清淨氫動力，BMW將車輛發展推向未來
AUTONET記者：王柏偉(04/14/2010星期三)
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BMW在慶祝旗下技術研發子公司Forschung und Technik GmbH成立25週年的同時，發表了兩項省油減碳的創新計劃：燃料電池複合動力技術、氫燃料科技改革。
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BMW Forschung und Technik GmbH發表的燃料電池複合動力車，以BMW一系列為基礎打造，由四缸引擎、電動馬達和燃料電池組成的輔助動力單元(Auxiliary Power Unit以下稱APU)結合；低速時由燃料電池供應動力，當進入符合內燃引擎屬性的高速遠距巡航時，引擎開始主導；進入交通多變的市區後，APU產生的電能由高效電容儲存(supercaps)，並在加速與起步時提供輔助力道；電動馬達則在煞車與滑行時反相為發電機，將流失的動能轉電能回收。未來還將著手讓電動模式下的市區續航力可達上百公里。
在三門的BMW一系列上，APU安裝在引擎室，電動馬達則附在後軸差速器上負責後輪的驅動，前輪主要動力則來自BMW一具110hp引擎；高效電容電瓶取代變速箱和傳動安裝在車身中段；在不影響車室的前題下，氫燃料的儲存空間，由原有的油箱縮減尺寸而來。
BMW自1997年著手低溫PEM (Polymer Electrolyte Membrane)燃料電池的研究與發展，從一開始便專注在APU的運用，並盡可能讓車輛輕量化以改複合動力所須的電池重負。2000年發表的BMW 750hL氫燃料概念車便以燃料電池作車載電力來源。APU在一般使用情況下可達58%的效能，從怠速到全負載的狀況也只消0.5毫秒的反應時間。
PEM發表後最重要的課題落在車輛於低溫環境下結霜時的啟動；然而特殊的設計讓電池得以在30秒內恢復正常運作；密集測試下的結果顯示該技術已達量產上路的水準。從車輛在靜止狀態，仍能以零排放為前題，使用車上的影音娛樂甚或空調系統的觀點看來，APU能量管理的概念，不僅降低對內燃機的依賴，還能滿足複合燃料電池車在電能上需求。
一般車輛在冷啟動時，往往因觸媒需達一定溫度才作動的工作原理，而無法在第一時間抑制廢氣排放；由於BMW Forschung und Technik GmbH在氫氣對內燃機暨燃料電池上運用的研究，讓BMW集團握有使用氫能源的關鍵技術，而能提供相較傳統汽、柴油引擎更理想的排放成效。
該系統結合噴射閥、火星塞和特殊的觸媒轉換器；觸媒藉分散碳氫化合物產生21%氫氣、24%一氧化碳的合成氣體，然後經噴射閥體將該氣體導入進氣岐管。該氣體在引擎和觸媒達工作溫度時可完全取代傳統燃料。零殘留的燃燒表現，讓車輛自啟動開始就一直維持乾淨的運轉；燃燒後15-20%的能量轉為熱能的耗損，讓此合成氣體相較內燃引擎的低效率成為其唯一缺點， 不過額外的附加價值卻是加速內燃機達工作溫度、減少摩擦阻力並提高引擎燃燒效率。研發團隊目前也正朝輕量化該設備的方向努力，一但達成階段性目標，該系統將能取代柴油引擎所需的加熱設備與微粒過濾器，省下花在廢氣設備上的開銷。
為應對市區用路狀況而研發的零排放複合動力概念，在1994年時即以五系列為基底發展；該系統並聯一具111hp四缸汽油引擎與一顆馬力35hp、峰值扭力16.8kgm的馬達，可以在市區以全電動模式運作，電能儲存單位為一3.5千瓦小時的鎳氫電池組；全電動狀況下可行駛11公里。而今在2010的日內瓦車展推出的五系列ActiveHybrid概念車便是由此發展而來。一年的時空差異，同樣的技術在3系列也看得到了，不同的是純電動模式下的市區巡航可達38公里。
八缸汽油引擎與非同步馬達搭配下，合計併發102kgm的峰值扭力，加上雙層電容的能量儲存新設計；2001年發表的X5複合動力車開啟了車輛在電力驅動與能量儲存的新紀元。2005年法蘭克福車展現身的X3 EfficientDynamics概念車，合併直列六缸引擎與80hp馬達，為燃油提高20%效率，還讓擁有61.2kgm高扭力峰值的X3 EfficientDynamics 0-100km/h起步加速成績6.7秒，極速直上235km/h。
長遠看來BMW以氫氣為燃料的承諾已在七系列上兌現，BMW Hydrogen 7從研發到生產歷經了完整的發展歷程；這世界上第一輛氫燃料豪華房車的前身，是曾在2000年世博會(於德國漢諾威市舉辦)擔任接駁車的BMW 750hL，在"Clean Energy World Tour"活動中已通過17萬公里的考驗。
BMW Forschung und Technik GmbH在氫燃料技術的進展還包括提供各形狀尺碼的輕量化氫氣儲存設備。碳纖維的材質，加上可適應各種車型尺寸的設計，不但各車種均能配用，重量還比一般鋼瓶少三分之一，十公斤的氫氣讓車輛能擁有超過500公里的續航力。
從氫燃料引擎的普及度與充氣站的完備度看來，現行的氫燃料技術似乎還待改進，雙燃料引擎顯然在這個世代交替的時間點扮演重要角色。
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