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環保節能車關鍵車電發展分析
  • 發布年度:2011
  • 主要類別:車輛產業調查與分析
  • 次要類別:電子報
  • 車輛研究測試中心 國際合作部 / 黃樑傑 整理

    在全球嚴苛的排放法規訂定標準驅動下,環保節能車篤定已是車輛產業新主流。美國要求車廠將汽車燃油效率2025年達到54.5mpg(23.2km/l),才得以在美國販售。對於引擎車而言,54.5mpg是相當難以達到的標準,根據美國國家環境保護局(EPA)資料顯示,全球最暢銷油電混合車Toyota Prius油耗效率僅達51mpg,尚無法達到該標準。

    因此,車廠勢必得加速發展環保節能車輛,趕在2025年推出符合標準的車款,這將使得各種節能車電廣泛應用於車輛,帶動節能車電商機快速成長。為了瞭解車輛走向環保節能所帶來的車電商機,本文歸納出目前國際車廠在環保節能車輛的發展方向(圖一),並蒐集市面上暢銷環保節能車款所搭載的車電科技彙整(圖二),主要將環保節能車款分成三個分類,混合動力車、插電式混合動力車與純電動車,樣本車款有GM volt、Toyota prius與Nissan leaf等九款,用以探討環保節能車關鍵車電的龐大商機。 

    資訊來源:車輛中心整理
    一:環保節能車輛發展方向
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    圖二:三種環保節能車型所搭載的車電科技彙整

    由於混合動力車、插電式混合動力車與純電動車三種環保節能車型的車輛特性與關鍵技術迥異,關鍵零件也都有所不同。馬達、電池、煞車回充與節能輔助系統是各車型共同關鍵零件,另外各車型也因其特性衍生出各自的關鍵零件。

    共同關鍵零件發展分析
    1.馬達
    馬達在三種環保節能車型中所扮演的角色差異相當大,直流馬達由於功率較低,僅適用於混合動力車,作為車輛起步/低速運輔時所需;永磁無刷馬達由於功率已符合一般車輛性能所需,加上省電效果較佳,因此受到純電動車廣泛採用,如Nissan leaf與Mitsubishi i-miEV等小型電動車,都是採用永磁馬達;感應馬達則由於功率較大,適用高性能與豪華型的環保節能車。
     

    資訊來源:車輛中心整理
    圖三:電動車馬達形式與功率分布圖

    2.電池
    油電混合車為車款電池設計著重於高功率密度發展,以提高起步效率,但對於電池容量要求較低;插電式混合動力車所用電池相對混合動力車而言,有著較高能量密度,與朝向高功率密度輸出發展之趨勢,電池設計容量僅約12kWh,僅滿足一般民眾上下班使用;純電動車電池則著重於高能量密度技術的突破,以延長續航距離,目前電池容量設計都在24kWh以上。

    資訊來源:車輛中心整理
    圖四:電動車電池發展趨勢

    3.煞車回充
    煞車回充系統可有效提升環保節能車燃油效率,主要可分為兩種類型:電能式與飛輪式。電能式由於零件結構裝載於環保節能車上較為輕易便捷,因此電能式回充系統是目前主流;飛輪式動能系統由於機構件設計較為複雜,仍停留在試驗階段。

    表一:剎車回充系統比較
    資訊來源:車輛中心整理

    4.駕駛輔助管理系統
    僅管車輛已經裝載許多節能科技,但往往可能因駕駛人駕駛習慣不佳,導致節能車電無法有效發揮,但若要駕駛人戰戰競競保持良好駕駛習慣,對於駕駛人的要求也是過於嚴苛。有鑑於此,本田與豐田都已經開發節能駕駛輔助系統,利用監控設備支援駕駛人發揮節能駕駛。

    資訊來源:本田技研工業
    圖五:Honda eco-guide節能導引系統

    差異化關鍵車電零件發展分析
    除了上述關鍵零件之外,各種環保節能車型也因動力系統與車輛性能不一,各自搭載相符合的車電產品,以提升能源效率。混合動力車大都有搭載怠速停止系統與動力切換系統,讓混合動力車在動力與油耗之間取得平衡;插電式混合動力車搭載發電機,作為延長行駛里程之用;電動車搭載智慧空調與電源管理系統,以確保能源效率最大化。

    表二:各種車型差異性關鍵車電分析
    資訊來源:車輛中心整理

    小結
    美國對車輛油耗效率訂出2025年達到54.5mpg的嚴苛標準,預計在2011-2025年,車輛電氣化程度將逐步增加,帶動節能車電商機迅速攀升。預計在2025年,美國市面上將只有小型節能車與大型商用車是引擎動力,其他強調性能或是豪華取向的車款,都將使用更為環保節能的動力來源,依照現有數據估計,2025年美國環保節能車市場比例將逾65%。
    其中,環保節能車多元化發展,混合動力車、插電式混合動力車與純電動車各有市場需求存在,因此共同關鍵零件將是兵家並爭之地,國內廠商深耕馬達與電池技術,相關零件供應鏈完整,且多有供貨給國際車廠實績,未來不管是何種車型出線,台灣早已奪得市場先機。