOHC 噴射
最大馬力 65.7hp/5400rpm
最大扭力 90.3Nm/4200rpm
效率 32%@21kW/2500rpm
傳動系統
變速箱型式 5速手排
變速比 4.21/2.49/1.66/1.24/1
終傳比 4.44
性能規格
車重 1660kg
極速 220km/h
0~100km/h 4.7sec
爬坡能力 15°@定速70km/h
25°@定速50km/h
電動模式單次行駛里程 90km@定速50km/h
電池SOC範圍 20%~80%
油電混合模式能耗 平均25km/L
充電時間 0%~80%SOC 440Vac 1.5h

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