電動機車相關名詞解釋 (Electric Scooter Terminology)
EC1電動機車 (第一代電動機車)
另外,經濟部能源委員會亦於民國八十年七月起委託工業技術研究院機械工業技術所與三陽、光陽、山葉、台鈴、展葉、永豐等六家機車業者及士林、台全等電機業者合作投入開發ZES 2000雛型電動機車,而於民國84年成功研發完成(後改稱為EC1),隨後並將技術轉移至由多家機車業者所組成的策盟公司(SAM)。
ZES 2000為Zero Emission Scooter之縮寫。
2000年則代表西元2000年為新環保世代的紀元。
而在2000年政府實施機車銷售量需有2%電動機車強制銷售配額的策略後,市面上陸續有上暐、景興發和光陽等廠商推出電動機車產品上市,使用的電池仍以鉛酸電池為主。
電動機車鉛酸電池組的電壓一般在48V,初期電池大多由美國和日本引進,目前國內的電池廠如新神戶、統力和廣隆也陸續推出電池搭配在電動機車上使用,為了鼓勵高性能電池的開發及提高購買意願,隨著電池性能不同,環保署也提供不同的補助購買金額,目前使用在電動機車上的鉛酸電池,獲得的補助金額在8000元到16000元間。
EC2電動機車 (第二代電動機車)
EC3電動機車 (第三代電動機車)
由於鉛酸電池本身性能限制,使的現有電動機車上在續航力、加速性和車重上離傳統50㏄燃油機車的表現仍有一段相當大的差距,為了發展出在性能上具有與傳統機車相競爭的電動機車,工研院自1999年間開始接受能源委會委託進行第三代電動機車開發,主要開發的重點在於高性能電池組與整車開發,其電池目標如下:
1.比能量>90Wh/kg
2.比功率>200W/kg
3.循環壽命>600次
4.成本
綜觀目前發展中的電池,除成本的目標需配合產量的考量外,以鋰離子電池最有可能達到上述目標,也因此在第三代電動機車的開發計劃中,選定以鋰離子電池做為儲能系統,預期電動機車的重量將低於90公斤以下,車速可達到55km/h,定速30km/h下續航力可達到80km,希望藉由此計劃的執行,能開發出具有競爭力的高性能電動機車,大幅提升電動機車的實用化。
-電池種類
Normal Voltage (V) =1.2V/cell
燃料電池(fuel cell)
在電解水的實驗, 在水中通電能將氫元素和氧元素分隔開來。1839年,威廉葛洛夫爵士 (Sir William Grove) 提出有個方法或許可以逆向進行此一程序,藉由將氫元素與氧元素結合的方式進而產生電力。 一百多年之後, 美國太空總署(NASA)尋求一種發電裝置,可提供火箭足夠的能源將人送到外太空去。於是他們開始撥款研究燃料電池 (即葛洛夫所提出的那套系統),讓它成為一種電力來源。1960 年代初期,燃料電池成功地進入太空。
而汽車所使用的燃料電池是經由擷取空氣中的氧,與氫結合,氫元素可以是儲存在車上的或是從富含氫的燃料(例如汽油)中取得。 那麼這些燃料電池是怎麼運作的呢? 首先,在氫和氧之間放入一層隔膜,這兩個元素會相互吸引對方, 氫分子會試著穿越隔膜到氧分子這邊來做進一步的接觸。當氫分子通過薄膜時釋放出電子環繞在這片薄膜的四周,進而產生電流。另一方面,氫分子和氧分子結合了之後會產生水和熱能。 一個單位的燃料電池可製成 1 伏特 (誤差值為0.3伏特,視其使用的電解方式和催化劑而定)的電力。收集這些電力到一定足夠的量時,就可以推動一台汽車,甚至是更大的東西。
燃料電池是一個電池本體與燃料箱組合而成的動力機制。燃料種類的選擇性非常高,包括純甲醇、乙醇、氫氣、天然氣,甚至於現在運用最廣泛的汽油,都可以做為燃料電池的燃料。這是目前其他所有動力來源無法做到的,而以燃料電池做為汽車的動力,已被公認是廿一世紀必然的趨勢。
-電池名詞
1.比能量(specific energy)和能量密度(energy density):
比能量主要指電池能量和質量之間的關係,其中電池的能量是以Wh來表示,為電池的工作電壓(V)與電容量(Ah)的乘積,比能量表示為Wh/kg,如果電池比能量越高,則表示每公斤電池所能攜帶的能量越高,在實際電動車應用上,則可提高車輛行駛里程或是在一定的續航力之下減輕電池重量。
能量密度定義則為每單位體積(公升)電池所能攜帶的能量,能量密度表示為Wh/l,主要影響到電池的體積。目前電動車用電池的規格說明中,並無清楚定義比能量和能量密度中所指的重量和體積是單電池或是模組電池,由於模組電池在設計上有很大的差異性,使得由不同電池製造廠所生產同一類型電池,其比能量和能量密度有很大的差距,造成電池比較參考上的困難。
