從工業馬達走向電動車馬達 - 富田電機 專訪心得

一向致力於綠能、環保、與節能的富田電機,在創辦人兼總經理張金鋒的帶領下,從工業馬達已大步跨入電動車的動力系統領域,並成為美日大車廠的重要技術合作夥伴。在未來車廠皆想自己掌控或擁有電動車三電技術的趨勢下,富田正努力走出自主研發成為國際車廠一階系統供應商的路。我認為這條路並不會很漫長,真正的決勝時刻在2025年之前就會到來。

電動車的大腦是晶片、靈魂是軟體、體能是電池、而心臟就應該是馬達了。在沒有引擎的電動車裡,馬達扮演了三電系統之一的關鍵角色。車未來編輯團隊在9月1日下午來到了已打入國際電動車大廠供應鏈的富田電機,位於苗栗銅鑼科學園區的新廠,向創辦人兼總經理的張金鋒先生就教馬達以至於動力系統整合的技術發展歷程以及前景。

富田電機創辦人兼總經理張金鋒先生 (左) 與車未來編輯團隊李應生 (中)、曾彥豪 (右) 進行訪談。

 

在台中發跡建廠的富田,自1988年以來即以製作工業馬達為主⋯ 從變頻馬達到伺服馬達,富田一直是在國內技術領先的地位;一直到了2005年因經濟部的轉介,富田與美國電動車大廠T牌自此展開了長期的技術合作與零組件供貨。從初期的工業馬達到量產電動車所需的馬達技術水平,張總點出3個關鍵差異⋯

  • 重量控制。功率密度是車用馬達的技術關鍵指標;T廠要求功率180kw的馬達重量必須控制在60公斤以內,對擅做工業馬達的富田而言,是需要減重達近6倍的重大挑戰(從400公斤降到60公斤)。
  • 產品可靠度的掌握。車用零件的可靠度標準遠高於工業用零件,這更大幅增加富田的測試驗証所需時間。
  • 成本控制。從初始一顆馬達的22萬元預估價格,到最後成品的6萬元。

經過了3年的嚴苛研發測試過程之後,富田終於茁壯成長為T牌最資深最堅定的合作夥伴,至今最新完工的銅鑼廠一期與二期廠房,其產能皆是全力提供該牌在世界各地組裝廠各個車款的電動車馬達需求。當然除此之外,富田的百人研發團隊仍持續往成為ODM動力系統整合的系統供應商角色前進⋯ 在4年前,張總即與某日本車廠開始進行ODM等級的七合一動力系統整合開發工作。這台PHEV車款採串聯式動力系統,也就是引擎只用以發電,車輛的驅動全部用馬達為主的動力系統來完成;其中包括馬達、發電機、齒輪箱、差速器、變流器(inverterconverter)等等相關組件做一整合,在體積、重量、與成本等考量上完成最精簡的設計。而其中最關鍵的馬達,與一般徑向磁通原理不一樣的是,富田進行軸向磁通式的設計(與賓士未來開發的電動車AMG系列採用的馬達,屬同一類型),可做出轉矩達200Nm (牛頓米)、重量僅3公斤,功率達17kw的高性能馬達。這個全新的電動車動力系統將在年底前完成量產,也極可能為該車廠順利鋪下一條邁向電動車時代的平坦大道。

此外,目前市售電動車規格常提到的永磁同步馬達與感應式(非同步)馬達,張總也提出專業的分析觀點: 基本上各有優缺點,並非永磁同步馬達比較貴就是比較好,而是其運轉時的功率耗損低、重量輕、適於市區行駛時的低車速路況。其價格高的原因來自於製作永久磁鐵的稀土金屬,技術專利多為日本住友所持有;至於感應式馬達,則在於其功率提速快,極速也較高,並且沒有永久磁鐵在高溫狀況下退磁的問題。目前已有許多電動車款在裝有2個以上馬達的性能車款,採取混合型式馬達的配置(譬如:前軸裝永磁同步,後軸則是感應式)。 

富田除了在電動車的動力系統領域擁有卓越的實績與技術能力之外,舉凡電動巴士、電動船、電動摩托車、及與研發單位如ARTC等,皆有合作經驗或業務營運實績,堪稱全台灣最具前瞻性的馬達設計製造廠。未來除了與美國、日本車廠進行更廣泛深入的合作之外,以張總出身傳統馬達工業卻具有高度實驗挑戰精神的工作風格,當可用非傳統車業的科技人管理文化帶領全公司團隊繼續在汽車新科技時代追求更高的技術水平與營運績效。