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油電混合車和純電動車啟動出發!
下一世代新能源汽車齊頭並進!

【作者: 鍾榮峯】   2010年01月14日 星期四

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新能源汽車勢在必行!


在高油價及金融風暴影響下,全球汽車製造、車用電子(Automotive Electronics)和汽車零配件產業、以及車後市場(Aftermarket)的生態,都已經產生質上和量上的根本變化。尤其在節能減碳的環保意識下,各類汽車零配件、汽車電子產品的綠能設計,正蔚為風潮。以往大型車重耗油的整車設計,也朝向節能省油、降低二氧化碳排放量等、以及價格平民化的國民型或精緻小型車而轉變。



過於仰賴石化汽油作為燃料動力的全球汽車產業,在石油能源將迅速枯竭耗盡的隱憂籠罩下,已紛紛積極投入開發下一世代「新能源汽車」和研發新替代能源動力的行列。目前來看,新能源汽車主要以油電混合(Hybrid)、純電動車(Electric Vehicle)、燃料電池、氫燃料內燃引擎和革新柴油引擎等為技術主軸,此外還有新興的超級電容(Super Capacitor)充電技術。其中又以油電混合車和純電動車最備受汽車產業和分析機構所矚目。



《圖一 NISSAN所推出的BEV純電動車款 》

資料來源:Getty Images


根據Global Information統計,預估到2015年時,全球電動車銷售量(包括HEV、PHEV、BEV)將超過400萬輛,年複合成長率可達26%,佔全球汽車市場的4~5%。另外根據Strategy Analysis資料顯示,純電動車(BEV)的大量生產必須等到電池成本降低及發電效能提高時才能落實。預估2014年全球電動車產能可達380萬輛。



油電混合和電動車開始上路!


目前油電混合車和電動車可分為不插電油電混合車(Hybrid Electric Vehicle;HEV)、插電式油電混合車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle;PHEV)、以及純電動車(Battery Electric Vehicle;BEV)這三大類,此外還有南韓自己所開發的液化石油氣電混合動力車(Liquefied Petroleum Injected HEV;LPI HEV)。



《表一 油電混合車和純電動車主要類型與代表車廠一覽表 》 - BigPic:599x319

資料來源:各公司;製表整理:鍾榮峯


油電混合(Hybrid)是以傳統汽油搭配電動馬達模組的燃料動力技術。由於傳統內燃機引擎,在運作時會有很多能量轉成熱能,機件也會因為摩擦而耗損,Hybrid的電動馬達可以回收一部份能量,達到省油降低碳排放量的效果。不過各大車廠設計油電混合引擎轉動回收電能的架構不盡相同,例如Toyota和Honda之間的油電回衝模式就不一樣。另外以電動馬達為動力的純電動車,在產生動力過程中不會排放廢氣和微粒,不僅可達到零排放目標,更可有效減少噪音污染,亦能提高能源轉換效能、降低能源成本、簡化汽車零配件、進一步變革傳動系統,堪稱是新能源汽車的新寵兒。



品牌車廠積極搶佔先機


全球品牌車廠在開發Hybrid車的動作相當積極。Ford已表示將在2010年前推出商用化純電動(BEV)箱型車和不插電採用鋰電池(HEV)的油電混合車。NISSAN也預計在2010年在日本市場衝刺純電動車,2012年達到大規模量產BEV的目標。德國VW則已與Porsche合作在2010年推出HEV油電混合車;BMW、GM和M-Benz也採取策略結盟共同開發類似車種。南韓的Hyundai-KIA則與LG、SK Energy和SB LiMotive合作研發LPI HEV車款。比亞迪(BYD)的插電式油電混合車(PHEV)也計畫在2011年前攻入美國市場;Mitsubishi也積極在美國市場推出鋰電池為主的PHEV車款。Chrysler也計畫在2010年生產電動車,並規劃在2013年將電動車產品擴及至旗下四大品牌。汽車零配件供應Tier 1大廠Bosch的油電混合輔助系統也將會於2010年應用在保時捷和大眾汽車。



