知識文章

過渡產品還是續航良藥 油電混合動力車發展概況

2019 / 10 / 17

車輛中心 產業發展處 朱峻賢

現今電動車市場雖正活躍熱絡,也有相當多款電動車可供消費者挑選,但其難以壓低的成本、充電時間、續航力等問題,再加上基礎設施的限制,讓現階段電動車的普及化仍有相當進步空間。有鑒於此,各大車廠仍以節能減碳為目標,紛紛推出相較於傳統燃油車還要省能源的車型-油電混合動力車,受到不少消費者的青睞,卻也有不少的質疑,認為油電混合動力車僅是燃油車邁向純電動車的過渡產品,不過,其本身挾帶的優勢卻是值得我們一探究竟。

油電混合車銷售逐年攀升,2030年預估將達全球總銷量4成
油電混合動力車創始於1901年,為Porsche創辦人Dr.Ferdinand Porsche所設計出的「Lohner-Porsche Mixte Hybrid」,而1997年TOYOTA更是開發及量產旗下第一代油電混合動力車(Hybrid Electric Vehicle ,HEV),也就是為人熟知的Prius車款;經過時代的推演讓更多車廠投入油電混合動力車的開發,根據國際LMC Automotive機構指出,目前油電混合動力車約占全球汽車銷量的3%(2018年約280萬輛),高於純電動車的1.5%(2018年約140萬輛),而英國IHS Markit機構預測混合動力車(包含HEV及PHEV)的銷售,受到全球汽車排放趨於嚴苛的條件影響,2030年將大幅成長達到全球汽車銷量的42%(圖1),與傳統燃油車呈現幾近持平的狀態。

圖1. 燃油車、油電混合動力車及純電動車市場預測
註:ICE為燃油車、HEV為混合動力車、PHEV為插電式混合動力車、EV為純電動車,2019後為預測值
資料來源:IHS Markit、Marklines

日系油電技術純熟,歐系車廠不甘示弱
全球油電混合動力車的布局下以豐田集團最為全面,集團下的車款相當齊全,如Prius系列、RAV4 Hybrid、NX Hybrid及RX Hybrid等,占全球油電混合動力車輛銷售逾5成以上的市場,日系車廠除了TOYOTA之外還有NISSAN及HONDA等大廠投入。
相較之下,歐系車廠雖然起步較慢,但在全球對於環保的重視及排放的要求下,Audi、Mercedes-Benz、BMW、Porsche及Volkswagen等五家車廠共同制定「LV148」標準,不同於日系車300-500V的高電壓,朝12V與48V電壓共存的輕油電系統邁進,歐系車廠也擬將此套系統運用在更多車款上,再加上插電式混合動力車款,屆時讓消費者有更多元化的購車選擇(圖2)。

圖2. 油電混合動力車款
圖片來源:TOYOTA、LEXUS、HONDA、NISSAN、MITSUBISHI、AUDI、M-BENZ、BMW,車輛中心整理

車廠使出渾身解數,產品特色各有千秋
豐田集團的Prius油電系列在全球可謂油電混合動力車的代表性車款,其低速可靠純電行駛、中高速可以電力減輕燃油系統負擔的模式,讓油耗表現高達39km/L,但也因此多數油電相關專利幾乎都被豐田集團獨攬,他廠欲踏入開發門檻顯得相當高,但近期豐田集團將旗下2.3萬項油電混合動力車專利無償開放,就是為讓更多車廠投入油電混合動力車的開發。

不過向來獨霸日本市場的豐田集團Aqua(台灣為Prius C)也受到新起之秀的挑戰,那就是日產集團的Note,不同於Prius系列的油電系統,Note的引擎僅為發電機功能,始終維持最佳的燃油效率,行駛的部分則是全靠馬達來驅動(圖3),油耗表現達37.5km/L,這樣的配置讓Note在2018年的日本市場擠下長年佔據冠軍寶座的Aqua稱霸日本車壇,也讓日產決定將此e-POWER動力配置於更多車款來布局全球市場。

圖3. 電動與油電混合動力系統差異
圖片來源:7car

對比日系車廠,歐系車廠推出的48V輕油電系統,主打比一般油電系統更低成本,主要在於不更動行之有年的12V系統,另增加48V系統(圖4),此舉減少對於汽車零組件供應商的衝擊;48V油電系統主要構成為較大容量的電池組及輔助動力用的馬達,因發動機通常在低速時所耗費的燃油較多,此一系統可減輕發動機的負擔及改善低速扭力不足的頓挫感,也能提供車載電器足夠的電能,而行駛中產生的多餘能量也能進行回收利用,綜合以上達到節能減碳的效果。

圖4. 48V輕油電系統配置
圖片來源:IDTechEx

純電動車仍待發展,油電混合動力車掌握一席之地
車輛全面電動化為零排放的終極目標,但現階段仍有相當多問題需要克服,就像油電混合動力車,縱使身為最大生產廠的豐田集團,也努力了20年才讓油電混合動力車達到今日成果,故純電動車的普及勢必還需要更長的時間。

油電混合動力車的優勢在於技術相對成熟,除了插電式油電混合動力車為了增加純電行駛里程而充電,大多數利用的是多餘的動力回收或者最佳的燃油效率生成電力;如此作法下,高成本、充電站與續航力的問題就可迎刃而解,另一個優勢是使用者無需變更用車習慣便能達到節能減碳,加油站的基礎設施也無須變動,一併解決了純電動車、燃油車的各項問題。所以,油電混合動力車是過渡產品還是最佳能源解決方案,未來或許透過市場的銷售反應可以解答一切。

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