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綠色節能科技之車輛高效率技術與產品發展趨勢

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出版作者 戴玉珍
出版單位 工研院IEK系統能源組
出版日期 2005/10/31
出版類型 產業報告
所屬領域 運輸工具
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摘要

內燃機引擎車輛發展至今已逾一個半世紀,對環境造成極大衝擊,除了導致石化能源短缺外,亦造成空氣污染問題,因此綠色能源逐漸受到重視,全球汽車產業正掀起一波綠色革命風潮。本研究探討相關節能科技於汽車產業之應用,探討產品包含高效率內燃機引擎、油電混合的複合動力車、使用燃料電池為動力來源的燃料電池車,以及純電池電動車。探討層面涵蓋產品趨勢、市場規模與關鍵技術,並藉由技術道路圖的操作試圖預測台灣發展燃料電池車的技術里程。

縱觀綠色節能車輛產品的演進,可分為短、中、長期。短期車輛的進化,包括VTEC引擎、稀薄燃燒、直噴引擎等技術,車子動力系統仍以傳統的內燃機引擎為基礎,各車廠思考的著眼點在於如何提升引擎內的燃燒效果,以減少油耗,提升燃料效率。1990年代末期,複合動力車的量產,將綠色節能車輛的發展帶入新的里程碑。透過馬達與引擎互相搭配、輔助的動力系統,解決引擎怠速問題,達到引擎操作效率最大化,再加上減速與剎車動能回充,大幅提升每公升汽油的續航力。長期來看,透過電解發電、不需經過燃燒程序,所以無污染的燃料電池車,將是21世紀車輛產業的革命性產品。目前國際汽車大廠均或多或少投入燃料電池相關產業的開發。由此趨勢看來,燃料電池車輛的商品化已是勢在必行,只待技術成熟與加氫環境的建置完備而已。

台灣在燃料電池輕型車輛的研發上,有相當大的發展潛力,值得重視並思考如何搭上這波綠色車輛革命,使得台灣在未來國際車輛產業中佔有一席之地。本專題期望能提供完整的相關訊息,作為各界之參考。

