臺大學術卓越系列報導—工學院 機械系先進動力研發中心

在面臨溫室效應全球暖化、能源短缺與環境惡化下，能源問題已成為本世紀非常重要的一項課題。在大多數的IEA(國際能源總署)會員國中，運輸部分為最主要之耗油與排放來源。而且過去30年來，運輸部分所產生的油耗量不斷地穩定成長，目前近乎達到所有IEA國家油耗總量的2/3，因此運輸部分的能源效率提升逐漸成為節約能源最重要的課題。有鑑於全球能源與氣候變遷的危機，迫使世界各國制定日趨嚴苛的廢氣排放標準。各國車廠為因應此局勢，提升能源效率成為最重要的課題，其中以引擎車的電氣化為最有機會達成低油耗低排放的手段之一。依此，油電複合動力車或純電動車是二十一世紀世界邁向潔淨能源社會的主流選項與發展的趨勢。在電氣化的發展過程當中，除了電池系統之外，高功率與更寬廣高效率範圍的馬達與驅動器是不可或缺的關鍵系統。

臺大機械系從2013年11月起在科技部「深耕工業基礎技術專案計畫 - 大功率動力系統與電動車輛效率提升及可靠度基礎技術研」的主軸下獲得科技部補助為期四年之長期計畫，在臺大水源校區成立「先進動力研發中心」。本計畫主要目標為研發高功率馬達與驅動器動力系統與電動車輛整車效率與可靠度的學理、分析、設計與製造之基礎技術。本計畫由臺大機械系陳炳輝教授領軍，共有八位教授參與，涵蓋馬達材料、磁固熱耦合分析與設計、散熱、控制、製造、可靠度與人才培育等，建構成一個相當完整且先進的載具馬達與驅動器動力系統團隊。

另外中心亦於2015年獲得科技部補助之「第二期能源國家型計劃 - 智慧節能iPHEV動力系統暨XiL平台發展與驗證」為期三年的長期計畫，工學院顏家鈺院長為總主持人。本計畫在節能主軸的大項下之「運輸節能」子項，針對插電式複合動力車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)動力系統技術及智慧電動車進行基礎學理、關鍵技術與軟硬體開發之研究。本計畫分為兩個方向，其一探討PHEV系統的相關理論模型，如引擎動力系統、電機模型、傳動系統等，並發展混合動力系統整合與控制策略，導入適當軟體與自行開發程式，分階段進行系統建模與整合，並提升子系統之穩健性與整合系統之可靠度，並將各模型結合成一套Model-in-the-Loop (MiL)虛擬平台。另一方向是擴充中心暨有的馬達動力測試機台，建置了全球首創可進行多動力元件(不同軸)複合動力之能量管理與動力分配實體測試驗證(Hardware-in-the-Loop, HiL)之平台，將MiL虛擬平台和HiL實體測試平台整合並相互驗證。在整個系統發展的過程中，同時建立穩健失效評估與容錯(Fault Tolerance)架構以符合ISO 26262等可靠度之要求。透過這些軟硬體的建置以及先進的MiL與HiL概念，形成一個強有力的測試驗證平台，在車輛設計開發的過程中，可提早發現潛在的問題，找出解決的方法，大幅降低研發成本。

兩個大型計畫參與教授有顏家鈺、陳炳煇、鄭榮和、陽毅平、李綱、蔡曜陽、吳文方、劉霆與詹魁元等，同時與華創車電技術中心(納智捷車輛設計開發)公司合作。所研發的成果，除了可提供臺灣電動車輛或電動巴士所需的動力系統關鍵組件之外，亦可作為未來延伸至各種複合動力車之應用，對於臺灣車輛電氣化的發展與進軍國際市場是非常重要的里程碑。聯絡人：機械系鄭榮和 0916-342-093　Email : jhcheng@ntu.edu.tw