車輛節能技術應用 - 廖慶復 專員

車輛節能技術應用 - 廖慶復 專員

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1. 車輛中心 廖慶復 110年8月27日 臺灣能源教育工作坊 車輛節能技術應用
2. 1.背景說明 2.國際節能技術應用概述 3.國內重車節能技術應用與效益 4.結論 簡報大綱 2
3. 私人載具 25% 公路貨運 18% 航空 6% 海運 5% 其他運輸 1% 蒸汽和熱 處理7% 石化原料 12% 建築物 8% 發電 6% 其他 12% 背景說明 1 3 資料來源：The future of trucks ,IEA(2017) 🞐 2017年IEA研究認為，全球私人載具及道路運輸的用油量分別占總用油量的 26%及18%，相較於其他使用情況更需採取節能措施。 🞐 美國、加拿大、中國、日本和印度自2014年起陸續管理重型車輛能耗，歐洲 預計2025年實施管理。 資料來源：CO2 Standards for Heavy-Duty Vehicles in the EU, ICCT(2019)
4. 4 背景說明 🞐 強制性法規為車輛節能技術變革與創新的主要驅動力。 🞐 重型車輛因車型分類眾多及客製化特性，目前國際間主要採取整車油耗模擬 計算搭配零組件性能測試方式進行管理。 資料來源： Testing methods for heavy-duty vehicle fuel efficiency,ICCT 2015 1
5. 國際重車節能技術應用概述 5 2 列隊行駛 *節能駕駛指示 路線最佳化 運輸夥伴 節能駕駛訓練 提高運輸效率 速度管制 車輛最適化 降低空載率 運輸管理措施 技術措施 怠速熄火 混合動力 車體輕量化 空氣動力套件 低滾阻輪胎 多檔位變速 *預測巡航控制 *智慧化附屬裝置 引擎效率改善(渦輪、廢熱..) 耗 油 量 (L/ km) 20 40 60 80 100 120 車輛速度(km/hr) 🞐 國際間主要透過運輸管理措施，提高運輸效率(L/ton-km)與車輛使用率，另 結合節能技術改善車輛燃油效率(L/km)。 資料來源：The future of trucks ,IEA(2017) * 創新技術(innovative technology)
6. 6 🞐 運輸管理-提高運輸效率 歐洲汽車製造協會(AECA)，2019年建議歐盟推動組合型式的大容量車輛 (European Modular System, EMS) ，可更高效、更高效地將小型卡車的貨物整合 在一起，降低整體燃油消耗高達27%。 資料來源 ：網路 https://www.acea.auto 國際重車節能技術應用概述 2
7. 2 7 🞐 運輸管理-列隊行駛 2016年歐盟發起「歐洲卡車列隊行駛挑戰」計畫，透過車聯系統、雷達及感測 器等技術，將貨車組成車隊，保持特定距離降低卡車風阻與油耗，並可有效地 使用道路來優化交通。 資料來源：機械月刊,工研院,2020年12月 國際重車節能技術應用概述 2
8. 2 8 🞐 運輸管理-節能駕駛訓練 節能駕駛簡單易行而且可應用於所有車輛；在安全駕駛情況下，能帶來省油 (3~10%)、以及降低車輛維修、肇事率等營運成本。 國家 訓練方式 訓練評估 節能改善 英國 駕駛訓練模擬器 駕駛訓練模擬器 訓練後3.5% 歐盟 定期課程搭配追蹤 實際道路 訓練後9.4% 日本 訓練課程 封閉室跑道 訓練後8.7% 美國 專人輔導搭配車機 系統與 獎勵制度 實際道路 訓練後2個月5.2% 、 搭配獎勵9.9% 資料來源： Reducing the carbon footprint of freight movement through ECO-driving,2015 國際重車節能技術應用概述 2
