｜智慧車輛技術專輯主編前言

面對溫室氣體排放及全球暖化問題，使得綠色環保成為世界各國共同尋求解決的課題；化石能源在中長期的未來可能耗竭的疑慮，也迫使人類尋求環保的替代能源以及提升耗能活動的效率。面對全球高達10億輛汽車，以每年高達將近八千萬輛的速率在增長，道路交通產生的溫室氣體排放為全球氣候急劇變遷的主要因素之一。為能有效控制並改善車輛二氧化碳排放之問題，各國紛紛訂定益趨嚴苛的耗能管制標準與短中期管制目標，同時也推出配套獎懲制度，鼓勵車廠發展低碳車輛。在節能減碳的努力目標下，車輛電動化的開發與普及應用在過去幾年來受到高度重視。許多國家也將此車輛產業典範移轉視為產業轉型升級發展新契機，陸續投入龐大國家資源與配套政策，積極推動電動車產業發展。

然而，相較於各國政府先前喊出的推廣目標，從當前的銷售數字看來，顯然都有很大的落差，例如美國總統歐巴馬曾經宣示要在2015年前，達成至少100萬輛插電車（即純電動車與叉電式油電混合車）上路。然而，截至今年九月，過去兩三年來累計銷售數量還不及50,000輛；換言之，達成率還不到5%。中國大陸同樣的發表了要在2015年前新能源車（同美國的插電車）累計50萬輛的目標，但在實際推廣成效上，仍然累計銷售未達8,000輛。

檢視相關市場數據未如預期的原因，不外乎電池成本仍然相當高，反映在電動車的售價上，即使政府補助後，消費者的購買價格還是高出同級引擎車許多。再者，受限於電池成本與重量，限制了每部電動車搭載的電池電量，間接也限制了可行駛距離。對於電能補充，也面對短期間內電能補充的環境設施無法有效普及以及電能補充的需時過長等等問題。若欲一一解決上述所有問題，恐怕並非短期內可以達成。鑒此，許多車廠也重新務實的思考，從引擎車時代轉換至電動車的過程，油電混合車與増程式電動車的過渡性或階段性的市場價值。面對耗能與排放法規要求，車廠也持續的從多方面改善對應包括車輛減重。

除了車輛電動化之外，車輛產業另一個重要而且長期的課題，那就是持續透過智慧化提升車輛安全性，包括被動安全與主動安全，先進駕駛者輔助系統（ADAS, Advanced Drivers Assistance System）便是在此趨勢下陸續被導入汽車應用。相關安全系統技術中，透過鏡頭擷取環境資訊的影像式安全輔助系統，在多項應用條件下有其優點，而且成本不高，不論是在原裝市場（OE）或是售服市場（AM），近幾年也看到明顯成長，例如車道偏移警示系統（LDWS, Lane Departure Warning System）與前方防追撞系統（FCW, Front Collision Warning System）。

因應上述車輛產業現況與趨勢發展，本專輯以電動化與智慧化相關技術兩大主軸，邀請相關專家就其專業研究心得與經驗，提供讀者分享。內容就屬性上分為“產業透視”與“技術專輯”兩大部份，首先在產業透視部份共收錄了兩篇關於當前車輛二氧化碳/耗能法規與電動車市場的環境掃描介紹。

車輛二氧化碳（CO₂）排放主要原因是因為燃料的燃燒，透過管制車輛耗能，間接也可管制車輛的CO₂排放。而在車輛耗能管理部份，透過新車的源頭管制，擬訂新車耗能或二氧化碳標準為各國主要手段之一。「國際車輛二氧化碳與耗能管制現況與趨勢」一文針對美、歐、日、韓與中國大陸等國際主要汽車市場之車輛二氧化碳與耗能管制的現況與趨勢，進行說明與分析。

針對電動車，雖然各國政府持續透過政策積極推動產業化與普及化，各市場的發展進程則是互有不同，「2012年歐美電動車市場概況」一文將介紹歐洲與美國兩大市場之插電車（包含插電式混合動力車與純電動車）銷售近況，以供讀者了解目前之市場發展。

在技術專輯部份共收錄10篇專文，包括電動化主軸涵蓋增程式電動車系統設計、車輛運行測試技術、驅動馬達設計分析、車載充電器市電並聯應用下之轉換器設計等議題8篇專文；智慧化主軸涵蓋影像安全警示系統之去霧演算法量化分析方法與車輛即時駕駛模擬系統於車道偏移警示系統驗證等議題2篇專文。

