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房车投资过巨 台湾电动车可转小型车发展
 

【作者: 王明德】2014年02月12日 星期三

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对环保与节能减碳等诉求,让电动车成为市场上关注的焦点,但尴尬的是肇因于整体经济环境的冲击,电动车虽然近年仍有成长,但仍与预期有相当落差。专家认为,与其专注于电动房车的发展,其他类型的交通工具或许仍有发展空间。


根据统计,目前全球电动车市场,「主场」仍在北美、欧洲、日本与大陆等地,但成长力道仍不如预期,像是GM油电混合车,虽然在2013年销售数量上比前一年成长三倍,但这个数字竟仍仅达预期目标的30%,此外如Nissan纯电动车,甚至在2013年实际销售量也不如前一年。总体来说,虽然电动车近来已有成长,但是距预期目标却仍有相当的差距。


面对需要巨额投资进行开发,效益却不易展现的电动车产业,台湾可将焦点转移往电动巴士与轻型电动车等市场发展,相较于死守电动房车,将可能是更适合的机会。


以消费者观点来看,电动房车包括采购及保养成本,与传统化石燃料汽车差距不大因而降低替代诱因,此外像是页岩油议题的发烧,加上市场对动力锂电池安全性疑虑等因素,仍让电动车市场造成发展上的隐忧。此外,相较于一般传统化石燃料汽车,电动房车涉及大电流与高电压系统的运作,在人身安全相关要求上必须更为重视,但目前国际对于电动车的安全标准仍在持续订定与增补当中,加上一般车厂对相关认知仍不熟悉的情况下,对电动房车的发展,的确产生一些阻力。


油电混合车也是一途


除了电动房车之外,也有些厂商押宝油电混合车或燃料电池车,做为抢进市场的替代产品,但专家也评估这类「转换型」设计,也让系统及安全标准规画更形复杂。


以油电混合车来说,它包含了油路与电路两项动力系统,在低速时使用电力,而在高透过系统转换的方式使用化石燃料做为动力来源,这种分流设计的安定程度的确高于单一电动架构系统,但油电转换接口也造成系统的复杂度更为提升,加上因为系统的随时变换,也让电子组件的耗损更为快速,甚至两年左右就需要更换。


图一
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至于燃料电池车除了提供清净能源的优势外,相较于一般电动房车的充电所需时间太长,而快速充电的高压与大电流也容易造成危险,燃料电池车的快速充填燃料的特点也成为它受重视的原因之一;但由于燃料电池的发电效率较一般锂电池为弱,必须透过锂电池做为中介储电的转换角色才能使车辆稳定运作,因此在系统整合上也较一般电动房车为复杂。


因此在目前的市场上,主要仍受限于锂电池与大电力控制技术发展,加上获利的营运方式并不明确,电动车产业发展仍受到相当的限制,不过目前市场针对电动车产业,在技术的深度与广度上皆仍有相当着墨。


受限产业因素 电动车转大转小或是契机


相较于传统电动房车,包括电动巴士与轻型电动车等交通工具,反而可能是这一波替代能源交通工具的发展契机。,以电动巴士为例,由于具有固定路线、固定行驶模式、可集中管理、有充裕充电时间、车体设计具有弹性、可不需要大规模充电设施建置,容易创造有效营运模式并提供舒适乘坐体验等优势,这类高稳定、易管理,且拥有更大设计及应用弹性的特色,将会在发展上提供更多的优势。


相较于电动房车的要求,电动巴士仅需要较为制式的设计及负担规格化的营运模式,对厂商来说在技术需求的门坎较低;但有趣的是,相较于较低的投入门坎,目前仍未有厂商视之为主要商机,「因此抢先投入的厂商,将有机会获得更大利益及占据相当优势。」


除电动巴士外,包括电动机车等轻型电动车,亦适合作为台湾业者发展的新商机。相较于一般认知中在大陆及东南亚常看到的小型电动车,台湾所发展的轻型电动车由于质量优势,更适合进军欧美的交通工具市场,「包括各类型电动机车等产品,均是台湾厂商可着眼的主要商机。」


