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房車投資過鉅 台灣電動車可轉小型車發展
 

【作者: 王明德】   2014年02月12日 星期三

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對環保與節能減碳等訴求,讓電動車成為市場上關注的焦點,但尷尬的是肇因於整體經濟環境的衝擊,電動車雖然近年仍有成長,但仍與預期有相當落差。專家認為,與其專注於電動房車的發展,其他類型的交通工具或許仍有發展空間。


根據統計,目前全球電動車市場,「主場」仍在北美、歐洲、日本與大陸等地,但成長力道仍不如預期,像是GM油電混合車,雖然在2013年銷售數量上比前一年成長三倍,但這個數字竟仍僅達預期目標的30%,此外如Nissan純電動車,甚至在2013年實際銷售量也不如前一年。總體來說,雖然電動車近來已有成長,但是距預期目標卻仍有相當的差距。


面對需要鉅額投資進行開發,效益卻不易展現的電動車產業,台灣可將焦點轉移往電動巴士與輕型電動車等市場發展,相較於死守電動房車,將可能是更適合的機會。


以消費者觀點來看,電動房車包括採購及保養成本,與傳統化石燃料汽車差距不大因而降低替代誘因,此外像是頁岩油議題的發燒,加上市場對動力鋰電池安全性疑慮等因素,仍讓電動車市場造成發展上的隱憂。此外,相較於一般傳統化石燃料汽車,電動房車涉及大電流與高電壓系統的運作,在人身安全相關要求上必須更為重視,但目前國際對於電動車的安全標準仍在持續訂定與增補當中,加上一般車廠對相關認知仍不熟悉的情況下,對電動房車的發展,的確產生一些阻力。


油電混合車也是一途


除了電動房車之外,也有些廠商押寶油電混合車或燃料電池車,做為搶進市場的替代產品,但專家也評估這類「轉換型」設計,也讓系統及安全標準規畫更形複雜。


以油電混合車來說,它包含了油路與電路兩項動力系統,在低速時使用電力,而在高透過系統轉換的方式使用化石燃料做為動力來源,這種分流設計的安定程度的確高於單一電動架構系統,但油電轉換介面也造成系統的複雜度更為提升,加上因為系統的隨時變換,也讓電子元件的耗損更為快速,甚至兩年左右就需要更換。


圖一
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至於燃料電池車除了提供清淨能源的優勢外,相較於一般電動房車的充電所需時間太長,而快速充電的高壓與大電流也容易造成危險,燃料電池車的快速充填燃料的特點也成為它受重視的原因之一;但由於燃料電池的發電效率較一般鋰電池為弱,必須透過鋰電池做為中介儲電的轉換角色才能使車輛穩定運作,因此在系統整合上也較一般電動房車為複雜。


因此在目前的市場上,主要仍受限於鋰電池與大電力控制技術發展,加上獲利的營運方式並不明確,電動車產業發展仍受到相當的限制,不過目前市場針對電動車產業,在技術的深度與廣度上皆仍有相當著墨。


受限產業因素 電動車轉大轉小或是契機


相較於傳統電動房車,包括電動巴士與輕型電動車等交通工具,反而可能是這一波替代能源交通工具的發展契機。,以電動巴士為例,由於具有固定路線、固定行駛模式、可集中管理、有充裕充電時間、車體設計具有彈性、可不需要大規模充電設施建置,容易創造有效營運模式並提供舒適乘坐體驗等優勢,這類高穩定、易管理,且擁有更大設計及應用彈性的特色,將會在發展上提供更多的優勢。


相較於電動房車的要求,電動巴士僅需要較為制式的設計及負擔規格化的營運模式,對廠商來說在技術需求的門檻較低;但有趣的是,相較於較低的投入門檻,目前仍未有廠商視之為主要商機,「因此搶先投入的廠商,將有機會獲得更大利益及佔據相當優勢。」


除電動巴士外,包括電動機車等輕型電動車,亦適合作為台灣業者發展的新商機。相較於一般認知中在大陸及東南亞常看到的小型電動車,台灣所發展的輕型電動車由於品質優勢,更適合進軍歐美的交通工具市場,「包括各類型電動機車等產品,均是台灣廠商可著眼的主要商機。」


