依據Frost & Sullivan估計,至2015年電動車(Electric Vehicle, EV)與插電-油電混合車(PHEV)類型之電動車需求約有一百二十萬輛,再加上油電混合車(HEV)更將達至四百萬輛,目前各車廠也都積極佈局電動車市場,推出自家電動車如三菱(Mitsubishi)iMiEV、寶馬(BMW)的Mini E與日產(Nissan)Leaf。而日前由經濟部搭橋專案推動,車輛公會、台灣車輛研發聯盟(TARC)辦理的「兩岸車輛產業合作及交流會議」,更將電動車列為交流重點,不但展示電動車關鍵模組,更開放必翔的電動車以及工研院機械所開發的都會型電動試乘,足以顯示電動車產業備受關注的程度。
業者競相卡位電動車產業
電動車商機潛力吸引了機電系統與車用電池、零組件大廠台達電目光,宣告進軍此市場;百年老字號的汽車零件業者博世(Bosch)也藉由與三星(Samsung)合作,跨足鋰電池開發,看重此應用領域,業者紛紛出招,希望藉此卡位,奪得市場先機。
搭橋計畫發酵台達電搶進電動車商機
圖1 左起為台達電子董事長鄭崇華、中國大陸工業和信息化部副部長婁勤儉。 |
中國大陸工業和信息化部副部長婁勤儉(圖1)來台掀起一陣旋風,其行程也成為媒體追逐的焦點。趁著參訪台達電子,台達電子正式宣告跨足電動車市場,以成熟的電源轉換器、電源供應器等產品進軍歐美電動車市場,對大陸市場則強打動力系統方案,預計電動車的高獲利可望為台達電子創造高營收。
台達電子挾控制與電子核心技術優勢進軍電動車市場,該公司副董事長暨執行長海英俊指出,台達電以機電、動力系統為技術主軸,積極與車廠共同訂定規格。
目前已針對油電混合車與電動車提供整體的動力系統解決方案,包含電池監控管理系統、安全裝置、鋰電池,並且搭配其電力電子、熱處理零件、車身控制、LED照明以及各種電源轉換器、馬達架構。預期可望於3~5年內創造逾新台幣百億元的營收。
台達電子汽車電子事業部機電事業部副總裁暨總經理張訓海進一步解釋,該公司強打整體解決方案,強調只要客戶的機殼裝上台達電子提供的動力系統方案就可輕鬆打造一輛電動車。現已與多家大陸車廠合作推出串聯式/並聯式油電混合車、電動觀光車與純電動公車動力系統解決方案。
目前台達電子鎖定都會型的小車(1.3公升以下),行動範圍為50公里以內。張訓海指出,現階段發表的試裝車以寶馬E36車型為本體,拆除原本的汽油引擎與變速傳動系統,換上由台達電子自行研發的混合動力系統,在不同路段的路測中,每公升汽油發電後可行駛20~30公里,油耗量為傳統汽車的二分之一至三分之一。
落實綠能理念百年博世前進電動車市場
圖2 台灣羅伯特博世執行董事鄭兆和指出,除了鋰電池、替代能源動力系統外,另也收購太陽能大廠Ersol,拓展綠能產業版圖。 |
電動車市場加速起飛,目前博世與三星為寶馬的Megacity Vehicle專案提供鋰電池後,預計於2010年將在量產的保時捷(Porsche)、VW車中提供油電系統。
台灣羅伯特博世(Robert Bosch)執行董事鄭兆和(圖2)表示,博世不但致力於油電系統,同時也與寶獅(Peugeot)汽車合作開發動力系統,以準備進攻油電混合車或電動車市場。雖然省油與排放量低絕對是未來產業趨勢,但是就博世觀察,電動車市場仍須克服電池續航力與充電設施等基本配套問題,因此,所謂的柴油引擎、汽油噴射系統仍具有30%的成長空間,預估未來20年將不受電動車或油電混合車推出的影響。對此,博世也推動乾淨柴油引擎(Clean Diesel),比起同級汽油引擎,可節省30%的燃料消耗與減少25%碳排放。
面對同樣以精密機械、車用零件供應起家的競爭對手台達電,早已於日前宣布推出電源轉換器、電源供應器等產品搶占歐美電動車市場,並以動力系統方案進軍中國大陸電動車商機,鄭兆和回應,該公司同樣以整體解決方案為主要出發點,博世大約45%的研發預算用於環保與節能技術開發,且2008年註冊的三千八百五十種專利中,就有40%與環保及資源保存相關,博世的綠色商品產值達整體總銷售額的第三名,該公司未來仍將致力於鋰電池與替代動力系統等技術研發。
業者積極投入鋰電池開發
圖3 車輛研究測試中心協理廖慶秋預估,2015年鋰電池系的電動車將高達四百萬輛以上,至2035年,傳統汽油引擎車可能停產。 |
