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油电混合车和纯电动车启动出发!
下一世代新能源汽车齐头并进!

【作者: 鍾榮峯】2010年01月14日 星期四

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新能源汽车势在必行!


在高油价及金融风暴影响下,全球汽车制造、车用电子(Automotive Electronics)和汽车零配件产业、以及车后市场(Aftermarket)的生态,都已经产生质上和量上的根本变化。尤其在节能减碳的环保意识下,各类汽车零配件、汽车电子产品的绿能设计,正蔚为风潮。以往大型车重耗油的整车设计,也朝向节能省油、降低二氧化碳排放量等、以及价格平民化的国民型或精致小型车而转变。



过于仰赖石化汽油作为燃料动力的全球汽车产业,在石油能源将迅速枯竭耗尽的隐忧笼罩下,已纷纷积极投入开发下一世代「新能源汽车」和研发新替代能源动力的行列。目前来看,新能源汽车主要以油电混合(Hybrid)、纯电动车(Electric Vehicle)、燃料电池、氢燃料内燃引擎和革新柴油引擎等为技术主轴,此外还有新兴的超级电容(Super Capacitor)充电技术。其中又以油电混合车和纯电动车最备受汽车产业和分析机构所瞩目。



《图一 NISSAN所推出的BEV纯电动车款 》

数据源:Getty Images


根据Global Information统计,预估到2015年时,全球电动车销售量(包括HEV、PHEV、BEV)将超过400万辆,年复合成长率可达26%,占全球汽车市场的4~5%。另外根据Strategy Analysis数据显示,纯电动车(BEV)的大量生产必须等到电池成本降低及发电效能提高时才能落实。预估2014年全球电动车产能可达380万辆。



油电混合和电动车开始上路!


目前油电混合车和电动车可分为不插电油电混合车(Hybrid Electric Vehicle;HEV)、插电式油电混合车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle;PHEV)、以及纯电动车(Battery Electric Vehicle;BEV)这三大类,此外还有南韩自己所开发的液化石油气电混合动力车(Liquefied Petroleum Injected HEV;LPI HEV)。



《表一 油电混合车和纯电动车主要类型与代表车厂一览表 》 - BigPic:599x319

数据源:各公司;制表整理:钟荣峯


油电混合(Hybrid)是以传统汽油搭配电动马达模块的燃料动力技术。由于传统内燃机引擎,在运作时会有很多能量转成热能,机件也会因为摩擦而耗损,Hybrid的电动马达可以回收一部份能量,达到省油降低碳排放量的效果。不过各大车厂设计油电混合引擎转动回收电能的架构不尽相同,例如Toyota和Honda之间的油电回冲模式就不一样。另外以电动马达为动力的纯电动车,在产生动力过程中不会排放废气和微粒,不仅可达到零排放目标,更可有效减少噪音污染,亦能提高能源转换效能、降低能源成本、简化汽车零配件、进一步变革传动系统,堪称是新能源汽车的新宠儿。



品牌车厂积极抢占先机


全球品牌车厂在开发Hybrid车的动作相当积极。Ford已表示将在2010年前推出商用化纯电动(BEV)箱型车和不插电采用锂电池(HEV)的油电混合车。NISSAN也预计在2010年在日本市场冲刺纯电动车,2012年达到大规模量产BEV的目标。德国VW则已与Porsche合作在2010年推出HEV油电混合车;BMW、GM和M-Benz也采取策略结盟共同开发类似车种。南韩的Hyundai-KIA则与LG、SK Energy和SB LiMotive合作研发LPI HEV车款。比亚迪(BYD)的插电式油电混合车(PHEV)也计划在2011年前攻入美国市场;Mitsubishi也积极在美国市场推出锂电池为主的PHEV车款。Chrysler也计划在2010年生产电动车,并规划在2013年将电动车产品扩及至旗下四大品牌。汽车零配件供应Tier 1大厂Bosch的油电混合辅助系统也将会于2010年应用在保时捷和大众汽车。