9. 2 9 ✔節能駕駛概念也可應用在電動車，另可透過馬達來回收煞車能量。 ✔電動車行駛時的能量損耗多來自空氣阻力、輪胎滾阻與煞車損失，節能改善 潛力與燃油車相當 (小客車27%、市區公車22%、重型貨車8%)。 資料來源：Evaluation of electric vehicle component performance over eco-driving cycles,2019. 燃油大客車(市區公車) Eco-driving 無 有 空阻損失, kWh/km 0.16 0.14 滾阻損失, kWh/km 0.32 0.32 煞車損失, kWh/km 0.59 0.3 總能耗, kWh/km 4.31 3.38(21.5%) 電動大客車(市區公車) Eco-driving 無 有 空阻損失, kWh/km 0.16 0.13 滾阻損失, kWh/km 0.35 0.35 煞車損失, kWh/km 0.39 0.24 總能耗, kWh/km 1.17 0.92(22%) 27.0 22.0 8.0 19.0 21.5 12.9 0 10 20 30 40 小客車 市區公車 卡車 節能改善率(%) 圖表標題 電動車 傳統燃油車 國際重車節能技術應用概述 2 🞐 運輸管理-節能駕駛訓練
10. 2 10 🞐 運輸管理-節能駕駛指示與駕駛管理 ✔ 交通路況與駕駛行為可反映在車輛行車資料(車速、轉速、檔位等)。 ✔ 結合OBD資訊與雲端數據分析系統，可進行車輛動態、司機駕駛行為管理、 即時派遣、車輛租賃/保險(UBI)費用等應用。 智慧 車機 車輛 保險 交通 狀況 駕駛 行為 駕駛行為分析 即時矯正駕駛員耗油行為 派遣/調度系統 車輛動態、塞車、回程規劃 車輛保險 依車輛行駛資訊進行保費、車輛 租賃計價 車聯網應用 國際重車節能技術應用概述 2
11. 2 11 🞐 節能技術-預測巡航控制(創新技術) 結合GPS資訊，預測控制車輛在最佳檔位與速度，燃油消耗 差異逾5%。 (1)上坡前提速與排入適當檔位、(2)避免以最大馬力輸出、 (3) 預判避免不必要煞車動作、(4)使用下坡進行提速。 智慧預測 巡航控制 國際重車節能技術應用概述 2
12. 2 12 🞐 節能技術-車體輕量化 ✔重量與油耗成正比關係，越輕車身相對油耗更省；每減少1,000lbs之節能 效果約1~2%。 ✔應用鋁合金材料與複合材料，車體結構強度最佳化分析設計。 鋁合金底座 重量減輕300~500公斤 耐久疲勞分析 冷凍車廂保溫 車體結構輕量 化 車廂強度分析 翻覆強度分析 國際重車節能技術應用概述 2
13. 2 13 🞐 節能技術-輕量化鍛造鋁圈 ✔轉動慣量是物體對於改變其旋轉運動所產生的「阻力」。 ✔鍛造鋁圈約可減少50%重量，轉動慣量較低，而所需驅動他轉動的力量也越低， 轉動速度越快。 節能 轉動 速度快 好操控 轉彎驅 動力小 舒適性 路面衝 擊力小 參考資料：卡車之家 國際重車節能技術應用概述 2
14. 25% 30% 25% 20% 2 14 🞐 節能技術-空力動力套件 ✔ 大型車輛迎風面積大，空氣阻力為主要的行車阻力；速度越高，油耗影響越大。 ✔ 車頂導風板、駕駛艙後端、側裙應用廣泛，適合國內業者安裝，可符合道安法規 車尾導流 側裙導流裝置 貨櫃前端整流 車頭整流 國際重車節能技術應用概述 2
15. 2 15 🞐 節能技術-怠速熄火 ✔可由效率較高之電動馬達驅動，於場站停靠或上下貨物時可由車載或外部直接 供電，以節約能源並減少污染物排放。 駕駛艙 空調 外部空調供應系統 車載電動化空調 外部電力電動化系統 冷凍 車廂 外部電力-電動化冷凍系統 車載獨立引擎冷凍系統 動力 輸出 車載電動吊掛車 車載電動壓縮式垃圾車 國際重車節能技術應用概述 2
