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不再看油價的臉色!綠色未來車起跑

汽車新趨勢,抗通膨也愛地球
文 / 邱仕安    
2008-06-01
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不再看油價的臉色!綠色未來車起跑
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家用插座充電,不必加油就能跑

豐田汽車以油電混合車(Hybrid)在市場造成旋風之後,2007年夏天,豐田汽車又發表新一代的車款──「插電式油電混合車」(plug-in hybrid)。這輛車的電池,可以靠家用電源充電,但又可以像現有油電混合車一樣,視狀況變換使用引擎與馬達,也可以使用充好電的電池,像全電動車(EV)那樣,採用純粹靠馬達行駛的EV模式。

每充電一次,插電式油電混合車就能以EV模式跑13公里,由於其間不使用汽油,二氧化碳的減量效果,比一般油電混合車要好。當然,長距離行駛時,就要改採油電混合模式。為什麼要把EV模式的距離限制在13公里?豐田商品開發本部工程師田中義和表示,「電池容量若增大,EV模式行駛的距離將可拉長,但電池成本也會提高。反之,容量小,行駛的距離縮短,既省成本又環保。」

精算效益,經濟、環保雙重考量

根據豐田針對日本駕駛人的習慣所進行的調查,平均每天的行駛距離,有七成約在30公里左右。因此,目前要做的是找出最適當的電池性能,在節省成本的前提下,以EV模式跑滿這樣的距離,唯有這樣,才能讓好的技術普及,提高成效。

在日本、台灣、韓國等地狹人綢、人口集中於都市的國家,全電動車是個好選擇,而在像是歐美地區的大陸型國家,駕駛人的平均行駛距離較長,勢必得用較大的電池,如此一來,就未必符合成本與環保效益兼顧的考量。

油電混合車技術是豐田的核心技術,不只混汽油,也混柴油,此外也可應用在燃料電池車上。不過在油電車的搭配上,電池很重要,插電式油電混合車是使用Prius所用的鎳氫電池,但未來鋰電池是首選。而由於電池消耗量大,如何確保耐久性與安全性,仍有待研究。

豐田在市場中推出產品的基本考量是「適時、適地、適車」。日本、歐洲、美國各地的道路狀況、能源基礎建設與使用者需求都不同,廢氣法規也不同,必須有堅強的技術陣容才能勝出。例如,美國正積極推動以「生質乙醇」做為汽車燃料,因此豐田也預定在今年於當地推出彈性燃料車FFV,可使用15%汽油、85%生質乙醇的「E85」做為燃料。

全方位開發,誓言減碳七成

日產汽車的愛地球策略,中期目標是2015年要比2000年減少三成二氧化碳排放量,2050年則要比2000年減少七成。

在這個大原則下,日產汽車的產品開發負責人,除了要為成本與利潤負責外,也要為減少二氧化碳負責。具體而言,日產的產品開發策略相當「全方位」,雖然是在不同時期投入,但做法很多:汽油引擎的改良、油電混合車、生質乙醇、綠色柴油、插電式油電混合車,還有全電動車、燃料電池等等。

減碳再升級,勢必強化電動車款

日產曾在2000年發表油電混合車,但當時只生產了一百台,在豐田的油電混合車轟動市場後,日產一度導入豐田式的油電混合車技術,但現在決定自行開發,並計畫在2010年於日本與美國市場推出油電混合車,根據日產的說法是想壓低這方面的技術成本。

由於豐田式的技術需要細部的控制,在機制複雜的情況下成本也跟著高,而日產的油電混合結構較單純,在提高電子控制的比重下,成本較低。因為起步慢了,成本更顯重要,「油電混合的機制,裝在引擎排氣量愈大的車上,燃料費用省愈多,因此裝在排氣量大的高級車上,成本也很容易吸收。」技術開發本部技術企畫部部長二宮利宏說。

日產有信心以現有的技術,在2015年減少三成排放量,接下來呢?日產坦承,光靠內燃機很難再減更多,必須擴增電動驅動的產品。去年,日產與NEC等合作成立電池公司,展開鋰離子電池的開發,未來會安裝在自家的油電混合車上。

省錢又少碳,柴油引擎正看俏

本田在1998年正式開發柴油引擎,剛好是簽署「京都議定書」的隔年,當初的用意,就是要減少二氧化碳的排放。當時,柴油車只在歐洲受歡迎,而且只占市場兩成,本田卻在那時挑戰柴油引擎市場。如今,柴油車正走俏。和汽油車相比,柴油車減少兩到三成的燃料費與二氧化碳排放量。

