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電動車更省電 齒輪大廠成功開發關鍵二速傳動系統

本土與工研院攜手發表二速傳動齒輪箱,鴻海MIH聯盟執行長鄭顯聰(左一)也受邀出席。工研院提供

傳動元件大廠本土耗時4年與工研院成功開發出,全台首個自主設計製造的電動車二速傳動模組,其更是全球第三個開發成功的公司。過去台灣在車輛傳動領域中,多以齒輪零組件生產代工為主,對模組系統較少著力。對此,本土董事長林森指出,此次成功開發的背後也顯示出台灣在電動車供應鏈中,有具備優秀的研發製造能力,進而能夠從零組件廠進階為傳動系統供應商。未來本土也盼進一步結合國內馬達與控制器廠商,建立三合一機電系統,提供國內外整車廠最佳解決方案,更協助國內汽車零件製造廠轉型為系統模組廠,形成產業價值鏈。

電動車市場成長快速,根據世界汽車工業國際協會(OICA)統計,因受COVID-19(新冠肺炎)影響,2020年全球新車銷量雖相較2019年下降13.8%,但其中電動車市場卻不減反增,呈現逆風成長,據統計,2020年全球總銷量達296.3萬輛,成長率達46.3%,約佔車輛市場3.8%。

此外,在世界各國及跨國企業紛紛提出「2050碳中和」目標,電動車後勢只會越燒越旺,根據彭博新能源財經(BNEF)分析,2035~2040年電動車銷售量將會超越燃油車,全球電動車整車產值將上看2.1兆美元,到了2040年全球銷售的乘用車預估將有57%會是電動車。隨著市場火熱,相關供應鏈業者也積極投入資源布局。

一般來說,電動車有三大核心,分別是電機、電控及電池,其中馬達內的傳動模組屬於電機核心的一環。電動車的電動驅動系統是將電能轉換為機械能,再將機械能透過傳動系統傳遞至車輪,提供車輛行駛所需要的動力,而傳動系統的核心技術,正從單速轉往多速趨勢發展,此次本土開發的二速傳動模組,即是藉由兩檔位高低齒比來提升車輛加速與極速效能,並維持馬達高效率輸出。

工研院機械與機電系統研究所經理楊正平進一步解釋,傳統單速齒輪設計高減速比是著重於加速大扭力需求,如汽車在爬坡或高負載的狀況下需要更大扭力,而低減速比則是著重於高速巡航需求,過去車廠得根據不同車款需求做選擇,但二速齒輪的最大特色,是能夠同時滿足電動車在高速與高負載狀態下的動力需求,並使馬達在兩種狀態下均能保持高效率動力輸出。

經濟部技術處科長張能凱則指出,電動車的續航力要好,並不能光靠電池效能,傳動系統也很重要,因為這是能源轉換的問題,一旦傳動系統效能提高,能源轉換效率便能夠發揮到極致,也能達到提升整車續航力的作用。本土表示,此次二速傳動模組經過一系列測試,已證實可節省能耗達10~15%,不僅對增加行駛里程有幫助,也是未來電動車齒輪箱發展趨勢,林森指出,開發二速齒輪箱至少要三年,因此車廠剛開始都先從單速齒輪開發,而本土與工研院四年前就啟動布局,因此才能搶先全球腳步,成為全球第三個、亞洲第一個成功開發出二速齒輪的廠商。

此外,二速系統也可在維持相同效能的前提下,選用較小功率的馬達,進而讓動力系統在設計上小型化,並藉此切入以效能為取向的高階電動車市場。

而藉由模組系統的成功開發,未來整車在設計製造上也會帶來新的模式。林森舉例,像是過去燃油車時代,1,300c.c的車型可能要搭配四缸引擎、2,000c.c或以上的車型搭配六缸引擎等以此類推,但未來像這樣的傳動模組則可在共用底盤設計下,依據車款效能與規格產生不同配置,讓單一傳動模組能夠大小通吃,應用車型從轎車、SUV車、商用車或大型巴士等都能適用,藉由模組化加速量產,進入新的商業模式。

深耕齒輪開發製造將近40年,本土不僅是知名國際電動車廠齒輪供應商,同時也是航空供應鏈之一,包括波音(Boeing)、空中巴士(Airbus)飛機內部的齒輪零件,也有本土的身影。過去台灣車輛傳動產業多以齒輪零組件生產代工為主,對模組系統設計較少著力,而此次本土與工研院成功開發二速傳動模組,不僅補足國內在傳動模組設計、分析、驗證技術能力,也協助國內汽車零件製造廠有望從零組件代工轉型為系統模組廠,更可做為電動車三合一動力系統的基礎,進一步整合國產化的馬達及驅控器資源,有望打入國內外電動車產業供應鏈,形成產業價值鏈。

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