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PHEV可望取代HEV 建设充电站成当务之急

作者:时间:2010-04-02来源:电子工业报收藏

  当务之急 解决电池与充电问题

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/107596.htm

  受油价飚涨、环保意识抬头等因素影响,虽已成为许多汽车大厂重点发展的方向,但由于不同的背景及技术专长,同样是,在技术上却有很多的差别,加上各国规定及补助的政策不同,也影响各车厂在推动销售策略上的不同。

  市场先驱

  所谓的电动车(EV,Electric Vehicles ),其实还可以细分为油电混合车(,Hybrid Electric Vehicles )、插电式油电混合车(P,Plug-in Hybrid Electric Vehicle)及纯电动车(BEV,Battery Electric Vehicles)等三大类。

  目前电动车市场的主流,最有代表性的车款就是丰田(TOYOTA)在1997年推出的Prius(2009年已推出第三代)。全球市占率超过8成,不但已成维电动车的代名词,更成为其他有意跨入电动车市场的厂商眼中最大的假想敌。

  的运作原理主要是以电力驱动车辆,同时搭配汽油或柴油传统引擎。在车辆处于滑行或低速状态时(一般为40公里/小时以下),车辆完全是以电力驱动,但在加速或爬坡的行驶状态时,车内电脑会自动启动传统引擎,提供额外动力以维持车辆续航力。

  HEV成功的关键在于电池电压下降时,车内电脑会启动传统引擎,并且对电池进行充电。而且刹车时,马达也会自动将摩擦的热能转换成电力储存在电池中,虽然无法达到「零排放」的要求,但车主完全不需烦恼充电问题,油耗表现相对于传统汽车又好上许多,而需要高速效能时,车主也可手动切换至传统引擎,实用性完全不输传统汽车。

  HEV主要是以北美、西欧、日本三大市场为重心。主力厂商为丰田及本田(Honda),其他还有北美三大车厂、日产(Nissan)、法国标致(Peugeot)、中国大陆比亚迪等。

  HEV在2005年的全球销售量仅38万辆左右,但到了2007年已达51万辆,市占率约1.1%。其中在美国的总销售达35.2万辆,占全球车辆总销售的70%,是全球汽车销售数量最高的国家,在其中更有高达97%是来自TOYOTA。而2008年的HEV全球销售市场,仍以美国占62%最高,其他依次为日本18%,加拿大4%,英国4%,荷兰2%。

  可望取代HEV

  的运作原理与HEV相同,但所配备的电池容量更大,因此光靠电池可以行驶更远的距离,不但可以节省更多燃油,温室气体排放量也更低。至于电池的电力回充方式,除了以引擎进行充电之外,也可以家用的外接电源充电,已被视为取代HEV的下一代油电混合车。

  目前的续航力约在20至60英里(32.2至96.6公里),乘载的马达约为50至80千瓦,使用的电池容量则视车辆续航力而定,约为6至20千瓦小时不等。

  根据通用汽车公布的资料,旗下PHEV车款中的Chevy Volt,每公升汽油可行驶约21公里,与2007年美国轿车平均值相比,每公升汽油可行驶的距离,足足增加了64%(依照CAFE计算的平均值为每公升12.8公里)。

  以一年行驶两万公里,每公升汽油新台币30元计算,每年仅油费就可节省将近新台币2万元,该引擎除可使用汽油外,还可使用85燃油与生物燃料,预计于2010年量产上市。

  但也因为PHEV对电池的效能要求,远比HEV来得高,即使是在TOYOTA Prius上有过杰出表现的镍氢电池,由于存在记忆效应而导致使用寿命短,以及制造成本居高不下等问题,目前也已有逐渐被取代的趋势,其中,又以磷酸鋰电池是最被看好的产品。

  中央大学化学工程与材料工程系费定国指出,目前适用于发展电动车的锂电池阴极材料主要有3种:锰酸锂(LiMn2O4),镍鈷锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2),与磷酸亚铁锂(LiFePO4)。其中以磷酸亚铁鋰属绿色能源材料,最具应用潜力,因它具有放电功率大、循环寿命长、使用安全佳、充电时间短、原料成本低等优点,非常符合车用电池的要求。

  但他也指出,磷酸亚铁锂的电子导电度差、粉体振实密度低、锂离子扩散慢与量产批次再现性低等问题,造成量产困难,也让成本居高不下,导致应用在电动车上会造成销售上的困难。