由於目前電池技術無法滿足中大型車輛對續航里程要求，附載發電系統之增程式電動車，成為國際上電動車輛開發的熱門項目。「增程式電動車發電系統的設計輸入介紹」一文整理工研院增程式電動車發電系統發展工程經驗與相關文獻，說明系統規格選擇依據與其零組件設計的注意事項，提供各界進行相關研究的參考。「增程式電動車概念平台設計」一文針對増程式電動車介紹以Motherboard概念為出發點的一種可促成輕量化、高安全性、車體微調容易、少樣多樣性之需求的模組式底盤設計。

隨著國內電動車產業研發開發進度的推進，各家廠商的系統與整車雛形產品也漸漸出爐，對於驗證需求日漸升高。「電動車實驗運行測試技術」一文詳細介紹國內有關電動車基本性能測試與實車運行測試之項目與測試流程。

電動車之噪音量一般被公認為遠低於引擎車，然而對於未經噪音控制的電動車而言，其動力馬達所引起之高頻噪音極易導致乘坐者的不舒適感。動力馬達自一開始的結構設計、電機設計、控制/驅動設計以迄製造品質等等要素，都是可能影響馬達噪音與振動特性的關鍵。「電動車動力馬達之噪音振動問題探討」一文先說明動力馬達噪音源及其傳播途徑，進而由設計觀點探討低噪音馬達設計或改善關鍵因素，最後以一商用電動車之噪音問題為例，探討動力馬達之噪音改善對策與驗證結果。

在過往電動車發展初期，廠商主要是以工業應用成熟的徑向磁通永磁與交流感應馬達等為基礎，發展車用動力馬達。但隨著薄、輕、高效率等產品精緻化需求，以大磁通面積達成輕、薄、高扭力密度的軸向磁通永磁馬達（又名盤型馬達），逐漸受到大家的重視。「軸向磁通馬達應用與設計分析」一文即在分享說明工研院機械所研發之電動助力自行車用軸向磁通馬達研發成果及其關鍵技術。

有關電動機車發展，對於前輪為輪轂馬達而後輪由內燃機引擎透過CVT系統將動力傳遞至機車後輪的雙動力複合系統設計，在兩動力源切換時，使用傳統CVT系統會造成駕駛者嚴重的頓挫感，「新型CVT系統應用於複合動力機車之研究」一文主要是針對解決此頓挫感提出在離合器上蓋之中心設有單向棘輪機構的新型CVT系統設計。

電動車與市電並聯之概念在於利用電動車儲存之電力與電網間進行電力供需平衡，以及提供緊急需求電力之目的。為此，該電力連接介面必須具備對電動車車載電池執行充電與反向放電之雙向電力轉換能力，而目前市面上的車載充電器大多僅限於單向AC/DC整流與充電調控功能。「電動車車載充電器之雙向功率修正電力轉換器設計」一文論述以無橋交錯式昇壓功率因子修正電力轉換器為基礎之新型雙向電力架構，該架構與控制方法可作為未來發展V2G之設計參考。

近年來，全球各大車廠與零件廠爲達車輛節能減碳的目的，大幅採用鋁合金材料取代原來之鋼鐵材料，以降低整車重量。然而由於兩者的材料特性不同，鋼和鋁合金的銲接性不佳，存在多項問題。「CMT銲接技術應用於輕量化底盤結構之探討」一文主要針對鋁合金材料與鋼板相關之接合性能測試分析，介紹適合鋁/鋼自動化銲接應用之冷金屬傳輸技術（Cold Metal Transfer, CMT）銲接工法。

前視安全警示系統例如車道偏離警示系統（LDW）與前方防碰撞警示系統（FCW）在惡劣天侯如大霧下，往往因為影像品質的劣化，使得辨識結果產生大量誤判。對此，許多研究也陸續提出不同的去霧演算法，然而普遍仍以主觀的方式評估去霧後之效果，缺乏量化數據佐證。「前視安全警示系統之去霧演算法量化分析架構探討」一文提出一全新的去霧演算法量化分析架構，結合車輛偵測之人工加霧演算法，不僅可產生逼真的霧，亦可量化去霧演算法之去霧效果以及最佳化其內部各參數。

為能協助提升車道偏移警示系統性能並通過ISO17361:2007之系統測試，「車輛即時駕駛模擬系統於車道偏移警示系統驗證之應用」一文提出以車輛駕駛模擬系統與訊號輸出入介面構成之硬體迴圈（Hardware-in-the-Loop, HIL）虛擬測試系統，執行車道偏移警示系統之功能驗證之方法，介紹工研院所建置之車輛即時駕駛模擬驗證系統，並與實車路測比較說明該方法相對於實車路測之優點。                              

本期透過當前智慧車輛發展環境掃描，分析後續產品與技術可能的發展路線，也經由幾位專家深入介紹目前在相關技術上的代表性研發主題與成果。雖然現階段智慧電動車的商品化與產業化成果未如先前的樂觀推估，但車輛智慧電動化已是既成的長期趨勢，許許多多的技術挑戰仍待各界逐一克服。