| 工業基礎專欄 | 電動機車高功率密度傳動電機分析概述

作者:

 徐銘懋、張朝信、張佑傑、林正軒

刊登日期:2020/12/30

前言
電動車的發展預計於2030年會達到一個黃金交叉點,成長和市占率可能會達到52%,大於傳統汽車的48%。同時,在國際的挪威(2025)、荷蘭、冰島、印度、以色列(2030)、英國(2035)、法國、新加坡(2040)等,都紛紛定義施行電動車的時程。而在美國能源部(United States Department of Energy, DOE),更提出了2025年的高功率密度電機的表現和成本的挑戰,包含在馬達和驅動等零組件上,以上的訊息,顧名思義要將車用載具的電動化普及;未來僅有e-Bike、e-Motorcycle、EV、e-Bus等的景象指日可待。
電動摩托車的架構與電機型式
全球機車市場規模為325億美元,預計從2020年到2030年,複合年增長率(CAGR)為0.1%。在2019年,常規充電的機車市場佔據了90%以上,預測未來將保持其主要銷售地位。功率規格方面,在歐洲電動機車市場分為<1.5 kW,1.5–5 kW,6–15 kW和> 15 kW;其中,電動車功率為1.5-5 kW機車佔據了歐洲市場,整體來看,2018年的市場份額超過60%。以上,為電動車些許的市場資訊,但由此可知,電動車的種類、需求皆不同。
在電動重型機車的開發重點是整車規劃,才有辦法正確的開發相對需求的馬達和特性需求。需要考慮到馬達的配置,常用的配置方式如圖1所示。

圖1 電動機車的基本配置

為了體現高功率密度馬達的發展,在不同的應用場選用的配置方式不同。例如以高速的方式呈現高功率密度馬達,通常就會以中置的方式配置,然後搭配1-2段的傳動方式,輸出轉矩到輪上,也有部分的指標性公司,為了保留既有的駕駛感,搭配了換檔機構或CVT等,但整體的模數配置、空間限制、馬達規格、電池等是被共同挑戰的,無法單獨開發。另外,例如馬達與輪速的轉速相同,且IP等級不高,就較適合輪轂外轉的方式,可以透過較大的馬達定子外徑,獲得平方倍的轉矩輸出,效果較佳。沒有一種特定的馬達種類和樣式,能給予不同場合,全盤獲得最佳的整體輸出特性,須看環境選用。

 

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