無油樂 ~ EV 充電站

EV 在兩年後將步入量產, 這裡將提供國內外相關資訊 . 希望藉由更多人認識 EV, 而能順利在十年後淘汰高污染, 低效率的內燃機引擎.

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MHEV

分類： EV 市場定位

2009/09/09 18:04

當前 EV 面臨的三大問題 ~ 價格、續航力與充電時間。

光從技術性的角度出發來看，電池車 BEV (Battery EV) 是最簡單的方案，但要壓低價格，就得犧牲續航力和馬力。這也是為何大多數車廠選擇城市車，當成入門的試金石。畢竟，電動車比起使用化石燃料的內燃機汽車，少了一百年的研究發展時間。新的技術還是需要一段時間才能成熟，未來的十幾年，將會是 FC (Fuel Cell) ，BEV 與 Hybrid 共存的階段。雖然 Hybrid 仍有污染，是屬於過度性的產品，卻也是未來十年的主力產品。

PHEV Hybrid 可解決續航力的問題，但成本的提高，更增加了推廣的難度。以 Chevy Volt 和 Prius PHEV 的預估售價都超過四萬美金來看，若是缺少政府補助，應該很難吸引大多數的消費者掏錢購買。

Better Place 提出另一套思考邏輯 ~ 電池租賃與交換系統。 Better Place 主張應把電池看成是汽油，正如目前的消費者花幾十萬向汽車公司購買汽車，然後每年再花幾萬元向石油公司買汽油。而事實上，電動車的價格若扣除電池的成本，就和一般汽車相當。就拿十年 15 萬公里來說，以台灣的低油價計算，油錢就要近 50萬元，這還不含換機油的保養費。

如果將來電池和 FC 成本再下降，對消費者個人來說，電動車的使用成本和傳統汽車相差並不大。但對公共環境來說差異就很大了，大氣中少了許多污染物，空氣變乾淨了，氣喘病患變少了。酸雨變少了，土壤改善了，食物的毒性也變少了。排碳減少了，因全球暖化帶來的旱災，水災也會相對變少。只是政府從來不會計算這些由空氣污染和排碳造成的醫療成本與環境成本。對治生病有健保，對治水災有幾千億的預算，但這些都只是治標，面對並推廣新能源這個治本課題，才是大環境最迫切需要的，也是所有政府應該責無旁貸列為優先考慮的公共議題。

在甲醇 Fuel Cell 尚未普及前，價格高昂的氫氣加氣站，似乎很難得到大規模的迴響。所以，相較之下，電池車的充電設備就容易普及些，但那只限於夜間慢充，如果要求將充電時間縮短，技術上還是有困難。 Better Place 的電池交換系統是一個方案，只是不知為何，身為技術夥伴的 Renault / Nissan，在即將量產的第一台電動車 LEAF上，竟然不支援這套系統。

PHEV 價格高昂並不意外，因為一部配有 15kwh 鋰電的小型電動車就要 2~4 萬美元。想想看，再加一套 15 ~ 35 kw 的引擎和發電機，要再增加多少成本 ? Chevy Volt 的設計理念是把每天通勤里程定在 65公里以下，這樣就能完全不用啟動發電機。如果上班地點也可充電的話，純電動的里程就可達 130公里，這對大多數人來說都夠用了。而事實上，為了延長電池壽命， Chevy Volt 只用了六成多的電力。也就是說，理論上，純電動的里程應可到達 100公里。

PHEV 的發電機系統也叫 Range Extender (里程延伸機)，就等於電池沒電時的備用能源，只是多了幾十萬的成本，一個月只用幾次，實在不划算。但如果用的次數太頻繁，像是計程車之類的，就表示 PHEV 並非最好的選擇。

MHEV ~ Modular Hybrid EV 是相較於 PHEV 的折衷方案，也就是把 Range Extender 當成可拆式模組。當然，前提是，體積和重量必須夠小。就目前的技術來說，摩托車使用的 1 kw 發電機應該可以在 5kg 左右，能放入安全帽的置物箱，只要再加上進氣、排氣、冷卻和加油孔就行了。

MHEV 的前提是偶爾需要長途旅行的人，如每月 3~10次。比方說，每個週末由台北南下，來回共七百公里，8~10 個小時，扣掉使用電池的 2~3 個小時，實際使用約 6~7 小時。一個月四次，約 25~30 小時，大約是一天多，約等於 1/30 的使用率。如果家裡兩台電動車，使用率大約是 1/50 ~ 1/80，類似 Car Sharing 1/45 的比例，當然不可能像 Car Sharing ，45 個會員才配一輛車，不過 10 ~15 輛 BEV，配一個 Range Extender 倒是可行。

汽車用的 Range Extender 以 Wankel 引擎為首選。 Wankel 引擎在70年代初期曾風靡一時， NSU Citroen、Suzuki、Mazda 當時都有量產車上市。不料， '74 年的能源危機，讓耗油的 Wankel 引擎被打入冷宮，生產 Wankel 引擎的廠商除了 Mazda，也只限於特殊用途，如 Go Kart 或軍方靶機。

Dr. Moller 花了一生心力研究飛行汽車~ Skycar ，20 幾年的研究燒掉了幾千萬美金，也燒掉了投資人的信心。近年許多企業投身綠色產業發展電動車和油電車， Moller 也把重心轉向 Wankel 引擎的應用。Dr. Paul Moller 手上拿的是 18 kg， 150 cc 10kW Rotapower 引擎加發電機~ Rotapac ，適合八百公斤以下的小型車使用，加上點火系統、消音器、觸媒轉換器等排氣系統，還有油箱，重量約 27kg，前面是一台 13.5kW 發電機，重量為 158kg。

台中祐祥直生機使用的德國 Aixro XR-50 引擎，這款五千多美金， 294 cc 的 Wankel 引擎是針對 Go Kart 而設計的，轉速達一萬轉，重量 25KG， 47hp@8000 rpm。若當發電機使用，大約為 15~25hp @ < 4000 rpm。 Wankel 引擎重量和震動較小，但油耗不佳，和 Turbo Diesel 的高效率無法相比，只適合當備用。不過要容易般動，重量才是考量的重點。汽車用的 15~20kw 發電機模組大約在 60~ 70 公斤，未來也許可以降低到 50 公斤。這樣的動力適合 1500KG 的中型車， 100 km/h平地高速巡航使用，如果需要爬坡，速度就可能變慢。起步、加速也只能慢慢來了，不過電動馬達低轉速很有力，市區 50km/h 以下，加速應該還可以。

AVL RE Module

250 cc 轉速@5,000 rpm 輸出 15 kW(20hp) @ 320-420V,

1m 平均噪音 : 65 dBA

油耗 260 g/kWh (大約 15~20 km/L).

490 mm x 400 mm x 980 mm, 重 65 kg.

量產成本 ~ € 1,550.

Lotus Engineering 專為 Range Extender 設計的 1.2L SOHC 引擎，特別之處在於一體式的引擎體，包含了汽缸頂和排氣歧管，以減輕重量和成本。 20hp@1500 rpm， 47hp@3500 rpm，重量 56 KG。適用於 2000公斤以下的中大型車，例如新款 Jaguar XJ Hybrid，以這樣的體積重量來看，應該不適合當成可拆裝的模組。