車輛研究測試中心協理廖慶秋(圖3)表示,台達電原本就有許多汽車電子相關零組件的設計生產經驗,加上電源供應系統、電磁元件、散熱管理產品與步進馬達等,都已打入世界知名車廠供應鏈,讓台達電在電動車領域相較一般電子公司更具競爭優勢。而透過與全球第二大鋰離子電池生產商三星的合作主要在電池方面,博世可望藉由三星以手機鋰離子技術的發展經驗轉而應用於汽車產業,兩者合作可達互補效果。而博世也成為第一家且是唯一通過合資公司的方式開發鋰電池,取得相關技術的汽車供應商。不過,就鋰電池技術,各家所宣稱之性能規格均差距不大,惟量產後之一致性與可靠性才是主要重點。
以全球電動車產業來看,不只博世以合資方式取得鋰電池關鍵技術,因電池為重要關鍵零組件,產業競合頻繁,國際車廠與電池廠積極進行合縱聯盟時有所聞,如雷諾日產汽車與恩益禧(NEC)、通用汽車與南韓LG Chem、豐田汽車與Panasonic EV Energy等。
而就台灣來說,已有多家鋰電池廠商也不在少數,如台泥集團之子公司能元,從事鋰鈷、鋰錳、鋰鐵電池,並布局機車及汽車用電池開發。具備台達電投資背景的有量科技則生產鋰錳電池並與易立歐合作開發電動機車;台塑企業投資的長園科技也不遑多讓,已取得國內外多項鋰離子電池專利(電池製程方法及排列組合),估計磷酸鋰鐵粉體材料已有月產能400公噸以上之能量。興能科技與工研院合作開發磷酸鋰鐵專案以及鋰離子電池、鋰高分子電池與先進混成電池等之相關配方;必翔電能則發展鋰鐵電池,由Phostech授權生產機車、自行車、代步車等,並曾經將電池送與Tesla測試。其中,能元、有量、必翔等業者已提供寶馬、福特(Ford)、Tesla、Fisker及法國電動車鋰電池。
廖慶秋指出,國內電池廠商在3C產品所需之鋰電池製造品質已不輸給日本大廠且領先中國大陸,惟要切入國際大廠之車用動力電池領域有其一定困難度,初期可先瞄準在大陸廣大的內需市場如大陸推動EV十城千輛示範運行計畫,整合優良的控制技術,透過實車的運行驗證快速累積相關經驗,才能有效打入國際市場。
電池管理系統居要角
除了鋰電池技術備受關注,其動力電池管理系統(圖4)更扮演電動車要角,其需要良好電子技術之支援,此不僅可讓車輛性能充分發揮更可延長電池使用壽命。
圖4 動力電池管理系統示意圖 |
而油電混合車與電動車由於其電力需求的不同,動力源主要以油為主、電力為輔,因此其對動力電池的使用需求及使用特性也有所不同(表1)。而在管理系統上最主要的差異技術在於均衡控制模組,此模組之功能主要是避免因單顆電池之容量、內阻等參數的不平衡引起整體模組的充電及放電特性也平衡,使得壽命比單顆電池少。而其模組包括了充電、放電及動態的均衡,其中在充電均衡技術上針對油電混合車及電動車有著不同的架構。
表1 油電混合車及電動車對動力電池使用比較 | |
油電混合車 | 電動車 |
電池容量較小 | 電池容量大 |
電池組總電壓低 | 電池組總電壓高 |
淺充淺放(約50%~80%) | 全充全放 |
內燃機帶動發電機充電 | 外部充電 |
資料來源:車輛研究測試中心
廖慶秋指出,就電池管理系統來說,目前光寶科技、台達電、致茂、瑞薩(Renesas)都有所琢磨,能元更與工研院針對電動車用大型電池組(Pack)與電能管理系統(BMS)技術進行研發,同時更積極參與高安全性材料與電池熱管理等研究,期盼以新世代高安全鋰電池,搭配先進之電池組設計,提升鋰電池於電動車領域及大型儲能系統應用之安全規格與儲能效率。
台灣具有電動車上下游產業鏈優勢
現階段,台灣主要布局電動車的上下游產業供應鏈(表2)已相當完整,隨車輛的智慧化及電動化逐年提高,廖慶秋認為,零組件業者若能結合研究單位已發展之技術與能量,即可望由售後市場(After Market)的零件供應順勢整合成系統的發展與供應。
表2 台灣電動車產業鏈 | |
類型 | 公司 |
整車 | 納智捷 (Luxgen EV) 必翔 (LEV輕型電動車電動巴士) |
電池材料 | 長園科技
(正極材料) 中碳(負極材料) |
電池芯 | 必翔電能 能元科技 瑞德電能 |
馬達 | 東元電機 (永磁式電動馬達) 富田電機(交流感應馬達) |
馬達控制模組 | 台達電子 茂達電子 |