《图二 Mitsubishi所展示可进入量产阶段的PHEV油电混合车款 》

数据源:Getty Images


可以看得出来,锂铁电池(Li-ion)正是Hybrid和纯电动车动力的核心,因此品牌车厂和Tier 1汽车零配件供应大厂也积极投入开发锂电池技术,欲在新能源供应链中抢先占据制高点。在这里,日本开发锂电池的技术实力和规模无疑是领先全球:NISSAN与NEC便合资成立AESC汽车能源公司,主力开发车用锂电池;Toyota和松下集团合资设立松下电动车能源公司,计划在2012年在美国市场推出纯电动汽车;Mitsubishi和汤浅(GS Yuasa)共同成立日本锂能源公司开发车用锂电池;德国VW也与Sanyo合作开发锂电池。另一方面,汽车零配件供应Tier 1大厂Bosch,则与Samsung的合资公司SB LiMotive合作开发电动车的锂电池技术;SB LiMotive正同时开发锂电池纯电动车和液化石油气电混合动力车(LPI HEV)。英国LOTUS也与美国电动车制造厂ZAP合作开发电动马达模块。



《图三 纯电动车(BEV)充电架构示意图 》

数据源:paultan.org


油电混合车是起头第一步,纯电动车并非唯一目标


值得注意的是,全球品牌车厂以HEV和BEV作为发展主轴,这表示多数品牌车厂把油电混合Hybrid技术当作是新能源汽车起头的第一步,视其为重要的过渡阶段和汽车动力技术。电动车虽然备受瞩目,但并非是新能源汽车发展路径的唯一目标。这部分的认识非常重要。品牌车厂一方面投资开发油电混合车,另一方面也没有暂停或终止其他的新能源车种研发作业。日本Toyota可说是纯电动车的个中翘楚,拥有雄厚的纯电动车产能和领先的锂电池技术,搭配强而有力的市场营销手腕,当然带给欧美车厂不小压力。不过欧洲车厂在开发纯电动车领域的同时,也并没有放弃以往在大卡车领域革新柴油引擎的技术,而将相关技术转移到Hybrid小型车领域;美国车厂也还是持续地研发燃料电池和氢燃料动力车。从车型来看,纯电动车会走向类似 MINI COOPER 的豪华小型电动车类型架构发展;而未来在任何大型运动盛事或者大型博览会活动当中,都会看见包括纯电动车、油电混合、氢燃料动力车争奇斗艳的展示身影。



可以这么说,全球品牌车厂发展新能源汽车的策略,并非已确定把纯电动车当作是新能源汽车的唯一思考点和路径。然而因为无论是Hybrid还是纯电动车,锂电池都是最为关键的核心。因此未来纯电动车是否当家作主一统江湖仍属未定之天,品牌车厂现在就要先积极投入研发锂电池技术,往后才有条件在全球新能源汽车产业重新洗牌布局的过程中,掌握重要的谈判筹码与协商空间。



《图四 位于美国圣荷西(San Jose)的第一座电动车充电点 》

数据源:inhabitat.com


中国新能源汽车产业齐头并进


也因此,中国就是以「新能源汽车」此一多元并行的策略方向,作为研发替代能源汽车动力的主要思维,而不单只是以纯电动车作为主轴;油电混合、纯电动车、氢燃料动力和其他燃料电池能源的新车种研发作业同步进行。同样地,中国的新能源车种也涵盖城市客车、一般商用轿车和各类工具车(洒水车、压缩式垃圾车、吸尘车、高空作业车、电力工程车等)。



目前中国已经规划出长春、天津、上海、武汉、重庆、广州以及深圳这七大新能源汽车研发基地。以此为基础,中国政府科技部连续3年的「十城千辆」示范计划,正在重庆、昆明、大辽、长春、深圳、长沙、武汉、南昌、合肥、杭州、上海、济南、北京等13座重点城市,推展新能源汽车试点作业,配合车厂则包括长安、一汽、比亚迪、哈飞、东风、安源客车、奇瑞、上海汽车、中通客车和北汽福田。2010年上海世博会就会是新能源汽车百花齐放的表演舞台。根据中国汽车工业发展规划,估计到2010年中国电动汽车保有量,将占中国汽车保有量的5%~10%,电动汽车年产量可达150万辆以上,中国也希望5年内新能源汽车产量占整体中国汽车产量的10%。



《表二 目前中国电动车产业链及代表厂商一览表 》 - BigPic:599x213

数据源:各公司;制表整理:钟荣峯


需要注意的是,中国现在唯一能掌握车用磷酸铁锂电池组规模化生产技术的企业就是比亚迪(BYD)。另一方面,目前在开发油电混合和纯电动汽车中所需要的锂电池技术,则包括比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等整车车厂。而在开发镍氢电池的车厂则包括长安汽车、奇瑞、一汽、通用君悦等品牌车厂。换言之,整车车厂在扮演着中国新能源汽车战略发展的关键角色。



