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電動車起步 台灣必須展現價值
 

【作者: 王明德】   2014年09月15日 星期一

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在過去的石油世紀,台灣雖受限於市場規模太小,以及沒能掌握關鍵技術,未能在內燃機引擎時代發展出具關鍵研發能力的自主品牌;但在全新的電動車時代,汽車不再需要引擎與變速箱,台灣卻有已經占國內車輛產業產值一半的電機電子關鍵模組產業,做為挺進電動車世紀的後盾。


在經歷工業革命、汽車革命、資訊革命後,綠能產業革命是下一波人類經濟活動重新型塑的動能,綠能革命涵蓋的的範圍相當廣,幾乎是用上了人類整個領域的科技技術來整合這些綠能產業創新,包括創造能源的太陽能、風力、潮汐發電,儲存能源的新世代電池、超級電容,以及節約能源的智能電網、LED固態照明、電動車等,這些綠能範圍產業,將會影響人類的經濟活動規模與層次、投資行為與生活方式,可說是最重要的產業革命。


石油危機推動電動車發展


相較於其他綠能產業,電動車的規模可說最大,試算一下,目前全球正在運行的車輛約8億輛,這個數字若轉換成電動車,其替代規模可想而知,目前已有不少汽車製造廠試探性的推出電動車,電動車行駛不排放二氧化碳,如果實施快充,部份車輛可以在10分鐘內充電50%,慢充則需要9個小時能充滿,除了充電外,電動車還有製造成本高昂、基礎建設不足的問題,這些問題固然延遲了發展速度,不過從另一個角度看,如果電動車是既定趨勢,這些問題將反過來成為巨大商機。


圖一
圖一

事實上,電動車的發展歷史,是遠早於由內燃機引擎驅動的汽車,早在1834年,美國人湯馬仕˙德凡波(Thomas Davenport)便製造了第一輛以直流電馬達為動力的電動汽車。比德國人卡爾˙賓士(Karl Benz)1885年發明以內燃機引擎驅動的汽車,還要早50年以上。不過後來因為蓄電池的發展,一直難有重大突破,使電動車輛的性能表現,難以與內燃機引擎相匹敵,也使電動車一度沈寂。


談石油危機或地球環境議題,大家的感覺,都還停留在有一天「或許」會發生的感覺,並沒有必須即時面對的迫切感,一直到2008年,原油價格飆漲,地球的生態環境問題持續惡化,大家才開始有面對問題的迫切感。剛好這時候電動車的技術,也成熟到可以進入量產。


幸運的是,在過去的石油世紀,台灣雖受限於市場規模太小,以及沒能掌握引擎、變速箱等關鍵技術,未能在內燃機引擎時代發展出具關鍵研發能力的自主品牌;但在全新的電動車時代,汽車不再需要引擎與變速箱,台灣卻有已經占國內車輛產業產值一半的電機電子關鍵模組產業,做為挺進電動車世紀的後盾。


工研院機械所指出,台灣真正強的,不是整車業,而是關鍵模組。台灣的零組件與系統模組,其實已經占台灣車輛產業產值的一半以上。台灣關鍵模組產業彈性好,可以做到少量多樣,才能贏得全世界供貨商的肯定。要切入電動車,台灣的優勢,也正在於此。


電動車進入門檻


電動車的進入門檻,主要有兩方面。其一是電池,其二是馬達的驅控模組,相對來說,這兩個進入門檻,會比過去要進入傳統內燃機引擎產業簡單。電動車的減碳量,也至少是內燃機引擎的50%以上。目前全世界也已在中國、美國這兩大經濟體的主導下,確立將電動車做為未來新能源發展方向。所以工研院這幾年最重要的任務,就是趕快幫國內的關鍵零組件廠進行相關驗證,好確認這些關鍵零組件的安全性、實用性,以及有沒有辦法具備能夠匹配到整車工程上的技術等,幫助關鍵零組件廠商進入國際市場。