採用柴油引擎的Accord車款2004年在歐洲推出,現在已成長為本田在歐洲銷售的支柱,但要想再成長,仍有需克服的關卡。柴油車最大問題在於,如何去除廢氣中帶有的NOx(氮氧化物,一氧化氮與二氧化氮的統稱)與PM(粒子狀物質)。

雙重觸媒過濾廢氣,明年可上市

PM可用特殊裝置去除,主要困難在於處理NOx。全球的廢氣規定趨嚴,其中更以美國為最,雖然可在引擎中加裝後處理裝置,減低廢棄中的NOx,但要符合美國的標準,仍需其他新對策。最有效的是戴姆勒公司使用的尿素SCR,它可以把尿素噴到廢氣中,藉以把NOx還原為氮再排出。

本田技術研究所首席研究員長弘憲一表示,「尿素SCR固然有效,卻必須在車中安裝尿素槽,等於犧牲了小型車的搭乘舒適性。本田希望找到讓顧客方便的觸媒方式。」

雖然不知道能不能找出更好的解決辦法,本田依舊埋首投入研究,2006年9月發表令全球訝異的結果,就是「雙重觸媒」技術。由觸媒吸取廢氣中的NOx,再與廢氧中的氫合成為氨,把NOx還原為氮排出。採用新型觸媒的柴油車會於明年在美、日推出,至於車款,本田會以在歐洲已推出的Accord為考量之一。

明年本田也會推出新的小型油電混合車,計畫以綠省錢又少碳,柴油引擎正看俏色柴油車與小型油電混合車聯合進攻車市。

很多人常把這兩種車視為相互競爭,但究竟何者會稱霸市場呢?長弘憲一認為,這樣比較並無意義。只要精煉石油,依其沸點不同,會產生液化石油氣、汽油、輕油、柴油、重油和瀝青等各種石油類產品,因此汽油、柴油二者都使用,是理所當然的。不過他個人認為,柴油車較有可能性,因為柴油車可以吃比較多種類的油。柴油車的燃料也可以使用廢棄食用油、橄欖油等生質燃料,以及液化天然氣GTL、煤轉化而來的液態油CTL等。

不過長弘憲一也強調,環保固然重要,但使用者的購車成本、舒適度與駕駛狀況,仍是關鍵。

氫氣轉子引擎車,最容易量產

以氫氣為燃料的燃料電池車,可以讓汽車零污染,但馬自達還提供另外一種選擇,就是「氫氣轉子引擎車」。

世上沒有比它更容易量產的氫氣車了,只要去看轉子引擎的結構就會明白,必須再加裝的,只有兩個從氫氧槽把氫氣提供給引擎的氫氣噴頭而已。負責開發的專案開發推動本部審查員柏木章宏說,「只要氫氣供給的基礎架構成熟,五至十年間就能推出氫氣轉子引擎車。」關鍵在於必須先開發出實用的氫氣槽。

「雜食」引擎,環保應急好選擇

氫氣轉子引擎堪稱「雜食」,能夠使用多種燃料,而且與氫氣很搭。由於吸氣處與燃燒處不在同一空間,也很難像一般引擎那樣會發生異常燃燒,而且也不需要燃料電池那種昂貴的材料。同樣以氫氣為燃料,這種氫氣車更帶現實感。

2006年2月, 馬自達推出可同時使用氫氣與汽油的車款「RX-8」,但是苦無充氣站,因此目前還是以汽油行走的機制,較符合現實所需。有趣的是,去年10月該公司發表的氫氣轉子引擎車「Premacy」,竟然是氫氣轉子引擎車,最容易量產油電混合車,氫氣轉子引擎與發電機直接連結,也就是所謂的「全電動車基礎的油電混合車」,這部車,氫氣、汽油、電池,都可以使用。

這樣的設計有幾個理由,其一是要提升低速時的力矩性能。氫氣轉子引擎在低速時力矩性能較差,若以電動馬達驅動,就不必擔心此事,而且電動的能源效率較佳,可省燃料費。使用氫氣時,Premacy的續航距離達200公里,是RX-8的兩倍,效率也提升約四成,預計今年年中就會提供租用。

引擎是一百年來漸漸改良而來,但電動驅動所需要的馬達、整流器、電池等,還有很大的改良空間。只要技術有所革新,能源效率就可能劇幅提升,因此各公司才會傾全力開發電動驅動技術。

柏木章宏坦承,氫氣引擎的能源效率贏不了燃料電池,但燃料電池仍需很長的時間普及,世界等不到那時候了,因此唯有先以氫氣引擎來暫代。

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