【電車世代】電車該不該長得像一顆子彈?談風阻對電動車有多重要

比起油車,電動車因為行使里程有限,風阻就變成更重要的問題!
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Photo Credit:AUDI
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上個禮拜【電車世代】探討了古早時代的電動車,裡面提到世界上第一台時速破 100 公里的汽車,就是 1899 年出現的子彈狀電動車 La Jamais Contente。 La Jamais Contente 引起了不少讀者反應,也激起了一些讀者提問:為什麼電動車為什麼不能像 100 年前這台車一樣,做成子彈狀呢?

Photo Credit:Wiki/Public Domain

這個提問很有趣!因為這等於是探討電動車的風阻問題,風阻本身是任何交通工具在設計時最重要的變因之一。延續讀者提問,今天就是要來和大家談談電動車的風阻, 我們首先會從近年來各家車廠到底是怎麼看待電動車風阻的,然後再來回答「電動車到底能不能長成子彈狀」這個問題。

首先幫讀者們科普一下,風阻對汽車所造成的能源消耗可能比一些讀者想像中的還多,根據空氣力學,汽車只要跑越快,所造成空氣阻力就越大! 下面這張圖是一台房車速度與空氣阻力的變化曲線,如果換算成平均動力損失的話,只要這種房車開到時速 80 公里,那它就要約用 60% 動力克服風阻!如果時速到了 130,那就要用到 80% 的動力來克服風阻了。

Photo Credit:The European Physical Journal Conferences

所以這就是為什麼汽車工業會在合理的狀況下,想盡辦法降低一台車的風阻係數了!當然風阻係數也不是一味追求絕對的低,尤其賽車或超跑這種相對不講究節能的車,反而都需要高一點的風阻讓風變成下壓力,這樣才能讓高速的車輛穩定的行駛過彎。

而比起油車,電動車因為行駛里程有限,風阻就變成更重要的問題了!像特斯拉就曾在 2013 做過研究,指出電動車的空力性能只要提高 10%,理論上就能幫行駛里程增加 5-8% 左右,換算起來電動車空力學改進的重要性會是油車的兩倍之多。

所以許多車廠都會對自家電動車的風阻相當重視,像 Audi 的 e-tron 就是最明顯的一個,一般來說 SUV 的風阻係數大概會是在 0.3 左右,但是 e-tron 的原型車可以到 0.28 左右,如果再配上他們的全數位虛擬後視鏡,則可以來到 0.27,這種空力效益換算成里程的話,官方說差不多是 35 公里左右,對總行駛里程 4 百多公里的 e-tron 原型機來說已經是不無小補了!

Photo Credit:Audi
▲ Audi 強調他們的全數位虛擬後視鏡可有效降低風阻。

而且 Audi 官方也特別說明,電動車的底盤跟油車相比光滑且封閉,氣流可以很完整的被引導到底盤下方通過,做到接近完全流暢的效果,而 e-tron 也是 Audi 第一台達到這種境界的量產車。而賓士的 EQC 也用了一樣的概念,做出了完全光滑、密閉的底盤讓空力最佳化。

那現在市售量產電動車的低風阻冠軍是誰呢?這個問題車廠間彼此競爭的很激烈,像新版的特斯拉 Model S 就號稱自己是世界上最空力的量產車,風阻係數低到 0.208 左右!不過 Lucid 也說他們的 Lucid Air 有到 0.21,另外賓士也不甘示弱,說他們 2022 正式推出的 EQS 將會只有 0.20!

Photo Credit:Tesla

但以上這些車廠可能還不是最狂的,更厲害的是來自車輛測試公司 Applus+ Idiada!根據報導,Applus+ Idiada 的工程師在 2019 年設計出了一台電動 SUV 原型模型叫「CRONUZ」,其風阻係數已經可以到 0.19 了!當然啦,這台車並不大,是四人座 C-segment 的 SUV,續航里程為 402 公里,也沒有真的被造出來,而是只有在 Simcenter STAR-CCM+ 上運算模擬的,不過它畢竟還算是一款 SUV 車型,能做到 0.19 這個數字已經是相當不簡單的了。

Photo Credit:Applus+ Idiada
▲CRONUZ 的模型車。

那最後回到文章一開始問的問題,既然電動車是這麼講究空氣力學的一個市場,那到底能不能長成子彈狀呢?其實答案也很明顯,那就是技術上可行,但造型、駕駛體驗能不能讓消費者買不買單是另一回事了!這個答案可以回頭看一下 1939 年的 Schlörwagen、以及 2013 年 Volkswagen 的超節能油電混合車 XL1。Schlörwagen 造型就真的跟子彈沒兩樣,風阻係數只有 0.186!而 XL1 風阻係數也只有 0.189,非常的低。但 Schlörwagen 發表時被大眾覺得很醜、不實用,最終只存在實驗室沒有普及;而 XL1 也因為犧牲了座位空間(雙人座)、行李空間,被認為實用性頗低。

Photo Credit:Wiki/CC BY-SA 4.0 國際
▲Schlörwagen。

畢竟一台為了可多開幾十公里,但犧牲了舒適度與造型美感的電動車,大眾最終還是會選擇實用性佳、造型順眼的車款...吧?

