曹嘉 / 工研院機械所
一、前言
CTI Symposium作為國際上唯一以車輛動力以及傳動系統為主題的研討會，匯集全球各大車廠、動力系統一級供應商、零組件供應商，以及軟體、測試設備業者、研究單位與會，分享各自最先進動力系統技術研究成果與產品，共同討論車輛動力系統市場趨勢、技術發展前景以及碳中和路徑。
2023 CTI Symposium Germany於12月5日至6日舉辦，年度主題除了聚焦於純電池電動車(BEV)、燃料電池電動車(FCEV)動力系統以及新能源商用車動力系統的發展方向之外，也將市場策略、供應鏈、熱管理系統、測試方法、電力電子、冷卻潤滑作為獨立分項進行主題討論。同時，會場外的展覽區，各大動力系統業界領導廠商與供應商，如MAGNA、AAM、DANA、GKN、AVL、FEV、JJE、VALEO、HOERBIGER、Schaeffler等，也都展出近期發展的電驅動系統重點產品。
隨著歐盟通過2035禁售燃油車，世界各國最晚將於2040完全禁售燃油車，乘用車BEV發展路線明確，中國大陸BEV技術於疫情後迅速崛起等因素，歐洲各大車輛製造商開始積極投資與自建電池技術中心、製造工廠，並與充電設施、能源供應商合作。動力系統製造商的重點產品開始往大功率、高功率密度、多速比方向前進，同時動力系統尚在BEV、FCEV、H2 ICE之間抉擇的新能源商用車應用市場發展。
二、新能源車輛動力系統發展趨勢
1. 新能源乘用車動力系統
中國大陸由於政策對新能源車輛的扶持，以及國內市場的需求，並夾帶著其在電池材料、動力電池技術方面的優勢，使得其在疫情期間，各大國際車廠還在對新能源車輛市場維持觀望態度時，仍穩步發展新能源車輛技術，並在疫情結束後迅速崛起，如JJE(圖三)、INFIMOTION(圖四)等，造成歐洲車輛製造商的巨大衝擊。且由於中國以外的車輛市場也開始被中國新能源車輛所攻占，迫使歐洲車輛製造商開始加速轉型與變革。同時，由於在各式新能源動力系統中，如BEV、xEV、FCEV、H2 ICE等，排除仍有碳排放的混合動力xEV之後，以使用方便性而言，BEV仍是乘用車的首選，所以歐洲車量巨擘，如福斯集團、賓士集團、Stellantis集團都開始積極組建或投資自己的電池技術公司與工廠，以求維繫品牌與挽回市占率。
圖三、JJE動驅動系統展品 (a) 300kW 3合1電驅動系統；(b) 540kW 6合1電驅動系統；(c) 150kW Hairpin馬達
一般BEV乘用車的電驅動系統仍是單速為主，並以車型定位決定電機的數量以及功率大小，配搭單速傳動系統即可滿足對應車型所需的低速加速性與極速上限，也避免單動力源於換檔時的動力中斷與頓挫感。但多速電驅動系統仍有其市場需求，如同時有大扭矩與極速需求的商用車，或是性能取向的運動跑車等。針對換檔的問題，可以利用雙動力源，以避免換檔過程的動力中斷。另外也可從換檔機構的設計革新，以及換檔致動器的控制軟體、策略等方面來提高換檔性能與舒適性，如HOERBIGER電子爪型離合器(圖五)，與AMSTED可控式單向離合器(圖六)。
圖六、AMSTED單向離合器 (a)兩速單向離合器功能展示機構；(b)可控式單向離合器；(c)被動式單向離合器齒轂
2. 新能源商用車動力系統
相較於乘用車動力系統因為零組件供應鏈、充電站基礎設施與消費者使用習慣已趨近成熟，BEV發展路線明確，長程新能源商用車市場因為動力系統的發展，因為運輸路線上各國的基礎設施完善程度不一，企業的購入成本、投資報酬、持有成本等因素，發展路線仍存在分歧，BEV、FCEV、H2 ICE各有其優勢，以至於長程新能源商用車市場仍處於起步階段。DAF、VOLVO、DAIMLER三大歐洲卡車巨擘，對各種動力系統皆維持投入研發的狀態，如圖七，以至於長程商用車在動力系統的選擇上仍有很大的選擇空間。同時，基礎設施，如高速與高功率充電樁或加氫站的興建，也是歐洲目前在新能源車輛領域的一大重點工作項目。
而且由於購入成本與回報仍未達到可汰換的時機，現階段很難讓運輸企業淘汰既有的內燃機車輛，所以商用車電動化技術開始在拖車上著手改進，例如在拖上輪軸上搭載應用多速電驅動系統，並使用離合器機構調節其動力與阻力，於加速時介入輔助加速，於巡航時脫開動力以減少動力系統的拖曳阻力，有助於減少燃油使用與碳排放，例如達姆斯塔特工業大學半拖車多速電驅動系統(圖八~圖九) ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖九、TU Darmstadt達姆斯塔特工業大學兩速電驅動傳動系統