用氫能 打造電動車不怕冒黑煙

羅智華 |2015.02.07
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在環保思維抬頭下,有愈來愈多廠商投入電動車研發,圖為未來式電動車的概念車。圖/美聯社
以電作為動能的電動車。 圖/法新社
成大氫能電動機車「千里馬一號」成功完成環島的長程測試,寫下新里程碑。圖/修瑞瑩
圖為高雄應用科技大學應用工程科學研究所助理教授郭俊賢(中)帶領學生團隊研發的氫能車。圖/高智洋

文/記者羅智華

相信不少每天靠兩輪交通工具代步的機車族都有過相同經驗,有時會在路上碰到黑煙直冒的烏賊車出沒,若剛好碰到等紅燈,又恰巧停在烏賊車後面,更會被不斷排出的黑煙弄得灰頭土臉,因為許多機車騎久了,變成老爺車就容易有冒黑煙問題、造成空氣汙染,讓政府當局這幾年持續加強宣導民眾汰換上了年紀的高齡車,坊間不少國際車廠也紛紛投入電動車研發,像是豐田公司就宣佈將在今年四月之前推出販售氫能動力車的計畫。

隨著節能減碳與環保觀念抬頭,這股研發趨勢也在大學校園裡發酵,像是成功大學航空太空工程學系教授賴維祥就帶領研究團隊,在經濟部能源局專案補助下,攜手與民間產業進行產學合作,花了一年半時間投入系統整合關鍵技術,成功研發出一台能結合新型氫能燃料電池與鋰電池混合動力系統的電動機車「千里馬一號」,在十二月進行千里馬首航時測試時,成功從高雄阿蓮區騎到台南新化區,來回共折返兩次,成功達成八十多公里的道路航程,經複合動力系統與馬達傳動系統優化後,日前更再度成功挑戰以順時針環島七天、完成長達一千公里路程的考驗,不僅是全國第一台成功環島的氫能機車,也為台灣的電動車技術發展寫下另一個里程碑。

參與研發團隊的博士後研究員賴銘彬表示,綜觀目前市面上常見的主流電動機車,主要可分為鋰電池電動機車與燃料電池機車兩種。國內燃料電池機車業者所開發的電動機車,雖然有搭配鋰電池系統,但因主要設計是用來啟動機車,而不是用來提供動力輸出所需要的電力,因此電動機車續航力容易受限,騎乘一段時間就得趕緊更換氫氣瓶,也讓如何提升續航力成為能否推動電動車普及化的重要關鍵。

為此,賴維祥與團隊集思廣益,希望能發展出既環保又能延長續航力的電動機車。他們以目前民間電動車廠商所提供的電動車為基礎來進行改裝,除了原來配備的鋰電池外,再另外配置一個3kW級燃料電池,以及2支可以安全儲存300大氣壓的高壓儲氫瓶來建構一套複合動力系統。

在這套動力系統下,所攜帶的氫能直接供給燃料電池使用,低負載的時候主要由燃料電池供電,同時對鋰電池進行充電,需要高負載時則由燃料電池與鋰電池一同供電來驅動電動車馬達運轉;透過這樣的整合式系統設計,不僅能減少鋰電池的耗損、延長鋰電池的壽命,還有助於提高電動車的駕駛續航力,經過研發團隊測試,當「千里馬一號」在時速40公里的速度下行駛,其整體續航力大約可達到160公里以上,對於一般民眾作為日常交通代步工具的需求來說,已經可以充分滿足,而團隊也將繼續研究,希望讓電動車續航力更上層樓。


二合一動力系統發電  續航力UP

除此之外,透過此系統整合方式的設計,還可減輕鋰電池的耗損,提高鋰電池的壽命。研究團隊表示,一般來說,當鋰電池的蓄電量長時間都是維持在五成以下時,對於鋰電池可能會造成較高的耗損,研究發現,若能將鋰電池蓄電量維持在七成至八成,則可降低耗損情況,進而提高鋰電池壽命。

以「千里馬一號」來說,最高時速每小時可以達到六十五公里左右。由於是採取氫能電動機車的整合系統發電方式,只要提供足夠氫氣,就可以一直發電,加上電力運用是採用即產即用模式,因此可及時提供鋰電池蓄電,避免因電量過低而耗損,藉此讓鋰電池保持在最佳狀態。

「透過氫能燃料與鋰電池混合動力系統的二合一模式,不僅能相輔相成、提升續航效能,更是台灣首見,目前已成功取得國內專利」,賴銘彬表示,氫能是一種具有環保特色、不會汙染環境的綠色能源,若能善加利用,將有助於減少空氣汙染。且能源效率也比內燃機來得好,是很不錯的新興能源選擇。

成大表示,目前所發表的「千里馬一號」,現階段重點是先放在關鍵技術的系統整合與能源調節來提高續航力,下一階段將進行氫燃料電池體積的縮小化,藉此讓電動車更貼近民眾生活所需,未來希望能與廠商合作,讓這台由台灣團隊研發的氫能電動車可以順利量產上市。

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