電池控制模組 | 達振能源 |
製表者:蕭如涵
廖慶秋也指出,台灣具有全球第一IC代工、IC封裝、IC測試、PCB、光碟片、主機板、筆記型電腦、數位相機、數據機等經驗,其頂尖資通訊科技(ICT)產業可快速整合成電動車產業。再加上富田電機已進入Tesla供應鏈、東元馬達則具有全球第三的實力、能元科技也已供應BMW Mini E電池、長園科技具備氧化鋰鐵磷正極材料專利等產業優勢,足以見得台灣電動車關鍵零組件極富發展潛力。
但是,台灣整車自主品牌不足、國內市場小、充電站基礎建設未普及且電動車購車成本高等問題尚未克服,若以整車方式切入國際市場較為困難,廖慶秋建議,業者可先著力在電動車之關鍵模組與車用附件系統發展,仿美國ACP模式掌握核心技術再切入全球電動車市場供應鏈;此外,可結合中國大陸自有品牌車廠,建立交流平台達到技術互補,共創產品新價值,打入國際市場。
政策扮電動車發展推手
儘管全球電動車議題炒得火熱,不過目前商品化案例並不多,廖慶秋指出,必須考量油價、電池發展技術及成本、環保法規、各國政府推動與使用環境等五個主要因素。未來國際油價可能升至每桶100美元以上、各國政策扮演重要角色,除了各國支持普及充電站,車用電池成本若從目前的1,000美元/kWh降至300美元/kWh,電動車要與汽油動力車輛分庭抗禮的時間點將於2050年成形。
電動車大量普及,除了首要改善電池問題之外,還須考量充電硬體。當電力耗竭,純電動車就失去其載具的功能,因此想要充電站、電池交換站等像加油站一樣普及,短期內恐怕無法落實。且當民生用電除了須供應原本的需求之外,還得負擔大量電動車的充電需求時,電力公司勢必又得增設其他的風力、水力、太陽能、核能等電廠,除了興建成本昂貴,電價的費用是否仍像目前一樣極具經濟性?調漲更是勢在必行,雖然初期或許會比石油來得合理,但就長遠看來,電動車是否真正具有經濟性、環保性與否都亟須政府規畫,突顯政策扮演電動車產業推手的重要性。
根據國情,國外對電動汽車產業政策(表3)的制定比較注重從組織管理、經濟激勵、市場推廣、技術研發等方面的系統配置、協調發展。電動車產業發展較成熟的國家常用政策主要有三種類型,分述如下:
表3 各國電動汽車市場推廣政策比較 | |||
國家 | 電動車實證運行 | 公共建設 | 租賃 |
美國 | 實現電動車商業化運行 | 維修點和充電站建設 | 上市電動車採用租賃方式 |
日本 | 向地方政府公務用車和事業單位用車推廣電動車 | 建立能源供應網 | 提供電動車租賃服務 |
法國 | 選定22個城市進行電動車運行及評估 | 在巴黎建立公共建設網路及服務車隊 | 要求汽車廠對電動車電池提供租用措施 |
德國 | 呂根(Ruegen)島實證計畫 | ||
奧地利 | 電動車、電動巴士及混合動力車的實證運行 | 充電器生產及信用卡付費 |
資料來源:車輛研究測試中心
在研發期間,政府給予較高強度資助,支援研究單位和企業盡快開發出經濟實用型電動汽車。資金上的大力扶持,為發展電動汽車奠定良好的經濟基礎。 |
對電動汽車的使用者給予政策上的傾斜,讓用戶得到實質補貼。政策上的優惠是對發展電動汽車的有力推動,它給生產者和使用者提供了開發和購買的動力。 |
在合適的時間、地點,對燃油汽車的生產、銷售、使用和排放實行限制性法規。 另一方面,制定推廣應用電動汽車的計畫。法規上的強制,特別是關於嚴格限制燃油汽車尾氣排放的相關法規,直接促進電動車發展。 |
以台灣而言,目前已擬定電動車推動政策,內容針對建立電動車發展推動體系、以環保節能標準健全電動車的發展環境、提高消費者購車誘因及輔導產業發展等四個方向。
現階段台灣已推出電動機車推廣政策;各地方政府亦針對購買電動機車提供新台幣2,000~5,000元不等補助。油電混合車貨物稅減半,環保署針對新購與改裝為油電混合車各補助新台幣25,000元。
未來,台灣經濟部研擬電動車免徵貨物稅、牌照稅,若免徵兩稅,預期售價約可便宜新台幣20萬元,但目前尚未獲得財政部同意。若免徵兩稅獲得財政部認可,消費者採購電動車的意願將會大幅提升,且若電池租賃模式獲得成功,以及各業者在鋰電池技術上的開發也都有助於電動車的普及,而台灣具有上下游完整產業鏈的優勢也可望大展身手。