《圖二 Mitsubishi所展示可進入量產階段的PHEV油電混合車款 》

資料來源:Getty Images


可以看得出來,鋰鐵電池(Li-ion)正是Hybrid和純電動車動力的核心,因此品牌車廠和Tier 1汽車零配件供應大廠也積極投入開發鋰電池技術,欲在新能源供應鏈中搶先佔據制高點。在這裡,日本開發鋰電池的技術實力和規模無疑是領先全球:NISSAN與NEC便合資成立AESC汽車能源公司,主力開發車用鋰電池;Toyota和松下集團合資設立松下電動車能源公司,計畫在2012年在美國市場推出純電動汽車;Mitsubishi和湯淺(GS Yuasa)共同成立日本鋰能源公司開發車用鋰電池;德國VW也與Sanyo合作開發鋰電池。另一方面,汽車零配件供應Tier 1大廠Bosch,則與Samsung的合資公司SB LiMotive合作開發電動車的鋰電池技術;SB LiMotive正同時開發鋰電池純電動車和液化石油氣電混合動力車(LPI HEV)。英國LOTUS也與美國電動車製造廠ZAP合作開發電動馬達模組。



《圖三 純電動車(BEV)充電架構示意圖 》

資料來源:paultan.org


油電混合車是起頭第一步,純電動車並非唯一目標


值得注意的是,全球品牌車廠以HEV和BEV作為發展主軸,這表示多數品牌車廠把油電混合Hybrid技術當作是新能源汽車起頭的第一步,視其為重要的過渡階段和汽車動力技術。電動車雖然備受矚目,但並非是新能源汽車發展路徑的唯一目標。這部分的認識非常重要。品牌車廠一方面投資開發油電混合車,另一方面也沒有暫停或終止其他的新能源車種研發作業。日本Toyota可說是純電動車的箇中翹楚,擁有雄厚的純電動車產能和領先的鋰電池技術,搭配強而有力的市場行銷手腕,當然帶給歐美車廠不小壓力。不過歐洲車廠在開發純電動車領域的同時,也並沒有放棄以往在大卡車領域革新柴油引擎的技術,而將相關技術轉移到Hybrid小型車領域;美國車廠也還是持續地研發燃料電池和氫燃料動力車。從車型來看,純電動車會走向類似 MINI COOPER 的豪華小型電動車類型架構發展;而未來在任何大型運動盛事或者大型博覽會活動當中,都會看見包括純電動車、油電混合、氫燃料動力車爭奇鬥豔的展示身影。



可以這麼說,全球品牌車廠發展新能源汽車的策略,並非已確定把純電動車當作是新能源汽車的唯一思考點和路徑。然而因為無論是Hybrid還是純電動車,鋰電池都是最為關鍵的核心。因此未來純電動車是否當家作主一統江湖仍屬未定之天,品牌車廠現在就要先積極投入研發鋰電池技術,往後才有條件在全球新能源汽車產業重新洗牌佈局的過程中,掌握重要的談判籌碼與協商空間。



《圖四 位於美國聖荷西(San Jose)的第一座電動車充電點 》

資料來源:inhabitat.com


中國新能源汽車產業齊頭並進


也因此,中國就是以「新能源汽車」此一多元並行的策略方向,作為研發替代能源汽車動力的主要思維,而不單只是以純電動車作為主軸;油電混合、純電動車、氫燃料動力和其他燃料電池能源的新車種研發作業同步進行。同樣地,中國的新能源車種也涵蓋城市客車、一般商用轎車和各類工具車(灑水車、壓縮式垃圾車、吸塵車、高空作業車、電力工程車等)。



目前中國已經規劃出長春、天津、上海、武漢、重慶、廣州以及深圳這七大新能源汽車研發基地。以此為基礎,中國政府科技部連續3年的「十城千輛」示範計畫,正在重慶、昆明、大遼、長春、深圳、長沙、武漢、南昌、合肥、杭州、上海、濟南、北京等13座重點城市,推展新能源汽車試點作業,配合車廠則包括長安、一汽、比亞迪、哈飛、東風、安源客車、奇瑞、上海汽車、中通客車和北汽福田。2010年上海世博會就會是新能源汽車百花齊放的表演舞台。根據中國汽車工業發展規劃,估計到2010年中國電動汽車保有量,將佔中國汽車保有量的5%~10%,電動汽車年產量可達150萬輛以上,中國也希望5年內新能源汽車產量佔整體中國汽車產量的10%。



《表二 目前中國電動車產業鏈及代表廠商一覽表 》 - BigPic:599x213

資料來源:各公司;製表整理:鍾榮峯


需要注意的是,中國現在唯一能掌握車用磷酸鐵鋰電池組規模化生產技術的企業就是比亞迪(BYD)。另一方面,目前在開發油電混合和純電動汽車中所需要的鋰電池技術,則包括比亞迪、吉利、奇瑞、力帆、中興等整車車廠。而在開發鎳氫電池的車廠則包括長安汽車、奇瑞、一汽、通用君悅等品牌車廠。換言之,整車車廠在扮演著中國新能源汽車戰略發展的關鍵角色。