目錄

====章節目錄====

第一章 緒 論…1-1

  第一節 研究動機與目的…1-1

  第二節 研究方法…1-3

  第三節 研究架構…1-4

第四節 研究限制…1-5

  第二章 綠色車輛產品定義與發展沿革…2-1

  第一節 產品定義與範疇…2-1

  第二節 產品發展歷程…2-3

  第三節 技術關聯圖…2-8

第三章 綠色節能科技與高效率技術應用於車輛之產品趨勢…3-1

  第一節 高效率內燃機引擎技術與產品趨勢…3-2

  第二節 複合動力車技術與產品趨勢…3-5

  第三節 燃料電池車技術與產品趨勢…3-11

  第四節 純電動車技術與產品趨勢…3-21

第四章 綠色節能車輛市場規模分析…4-1

  第一節 高效率內燃機引擎市場…4-2

  第二節 複合動力車市場…4-3

  第三節 燃料電池車市場…4-16

  第四節 純電動車市場…4-30

第五章 燃料電池車關鍵技術發展藍圖…5-1

  第一節 技術道路圖-以燃料電池車為例…5-1

  第二節 關鍵技術分析…5-9

第六章 台灣燃料電池車產業發展方向…6-1

  第一節 台灣綠色節能車輛需求分析…6-1

  第二節 台灣燃料電池車產業現況與競爭力分析…6-8

第七章 結論與建議…7-1

  第一節 結論…7-1

  第二節 建議…7-9

====表目錄====

表3-1 低污染汽油引擎與柴油引擎差異性比較…3-3

表3-2 複合動力系統效能比較表…3-10

表3-3 氫氣特性說明…3-14

表3-4 電動車馬達特性比較…3-21

表3-5 輪轂馬達規格例子…3-24

表3-6 電壓波形與變調率…3-25

表3-7 電動車輛相關電池性能比較…3-27

表4-1 全球複合動力車導入市場概況…4-3

表4-2 影響複合動力小客車未來發展趨勢之因素…4-5

表4-3 美國市場HEV導入狀況與預計推出計畫…4-7

表4-4 美國複合動力車所得稅減免實施計劃…4-8

表4-5 符合美國購車所得稅減免之車型…4-9

表4-6 美國各州政府獎勵方式與內容…4-10

表4-7 現階段日本汽車稅減免標準…4-12

表4-8 日本推動低污染車購車價差補助實績…4-13

表4-9 2004會計年度對複合動力車購買補助金額一覽表(日圓)…4-13

表4-10 主要車廠燃料電池車開發動向…4-22

表5-1 燃料電池電動車產品功能項目票選結果…5-4

表5-2 燃料電池電動車產品功能項目…5-4

表5-3 燃料電池電動車功能屬性項目與投票結果…5-5

表5-4 燃料電池電動車產品功能與屬性…5-7

表5-5 燃料電池電動車發展技術道路圖…5-7

表5-6 燃料電池電動車發展關鍵技術…5-9

表5-7 三種燃料電池電力轉換器架構比較…5-10

表6-1 台灣燃料電池夥伴聯盟小組成員及任務…6-9

表6-2 亞太燃料電池科技公司燃料電池機車產品規格…6-11

表6-3 博研燃料電池公司電力模組BPS-50PM規格…6-13

表6-4 國內燃料電池應用於車輛產品概況…6-13

表7-1 各主要汽車大廠投入燃料電池研發項目…7-3

表7-2 綠色節能車輛發展優勢與瓶頸彙整表…7-3

表7-3 綠色節能車輛市場影響因素…7-4

表7-4 影響綠色節能車輛發展之外力因素…7-6

====圖目錄====

圖1-1 技術道路圖操作步驟…1-3

圖1-2 研究架構…1-4

圖2-1 綠色節能車輛範疇與分類…2-1

圖2-2 綠色節能車輛產品發展歷程…2-3

圖2-3 內燃機引擎車技術關聯圖…2-9

圖2-4 複合動力車技術關聯圖…2-10

圖2-5 燃料電池電動車技術關聯圖…2-11

圖2-6 純電池電動車技術關聯圖…2-11

圖3-1 低污染引擎主要關鍵控制技術…3-2

圖3-2 串聯式複合動力系統架構圖…3-6

圖3-3 並聯式複合動力系統架構圖…3-6

圖3-4 串並聯式複合動力系統架構圖…3-7

圖3-5 引擎與馬達輸出比例概念圖…3-8

圖3-6 複合動力車輛動力與能量管理示意圖…3-9

圖3-7 燃料電池運作原理…3-12

圖3-8 燃料電池車系統組成圖…3-13

圖3-9 燃料電池車直接供給純氫運作方式…3-14

圖3-10 HEV與FCHV系統比較圖…3-16

圖3-11 Toyota FCHV-4結構剖析圖…3-18

圖3-12 GM Sequel 結構剖析圖…3-19

圖3-13 燃料電池車經由重組供給燃料運作方式…3-19

圖4-1 美國HEV銷售統計圖…4-6

圖4-2 歷年日本HEV小客車銷售數量統計圖…4-11

圖4-3 2003~2010年日本地區HEV銷售量預估…4-12

圖4-4 2005~2010年西歐地區HEV銷售量估計…4-15

圖4-5 燃料電池電動車商品化風險分擔…4-17

圖4-6 2005-2012北美市場輕型燃料電池車銷售預估…4-27

圖4-7 2005-2012歐洲市場輕型燃料電池車銷售預估…4-28

圖4-8 2005-2012亞太地區市場輕型燃料電池車銷售預估…4-29

圖4-9 電動車輛產業範疇…4-30

圖4-10 電動車輛產業之BCG(Boston Consulting Group)矩陣…4-32

圖5-1 技術道路圖實作步驟…5-2

圖5-2 燃料電池、電池組、電力轉換器架構圖…5-10

圖6-1 低污染環保車輛對消費者之吸引力…6-2

圖6-2 最具市場可行性之環保車輛…6-2

圖6-3 車廠導入HEV誘因與補助方式調查…6-3

圖6-4 可達成最佳推廣效果之補助對象調查…6-4

圖6-5 未來三年HEV市場發展因素影響力比較…6-6

圖6-6 2008年以後HEV市場發展因素影響力比較…6-6

圖6-7 國內複合動力車市場推估…6-7

圖6-8 台灣燃料電池夥伴聯盟組織架構圖…6-8

圖6-9 台灣燃料電池機車商業化目標…6-14

圖7-1 綠色節能車輛產品生命週期…7-2

圖7-2 氫能環境建置…7-7

圖7-3 全球燃料電池車需求預測…7-8
章節檔案下載
第一章 緒 論
5
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第二章 綠色車輛產品定義與發展沿革
11
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第三章 綠色節能科技與高效率技術應用於車輛之產品趨勢
29
0 元/點
第四章 綠色節能車輛市場規模分析
32
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第五章 燃料電池車關鍵技術發展藍圖
12
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第六章 台灣燃料電池車產業發展方向
14
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第七章 結論與建議
13
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