轻型电动车具有成为家中支持型代步工具的潜力,「由于欧美业者目前着力不深,台厂的确得以在其间发挥。」以Micro EV及Low Speed Vehicles(LSV)或Neighborhood Electric Vehicle (NEV)观察,轻型电动车已成为欧美市场的焦点项目;据了解目前欧洲的机车市场,估计到2016年时将有超郭160亿欧元的商机,面对如此的市场机会,包括BMW、Benz等欧洲与日本业者,已开始着手轻型电动车的发展计划,而台湾厂商如必翔等已介入此领域已有一段时间,对于后续高值化的产品发展,亦具有相当的竞争力。


要抢占前述商机,基本上仍需要整合电动车系统的规格化,重点仍在「标准」的推行,但目前相关的标准的订定仍多是「现在进行式」,甚至连技术规格仍在发展中的状况下,在规格没有最终定版前,设计与测试方法仍须调整,验证标准当然也无法成为定稿,这也是目前电动车发展的瓶颈之一。


安全标准繁多 功能性安全验证仍是王道


目前针对电动车的标准繁多,从整车、电池、系统到组件不一而足,也有些部分属于一般车辆规格的验证标准,必须要考虑相当多的事项。由于车辆的标准分为许多层面与层级,认证的时间也不一,从全车至零组件的时间也不相同,一般来说,零组件的安全加上可靠度的认证时间大约需要两到三年,全车的认证大概需要一到两年,所以整体来说,电动车的完整认证时间需要三至五年,总体分析五至九年的长期投入是业者必须做好的心理准备,加上这些相关标准并非互斥或可相互取代,因此在各项标准层层迭迭又没有太多相关的情况下,业者必须取得多项验证才能顺利进入市场,形成更大挑战。


不过,在这样的趋势底下所发展出的安全标准,也从过去的被动试验证逐渐转为「主动式」的功能性安全规范。所谓的功能性安全(Functional Safety),指的是为了安全功能所设的全部必要设备,是否能够被正确执行,同时以各项安全需求的重要性来评估系统在紧急状态发生时的反应要求,藉以订定系统安全的需求等级。


愈来愈多的安全功能是透过电机、电子或可程序化的电子系统执行。通常这些系统非常复杂,因此实务上实在无法完全判定每一种失效的模式、或是去检测所有可能的行为模式。预测安全效能确有其困难度,尽管检测工作仍为必要。因此,系统设计的挑战便在于防止危险故障的发生,或故障发生时能得以有效控制。像是专用于车用电子的安全规范—ISO 26262,就是最好的例子。


由于车辆系统相当复杂,从设计、研发到生产管理均有相当多的组件与装置,如果纯粹以终端眼光进行整车的安全验证,不但系统变量不易掌握,而且更可能造成产品上市时程的延宕,虽然车辆并不如消费性电子等「生鱼片产业」般不耐久放,但抢占市场先机仍是厂商不能不承受的压力,但在安全标准要求优先的情况底下,验证必须从传统终端产品拉回系统弱点的评估认证规画。


以ISO 26262的验证模式进行观察,「功能性安全」被视为整体安全的一部份,其取决于系统或设备的运作,是否能够正确响应所接收到的输入信号,并针对前述信号进行反应;系统的反应依失效模式分析「执行细则化」,由灾害的「严重性」、「发生机率」及「可否以人为方式降低程度」三个面向来进行安全系数及等级评估。


该标准会受到重视,主要也是因应电动车发展所形成的车用电子复杂面向。虽然ISO 26262仍是车用电子的安全标准,但确实以电动车应用上仍比一般化石燃料车辆有更多在安全控制面向上的需求,加上电动车的道路安全性也更为复杂,除机械性的安全要求以外,对于触电、起火及爆炸等都有不同考虑,因此业界亦将ISO 26262标准视为电动车的重要规范,而这类功能性安全的验证标准,也成为电动车这类复杂系统整合的一项安全规范趋势。


当然,不论是电动房车、电动巴士或轻型电动车,均受限于电池与电力控制技术对于续航力、安全性,以及系统设备价格与充电设施建置的发展状况,尤其是房车市场的获利营运模式仍不明确,如何发展仍在未定之天,但在技术及安全架构持续发展之下,电动车这类替代化石能源车辆,仍存在后续发展契机。


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