輕型電動車具有成為家中支援型代步工具的潛力,「由於歐美業者目前著力不深,台廠的確得以在其間發揮。」以Micro EV及Low Speed Vehicles(LSV)或Neighborhood Electric Vehicle (NEV)觀察,輕型電動車已成為歐美市場的焦點項目;據了解目前歐洲的機車市場,估計到2016年時將有超郭160億歐元的商機,面對如此的市場機會,包括BMW、Benz等歐洲與日本業者,已開始著手輕型電動車的發展計畫,而台灣廠商如必翔等已介入此領域已有一段時間,對於後續高值化的產品發展,亦具有相當的競爭力。


要搶佔前述商機,基本上仍需要整合電動車系統的規格化,重點仍在「標準」的推行,但目前相關的標準的訂定仍多是「現在進行式」,甚至連技術規格仍在發展中的狀況下,在規格沒有最終定版前,設計與測試方法仍須調整,驗證標準當然也無法成為定稿,這也是目前電動車發展的瓶頸之一。


安全標準繁多 功能性安全驗證仍是王道


目前針對電動車的標準繁多,從整車、電池、系統到元件不一而足,也有些部分屬於一般車輛規格的驗證標準,必須要考慮相當多的事項。由於車輛的標準分為許多層面與層級,認證的時間也不一,從全車至零組件的時間也不相同,一般來說,零組件的安全加上可靠度的認證時間大約需要兩到三年,全車的認證大概需要一到兩年,所以整體來說,電動車的完整認證時間需要三至五年,總體分析五至九年的長期投入是業者必須做好的心理準備,加上這些相關標準並非互斥或可相互取代,因此在各項標準層層疊疊又沒有太多相關的情況下,業者必須取得多項驗證才能順利進入市場,形成更大挑戰。


不過,在這樣的趨勢底下所發展出的安全標準,也從過去的被動試驗證逐漸轉為「主動式」的功能性安全規範。所謂的功能性安全(Functional Safety),指的是為了安全功能所設的全部必要設備,是否能夠被正確執行,同時以各項安全需求的重要性來評估系統在緊急狀態發生時的反應要求,藉以訂定系統安全的需求等級。


愈來愈多的安全功能是透過電機、電子或可程式化的電子系統執行。通常這些系統非常複雜,因此實務上實在無法完全判定每一種失效的模式、或是去檢測所有可能的行為模式。預測安全效能確有其困難度,儘管檢測工作仍為必要。因此,系統設計的挑戰便在於防止危險故障的發生,或故障發生時能得以有效控制。像是專用於車用電子的安全規範—ISO 26262,就是最好的例子。


由於車輛系統相當複雜,從設計、研發到生產管理均有相當多的元件與裝置,如果純粹以終端眼光進行整車的安全驗證,不但系統變數不易掌握,而且更可能造成產品上市時程的延宕,雖然車輛並不如消費性電子等「生魚片產業」般不耐久放,但搶佔市場先機仍是廠商不能不承受的壓力,但在安全標準要求優先的情況底下,驗證必須從傳統終端產品拉回系統弱點的評估認證規畫。


以ISO 26262的驗證模式進行觀察,「功能性安全」被視為整體安全的一部份,其取決於系統或設備的運作,是否能夠正確回應所接收到的輸入信號,並針對前述信號進行反應;系統的反應依失效模式分析「執行細則化」,由災害的「嚴重性」、「發生機率」及「可否以人為方式降低程度」三個面向來進行安全係數及等級評估。


該標準會受到重視,主要也是因應電動車發展所形成的車用電子複雜面向。雖然ISO 26262仍是車用電子的安全標準,但確實以電動車應用上仍比一般化石燃料車輛有更多在安全控制面向上的需求,加上電動車的道路安全性也更為複雜,除機械性的安全要求以外,對於觸電、起火及爆炸等都有不同考量,因此業界亦將ISO 26262標準視為電動車的重要規範,而這類功能性安全的驗證標準,也成為電動車這類複雜系統整合的一項安全規範趨勢。


當然,不論是電動房車、電動巴士或輕型電動車,均受限於電池與電力控制技術對於續航力、安全性,以及系統設備價格與充電設施建置的發展狀況,尤其是房車市場的獲利營運模式仍不明確,如何發展仍在未定之天,但在技術及安全架構持續發展之下,電動車這類替代化石能源車輛,仍存在後續發展契機。


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