台湾电动车零配件供应链角色渐趋完备


至于台湾政府部门在政策和预算上则是集中火力全力扶持发展纯电动车产业,由于台湾在整车车厂的结构上较为薄弱,目前纯电动车车厂只有裕隆旗下的华创车电及纳智捷品牌独撑大局,因此台湾纯电动车产业主要是以供应电动马达和电池零配件的角色为主。也因此台湾相关零配件厂商必须敏锐地顺应全球品牌车厂的发展脉动,在全球不同品牌车厂之间,找寻紧密合作的契机。例如富田、公准和致茂便提供美国Tesla纯电动车包括电动马达、动力系统零配件、电池控制板、马达驱动器等机电组件和电子电控检测系统;能元则供应BMW纯电动车的锂电池芯组,并与电动车先驱ACP(AC Propulsion)和Ford合作锂电池;必翔电能也从加拿大厂商取得在磷酸铁锂电池正极材料的授权,为法国车厂提供锂电池产品。



这也是为什么沸沸扬扬的ECFA议题,对于台湾汽车零配件厂商来说那么举足轻重。因为无论是对于以石化汽油燃料的传统汽车、还是未来纯电动车零配件供应链角色的发展性来说,藉由ECFA这个桥梁,台湾厂商才有机会与中国品牌车厂合作,建立新的汽车零配件供应链,进而打入中国整车制造市场。



但中国的整车车厂是否真能如预期地敞开大门让台厂在其势力范围内竞逐,也不能天真地看待之;在期待ECFA效应之时,台厂更应该继续保有作为供应全球国际车厂纯电动车零配件的关键地位与实力。




《表三 台湾纯电动车零配件供应链发展项目与代表厂商一览表 》


数据源:各公司;制表整理:钟荣峯




纯电动车迈向商业化之路仍漫长


尽管纯电动车备受期待,但必须面对的事实是,纯电动车在电池技术、市场规模、量产能力和整车价格成本等方面,都还不够成熟,也还没有大规模量产进入商业化阶段的条件。



《图五 位于英国伦敦街头的油电混合车充电试点 》

数据源: Getty Images


首先电动车电池的容量密度(energy density)效能还要进一步提升,充电速度需更快,电池价格也必须满足市场需求,此外相关外部配套诸如充电站基础建设建制也不够完备,还无法支撑电动车应用时的便利性。电池的发电效能还有进步空间,电动车的电池组合成本也过于昂贵,是局限电动车量产商品化的最大关键。再者,纯电动车的锂电池本身就有污染的问题,如何降低电池会带来的环保回收负荷,以及会不会导致更为严重的环境污染,也必须正视面对。另外,纯电动车超过10万美金的售价还是过高,锂电池目前充电一次最快3.5小时,续航力虽可达400公里,但应继续提高续航力,整体价格降到5万美金以下的纯电动车,或许才有办法被消费者所接受,商业化的阶段才能真正来临。



台湾应掌握新能源汽车齐头并进趋势 周全考虑纯电动车政策


省油减碳的新能源汽车及其相关能源动力技术,正成为下一个世代汽车产业的发展重点。Hybrid油电混合车或许是过渡阶段性的产品,但却也是值得期待、亦是起头第一步的重要替代方案。纯电动车只是未来新能源汽车发展目标的其中一个选项,而不是唯一。未来10年的趋势应该是,品牌车厂一方面改良既有汽油和柴油内燃机引擎的耗油与碳排放量,提升柴油引擎动力效能,一方面齐头并行开发油电混合、氢燃料动力、燃料电池和纯电动车的各类新能源汽车。纯电动车的产能会慢慢起来,但还不足以形成气候。



除了台湾之外,全球主要国家及国际品牌车厂,莫不是以同步发展各类新能源汽车,作为下一世代汽车产业的核心策略。在这个十字路口,台湾政府则已选择朝向开发纯电动车和锂电池的目标迈进,相关零配件供应厂商也已经渐趋完备。不过提早在其他新能源汽车的开发进程上做出决定,这究竟是好是坏,其实也无法妄下论断。正因为如此而同样地,纯电动车的发展前景还存有许多模糊空间。台湾政府部门在推动相关政策上,其实应该更为周全考虑电动车的利弊得失,应避免并摆脱跟随特定车厂炒作营销纯电动车的观点和迷思,掌握全球新能源汽车齐头并进的发展趋势,通盘考虑下一世代真正符合台湾在地环保绿能条件的汽车产业模型,或许才是上上之策。



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