核稿編輯:Mia 


NEC 以專業的生物辨識驗證技術,為人類生活打造更準確又安全的身份識別方式

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在一對多的人臉辨識速度上也是業界之首。
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Photo  Credit:NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌
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你有沒有在機場使用過 e-Gate 快速通關系統呢?這種利用生物特徵的辨識技術既方便又安全,早在幾年前就已經是很多政府機關使用的成熟技術,讓我們跟著生物特徵辨識領導廠商 NEC 一起瞭解這種技術的原理吧。

生物辨識面面觀

身份辨識是電腦資安領域中很重要的一環,過去我們常常使用「知識辨識」方式來辨識使用者身份,但是使用輸入密碼的方式可能會被忘記,或是容易被破解的問題。至於「持有物辨識」是某種 USB 加密鑰匙,雖然可以省下記憶密碼的麻煩,但也有機率會不小心遺失。

生物辨識則是利用身體上獨一無二的特徵進行驗證,具備唯一性且不易盜用的先天優勢。其實這也不是很新的技術,早在數千年前人類就開始使用生物辨識,比如我們出門看到隔壁鄰居的臉,就能認出他是老王,這就是生物辨識的概念;但是要教會電腦辨識生物特徵,可就不是這麼簡單的事了。

生物辨識驗證領域全球領導廠商 NEC 從 1970 年代便開始研發指紋辨識、掌紋辨識和人臉辨識等技術。目前除了上述技術之外,NEC 也已開發出虹膜辨識、語音辨識,以及原創的耳道聲波辨識技術,這些獨特且高度準確的生物辨識驗證技術解決方案在全球各地都有實際應用的經驗。

NEC 將這些生物辨識驗證技術以「Bio-IDiom」品牌運用在各式應用中,並且以有效的組合運用這些技術,從而打造出「任何人都能安全無慮地使用數位內容」的世界。

NEC  在生物辨識驗證技術有 50 多年的經驗與龐大的研發團隊,並且具有多項領先技術。/Photo  Credit:NEC

領先業界的人臉辨識技術

以人臉辨識技術為例,它是透過攝影鏡頭補捉人臉的畫面,並透過電腦分析臉部各個特徵點的資訊,來判斷受檢人員是不是與登錄的資料相符。

人臉辨識技術有許多優點,由於人臉是平常人們用來判斷對方身份的方法當中最自然的一種,所以使用者的心理負擔很小,使用過程中也無需動手操作,而且一般攝影機就可辨識,讓建置更快速且低成本。此外它還具備有效防止弊端的特色,例如辨識的時候系統能夠留儲「臉部影像記錄」,讓管理者可以目視確認是否相符。

NEC 具有多重比對臉部檢測法、攝動空間法、適應領域混合比對等先進技術,讓辨識更準確又快速,也能在人臉被遮蔽或影像不清楚的情況下正確辨識,不但多次奪下美國國家標準暨技術研究院(NIST)評鑑第一名,在大規模一對多的人臉辨識準確度上也是業界之首。

生物辨識有使用方便、不易被盜用的優點,近年的應用越來越廣泛。/Photo Credit:NEC
除了人臉辨識之外,NEC 也有多種不同的生物辨識驗證技術可以交互搭配使用。/Photo  Credit:NEC

奧運史上首次使用人臉辨識入場

NEC 為 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會(Tokyo 2020)成功提供人臉辨識系統,為奧運的安全、可靠和高效舉辦做出貢獻。NEC 台灣政府公共解決方案事業群群總經理張裕昌在訪談中表示:「NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份,當他們進入奧運和帕運選手村、國際廣播中心(International Broadcasting Center, IBC)以及主新聞中心(Main Press Center, MPC),系統會自動進行臉部辨識。該系統為 NEC 生物辨識驗證技術『Bio-IDiom』的核心技術,採用準確度世界第一的臉部辨識技術。」

NEC 提供的臉部辨識系統,用於驗證 2020 東京奧運和東京帕拉林匹克運動會運動員、工作人員、志工和其他比賽相關成員的身份。/Photo Credit:NEC

One ID 帶來更便利的生活

機場是有高度安全考量的場所,因此無論在航空公司櫃台報到、海關查驗、登機口查驗,甚至在免稅店購物都需要旅客出示護照以確認身份,不但過程相當耗時,同時也增加了經常拿進拿出而遺失護照的風險。

以 NEC 提出的 One ID 解決方案為例,旅客只需要登錄其臉部影像,就能在機場辦理與進行各種手續,例如報到、托運行李、安檢、登機等,而不需要出示護照與登機證,不僅能加速程序的進行,還能達到全程零接觸,降低染疫風險。

全球最大航空公司聯盟星空聯盟(Star Alliance)、NEC 集團及國際航空電訊集團公司(SITA)達成一項新協議,在不久的將來,星空聯盟成員航空公司的飛行常客計劃之客戶,將能在任何參與此協議的機場與航空公司使用生物識別進行身份驗證。/Photo Credit:NEC
NEC 希望透過更多元的生物辨識技術改善人類的生活,透過只要伸出手指就能確實證明兒童身份的指紋辨識技術,就可以不受出生國家或地區左右,建立確實執行給予所有兒童合法出生證明與出生登記的環境,同時也打造兒童在成長過程中必要的、確保享有身為國民應有的公共醫療、教育機會與社會之保障。/Photo Credit:NEC

張裕昌提及,目前 NEC 的技術已經達到相當高的準確度與可靠性,未來的發展重點不再是改善辨識準確度,而是發展更多元的辨識種類,以及透過系統整合的方式,結合多種不同技術,以因應更多差異化的使用需求。

此外張裕昌總經理也特別提到,以 NEC 獨家的嬰兒指紋辨識技術為例,可以克服嬰兒指紋會隨時間變化的問題,有助於協助戶政系統不完善的國家追蹤嬰兒疫苗接種情況,發揮降低夭折比例的功效,為人類社會做出實質貢獻。