  ▲ 油电混合车主要以北美、西欧、日本三大市场为重心。目前,主力厂商为丰田、本田、日产、标致、比亚迪等。

  BEV欧洲市场发展机会大

  BEV的起步最晚,而且与一样要面对锂电池成本过高的问题。且由于北美市场已经HEV是的天下,未来也可能是由PHEV接手,因此BEV未来的发展重点,应该会是以中国大陆、印度或欧洲市场为主。

  工研院IEK的研究报告也指出,相对于美国,欧洲人对于可达到「零排放」要求的BEV接受度较高,许多车厂在欧洲地区推电动车时,通常也直接以BEV为主力行销车系。

  根据Frost & Sullivan的统计,2008年欧洲纯电动车销售量总数为2,565辆,仅占整体汽车销售量非常小的比例。主因在于许多大厂都是在2009年才推出BEV,如雷诺日产(Renault-Nissan)在2009年8月才发布纯电动车Leaf,售价1.5万美元(约新台币50万元),预计2010年下半年会在美、日、欧上市。同样是在2009年6月才推出电动迷你车I MiEV的三菱汽车,售价4.7万美元(约新台币156万元),最快也是在2010年才会量产。

  因此,目前主导BEV欧洲市场的车厂多半以小厂为主,如印度制造商,年销售量大约1,400辆;挪威公司则销售了约500辆。可能要等包括福斯(VW)、BMW等大厂也投入的量产阵容,欧洲市场才会有比较明显的变化。

  不过,由于欧洲各国不但在降低环境污染的要求远较其他地区高,在交通政策上面,也对电动车较友善。英国自2003年开征的交通拥挤税(Congestion Tax ),电动车不但免缴,且也不用缴路边停车费,可望增加消费者购车意愿,让英国成为目前欧洲最大的电动车市场,约占总销售量的87%。

  Frost & Sullivan预估,欧洲市场年销售量到2015年时可望成长至27万辆。其中,Renault-Nissan预估销售数量达8万辆,其他依序为法国汽车制造商宝狮雪铁龙集团(PSA)的1万9,000辆、VW的1万2,000辆等,主力销售区域则是以斯堪地那维亚半岛、英国、西班牙、意大利,以及法国为主。

  ▲ 不管是PHEV或BEV,都面临充电站等充电基础设施建设不足问题,各国政府及相关企业都正努力克服。

  充电站建设 需加快脚步

  不管是PHEV或BEV,其实还面临充电站等充电基础设施建设不足的问题,目前各国政府及相关企业,都正在努力克服相关问题。如美国 Better Place与以色列、丹麦及日本等国政府合作,正在积极准备建设电动汽车用充电基础设施。在以色列就预定建设50万座充电站,日产、三菱等汽车厂商也与地方政府合作,一起着手准备建设充电基础设施。

  日产汽车常务董事篠原稔指出,根据各国车主的日平均行驶距离调查结果显示,几乎全部不超过200公里。即使是平均行驶距离较远的美国和中国大陆,80%的车主也不超过100公里。而且许多车主的充电地点为家庭或办公室,这些地方都可才用时间较长的普通充电方式,因此设立充电站的目标,必须能满足车主在短时间内快速充电的要求。

  除了增加充电站外,充电时间和充电方式也都备受关注,如能否运用IT技术,在车载导航仪上显示可行驶距离、附近的充电站位置,以及塞车情况等资讯,可让车主更能放心驾驶电动车,而舍弃传统使用电缆充电的非接触充电系统,也备受期待。

  非接触充电系统技术一旦成熟,未来的电动车可以在通过收费站、护栏或其他交通设施时,就会视需要自动充电,相信更有助于电动车的推广,虽然非接触充电系统技术目前尚未成熟,但只要电动车数量持续成长,类似需求必然涌现,可望加速技术研发的脚步。

  严格说起来,HEV因为仍相当依赖汽柴油引擎来驱动车辆,电池只是扮演辅助角色,因此各国如果持续调高二氧化碳排放标准,未来的发展势必会遭遇瓶颈。日产汽车常务董事篠原稔就指出,仅仅改进汽油引擎或靠混合动力,很难实现二氧化碳长期减排的目标,电动车已是无法回避的解决方案。

  但不管是PHEV或BEV,最主要面对的问题,就是电池及充电的问题。但博世(Bosch)专务董事押泽秀和指出,目前多数用户希望一次充电行驶距离能够达到200公里以上,只要这一目标能在2020年之前得以实现,电动车市场「也许就能开花结果」。



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