台灣電動車零配件供應鏈角色漸趨完備


至於台灣政府部門在政策和預算上則是集中火力全力扶持發展純電動車產業,由於台灣在整車車廠的結構上較為薄弱,目前純電動車車廠只有裕隆旗下的華創車電及納智捷品牌獨撐大局,因此台灣純電動車產業主要是以供應電動馬達和電池零配件的角色為主。也因此台灣相關零配件廠商必須敏銳地順應全球品牌車廠的發展脈動,在全球不同品牌車廠之間,找尋緊密合作的契機。例如富田、公準和致茂便提供美國Tesla純電動車包括電動馬達、動力系統零配件、電池控制板、馬達驅動器等機電組件和電子電控檢測系統;能元則供應BMW純電動車的鋰電池芯組,並與電動車先驅ACP(AC Propulsion)和Ford合作鋰電池;必翔電能也從加拿大廠商取得在磷酸鐵鋰電池正極材料的授權,為法國車廠提供鋰電池產品。



這也是為什麼沸沸揚揚的ECFA議題,對於台灣汽車零配件廠商來說那麼舉足輕重。因為無論是對於以石化汽油燃料的傳統汽車、還是未來純電動車零配件供應鏈角色的發展性來說,藉由ECFA這個橋樑,台灣廠商才有機會與中國品牌車廠合作,建立新的汽車零配件供應鏈,進而打入中國整車製造市場。



但中國的整車車廠是否真能如預期地敞開大門讓台廠在其勢力範圍內競逐,也不能天真地看待之;在期待ECFA效應之時,台廠更應該繼續保有作為供應全球國際車廠純電動車零配件的關鍵地位與實力。




《表三 台灣純電動車零配件供應鏈發展項目與代表廠商一覽表 》


資料來源:各公司;製表整理:鍾榮峯




純電動車邁向商業化之路仍漫長


儘管純電動車備受期待,但必須面對的事實是,純電動車在電池技術、市場規模、量產能力和整車價格成本等方面,都還不夠成熟,也還沒有大規模量產進入商業化階段的條件。



《圖五 位於英國倫敦街頭的油電混合車充電試點 》

資料來源: Getty Images


首先電動車電池的容量密度(energy density)效能還要進一步提升,充電速度需更快,電池價格也必須滿足市場需求,此外相關外部配套諸如充電站基礎建設建制也不夠完備,還無法支撐電動車應用時的便利性。電池的發電效能還有進步空間,電動車的電池組合成本也過於昂貴,是侷限電動車量產商品化的最大關鍵。再者,純電動車的鋰電池本身就有汙染的問題,如何降低電池會帶來的環保回收負荷,以及會不會導致更為嚴重的環境污染,也必須正視面對。另外,純電動車超過10萬美金的售價還是過高,鋰電池目前充電一次最快3.5小時,續航力雖可達400公里,但應繼續提高續航力,整體價格降到5萬美金以下的純電動車,或許才有辦法被消費者所接受,商業化的階段才能真正來臨。



台灣應掌握新能源汽車齊頭並進趨勢 周全考量純電動車政策


省油減碳的新能源汽車及其相關能源動力技術,正成為下一個世代汽車產業的發展重點。Hybrid油電混合車或許是過渡階段性的產品,但卻也是值得期待、亦是起頭第一步的重要替代方案。純電動車只是未來新能源汽車發展目標的其中一個選項,而不是唯一。未來10年的趨勢應該是,品牌車廠一方面改良既有汽油和柴油內燃機引擎的耗油與碳排放量,提升柴油引擎動力效能,一方面齊頭並行開發油電混合、氫燃料動力、燃料電池和純電動車的各類新能源汽車。純電動車的產能會慢慢起來,但還不足以形成氣候。



除了台灣之外,全球主要國家及國際品牌車廠,莫不是以同步發展各類新能源汽車,作為下一世代汽車產業的核心策略。在這個十字路口,台灣政府則已選擇朝向開發純電動車和鋰電池的目標邁進,相關零配件供應廠商也已經漸趨完備。不過提早在其他新能源汽車的開發進程上做出決定,這究竟是好是壞,其實也無法妄下論斷。正因為如此而同樣地,純電動車的發展前景還存有許多模糊空間。台灣政府部門在推動相關政策上,其實應該更為周全考量電動車的利弊得失,應避免並擺脫跟隨特定車廠炒作行銷純電動車的觀點和迷思,掌握全球新能源汽車齊頭並進的發展趨勢,通盤考量下一世代真正符合台灣在地環保綠能條件的汽車產業模型,或許才是上上之策。



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