2.比功率(specific power)和功率密度(power density):
電池的比功率是指電池每單位重量所能提供的功率,比功率表示為W/kg,通常評估電池的功率主要有兩種模式,一為正常行駛狀態下的功率,亦即在某一固定C-rate(放電速率)下,放電電流與電壓乘積,目前一般在測試電池比功率的條件為C/3放電。另外一種評估電池功率主要是做能否提供電動車在急加速或爬坡時所需功率的參考,一般瞬間功率的評估是在電池為2C或3C放電速率下做測試的結果。同樣地,功率密度所指的是電池每單位體積所能提供的功率,功率密度表示為W/l。
在電池實際應用上,功率和能量無法同時兼顧取得最大值,當電池能量低時,電池所能提供最大功率便會跟著下降,而如果電池長時間提供最大功率時則會造成電池能量的下降,縮短電池的放電使用時間。
3.電池充放電循環使用年限(cycle life):
電池充放電循環使用年限是指電池進行可逆氧化還原化學反應的次數。如電池循環使用年限長,在電動車應用上,將可減少電池的更換及維修的次數,降低電動車每公里的使用成本($/km),有些高性能的電池雖然價格高,但因其具有較長循環使用年限,使電動車具有較低的使用成本。
一般電池進行充電循環測試的條件,是將電池充滿電,再進行80%的深度放電(Depth of Discharge:DOD),如此充放電一次過程,稱之為一個循環;當電池實際應用在電動車上時,由於使用者隨時有可能進行充電,使電池無法有規律的進行充放電,再加上有些電池在放電未達到一定深度進行放電時,會有記憶效應(Memory Effect)產生,進而影響到電池使用年限,所以電池在實際應用狀態下,充放電循環次數與電池製造商所提供的數據會有一些差異。如果電池透過良好充放電能量管理系統(Battery Management System),將可有效保持或增加電池的循環使用年限。
4.電池成本(costs):
有關電動車用電池成本的分析很少被詳細的討論,主要原因在於成本的估算與電池產量有很大的關係;以鉛酸電池為例,當電動汽車用電池模組年需求量達到5萬到10萬組時,電池的成本才有可能大幅下降,而年產量達15萬組以上時,才有可能達到與目前一般商品化之鉛酸電池相同的成本。從電池零售的價格來看需考慮的因素,除了本身製作的成本外,還包含了車廠進行電池組裝及稅等成本。
電動機車就是以電力產生動力的機車。
混成式電動車(Hybrid Electrical Vehicle;HEV)
混成式電動車的原理是在車輛起動或低速行駛時使用純電力系統來作為車輛的驅動模式,而在高速行駛時,則改以燃油引擎來做為傳動系統,可達到提高燃油效率及降低汙染排放效率的目的。由於混成式電動車對電力需求主要在啟動及低速行駛時,因而在電池性能上的要求也不同於純電動車,所以在電動車的電池發展上主要有兩種不同的應用:一為發展高容量及高能量密度(比能量)的電池搭配在純電動車,另一為發展高功率密度(比功率)的電池搭配在混成式電動車上。
車上充電器裝置在電動機車上,當要充電時,將充電插頭插上一般充電站之電源插座即可充電。
一般充電站只提供AC 110V交流電源給電動機車隨車之車上充電器使用,並無快速充電之功能。一般充電站應有過載與漏電之保護裝置,以防止意外發生!
快速充電站顧名思義即以應用大電流能在短時間回補電池的電量。
根據工研院能資所在充電技術的評估報告研究指出:騎乘電動機車認為非常需要與需要增加快速充電功能者,且認為快速充電可提升使用電動機車的意願高達九成以上。以工研院能資所的快速充電站規格來看,以大電流能在約充電15分鐘內可從電池的20%
SOC回補至80% SOC( State of Charge:電池殘電量)。
快速充電器若會隨時調整充電率(Rate of Charge)配合電池的充電接受能力,則可在最短充電時間內達成充電工作,並可避免過度充電的情形。
美國先進電池協會(United States Advanced Battery Consortium;簡稱UASBC)。
自
1991年起USABC便開始支持鎳氫電池,鈉系及鋰系等高性能電池的研發計劃,到了1995年USABC針對當時電池技術的發展,以及純電動和混成式電動車對電池的需求不同,對電池的系統提出了更明確的開發方向,在純電動車用電池方面,中程目標的電池系統選定為鎳氫和鋰離子電池,在長程的目標則支持鋰高分子電池的開發。