而在電動機車、電動腳踏車、甚至沙灘車(All Terrain Vehicles, ATV)等電動小車部分,台灣已經有自主品牌,並且已居領導地位,工研院所提供的是創新的技術運用與領先的產品,工研院表示,針對大車,工研院的協助重點是關鍵零組件。在小車方面,希望透過自主品牌,提供創新的模組,幫助產業快速建立旗艦形象。


在大車的部分,能夠承受高溫、高電壓的超高效率馬達驅控器,是工研院機械所智慧車輛技術組針對電動車的發展重點。因為要做馬達不難,馬達很容易抄襲,但馬達驅控器要能夠承受兩、三百伏特的高電壓,其中的關鍵技術和驅控晶片,到目前為止還是被三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)等國際大廠掌控,價格也很貴,到目前為止,還沒有一個好的解決方案。


為了突破國際大廠的封鎖,工研院機械所正朝為馬達驅控器尋找新材料著手,但由於這種材料的散熱量有限制,所以一定要水冷,造成整個驅控模組非常大、非常貴,也非常笨重,未來要如何將它縮小,目前正在和最先進的學校做深入的研究。


台灣廠商大有機會


目前機械所已經研發出內阻抗比國際大廠低10%,抗溫從目前的攝氏150度,大幅提升至500度的產品,抗高溫的好處,是不需要再做水冷,可以直接做氣冷。水冷跟氣冷的差別就很大。若是用水冷的話,必須製作非常複雜的水冷系統,才能達到降溫目的,整個機構的體積就會非常大;若是氣冷的話,甚至可以將電源管理系統連同馬達驅控器,直接install在馬達上,形成一個非常輕巧的動力系統。這也是工研院想要提供給產業界的新方向。


此外,針對小型電動車量身打造、直接裝設在輪子上的輪轂馬達與超薄馬達,也是機械所正在努力的目標,這樣一來,就有機會將折疊腳踏車電動化,在LEV上提供輪轂馬達與超薄馬達,帶動小車的發展。


雖然目前國際上已有Tesla Roadster、Mini E、Mitsubishi iMiEV等大功率電動車先後進入量廠,但台灣的廠商,還是大有機會,因為這些車型的年產量都只有零星幾百台,若是年產量不到一萬台,其實就不算是真正的量產;這也是全世界都還在非常努力地角逐「量產電動車」市場的原因,因為真正具決定性影響力的「老大」,還沒有出現。


更重要的是,目前世界各國的電動車產業,均處於起步階段,因此「全球標準」還沒有出現;目前正是台灣電動車產業,積極與國際接軌的關鍵時刻。在諸多國際標準中,美國的UL,是現今的主流標準之一,UL已經跟工研院簽署合作備忘錄,在台灣設有亞洲的實驗基地,現階段專注於發展高功率電池的充放電介面,並將做為日後制定電能安全標準的參考依據。也可以藉此協助台灣的電池廠商,去符合這個主流規範,得以快速進入國際市場。這也是工研院能夠對電動車產業所做的重要貢獻。


不能輸在起跑點


雖然目前台灣的整車產業,還是受限於國際母廠,但是工研院對於台灣發展整車電動車的前景,還是保持樂觀,台灣要切入電動車整車市場,一定要有自主品牌,才有機會。


目前全世界最大的電動車市場,應該會發生在中國,對台灣的關鍵模組廠商來說,機會就很多、很大,像「Power IC」這樣的控制晶片、控制模組、電池芯或電動馬達,在這幾個方面,台灣業者的機會都很大。


台灣汽車產業發展了50年,一直只能侷限在車體與底盤的領域,今天好不容易在電動車方面,有機會具備一點發展優勢,台灣必須傾注所有資源,全力投入,面對汽車工業發展百年以來的首度重新洗牌,台灣絕不能輸在起跑點上。


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