16. 2 16 🞐 節能技術-智慧化附屬裝置 使用可變流量機油泵和水泵、可控式空氣壓縮機、其它電動化引擎附屬系統等， 約有2~4%的節能效果 可變排氣量轉向泵 浦 傳統轉向泵 浦 ✔可變流量轉向泵浦、水泵，降低引擎耗功 ✔智慧壓縮空氣控制系統 利用ECU控制空壓機，需要氣壓時才啟動； 減速或下坡時，自動啟動加壓。 資料來源：IVECO、DAF 國際重車節能技術應用概述 2
17. 2 17 🞐 節能技術-智慧型發電機(創新技術) 減速 智慧型發電機電壓設定點會 調整到最高點，以回收儲存 部份動能至電瓶。 加速 智慧型發電機電壓設定點調整 到最低點，以減少引擎運轉的 被動扭力。 定速 智慧型發電機電壓設定點會調整在最佳的 充電狀態(SOC)，以使充電和放電階段都 能有良好的效率。 偵測車輛行駛型態(加速、減速及定速)與電瓶充電狀態，智慧化控制發電機啟 動時機，以降低引擎負載與動能回收。 資料來源：IVECO New Eurocargo 國際重車節能技術應用概述 2
18. 2 18 輪胎滾動阻力 ✔滾動阻力是指能量損失的量度，當中約90％是 輪胎在接觸地面變形中損失。 ✔節能輪胎係利用改變胎面膠料配方、胎體結構與 胎面花紋設計等方式，來降低行駛時之滾動阻力， 同時也可兼顧良好之濕地抓地力。 🞐 節能技術-低滾動阻力輪胎 參考資料:JATMA,低燃費タイヤ等普及促進協議会、Warped Perception、giti tire 國際重車節能技術應用概述 2
19. 2 19 🞐 節能技術-低滾動阻力輪胎 透過花紋設計與混煉技術，增加 地面接觸面積與排水性，強化濕 地抓地力性能 濕 地 抓 地 力 「節能」型輪胎，添加二氧化矽， 減少分子摩擦與發熱，以降低行 駛時之滾動阻力 滾 動 阻 力 國際重車節能技術應用概述 2
20. 2 20 🞐 節能技術-低滾動阻力輪胎 台灣 A B C -- -- -- 輪胎標誌查詢平台 國際重車節能技術應用概述 2 https://energy.artc.org.tw/Tire/TireDataQuery
21. 2 21 🞐 節能技術-智慧輪胎管理應用 國際重車節能技術應用概述 2 ✔車輛運輸效率分析 ✔輪胎翻修/仿冒管理 ✔輪胎認證資訊掃描 運輸節能/安全管理 結合大數據分析，進行輪胎維護管理 (運輸成本、胎壓管理等)與預測分析 (爆胎、胎體變形、偏磨耗等) 歐盟2023年將蒐集載重、行駛里程納入加權 平均計算，強制安裝車載載重計 CO2 排放總量管理 結合電子量測，蒐集輪胎ID壓力、溫度、滾阻、 胎紋深度、載重、行駛里程等資訊 資料來源：Michelin,車隊管理暨耗品科技應用
22. 全球燃料經濟協議(GFEI)針對全球重型車輛耗油量最大之曳引車及大貨車進行 評估分析，預測2035年達節油目標時(30-50%)，每日將可節省油耗量為8.7百 萬桶原油。 資料來源： Estimating the fuel efficiency technology potential of heavy-duty truck , ICCT(2016) 🞐 重車節能技術節油潛力預估 22 國內重車節能技術應用與效益 3
23. 國內重車節能技術應用與效益 23 分析不同營運型態的行駛型態，觀察行駛型態與能耗的關係，導入適合的節能 技術與策略。 🞐 行駛型態分析 2 3
24. 24 針對國際已具商業化量產規模之節能技術，依國內客貨運使用環境進行實車驗證 及成本效益評估。 3 國內重車節能技術應用與效益 2 3 🞐 重車節能技術道路測試驗證 資料來源：https://energy.artc.org.tw/Technology/Index
25. ◆ 隨著能源議題日益受重視，重型商用車輛將邁入燃油效率新紀元，在 法規面及產品技術方面均將在近年內有顯著之進展 ◆ 重型商用車輛因用途、行使型態、負載條件 、車輛規格條件等多樣化， 節能技術效果及其技術成本所產生投資回收期均大有不同，需依據其 條件評估適用之節能方案 ◆ 未來電動貨/卡車的發展需克服電池技術的突破、建立充電基礎設施、 及售後維修的配套服務。 結論 25 4