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探尋「電動車時代」的未來贏家

2009.12.23  作者:CARNEWS  

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2009年底特律車展還是日內瓦車展,一款又一款的電動車型成為媒體的目光焦點。一時之間許多人有了「明天就是電動車時代」的幻覺。電動車不但是未來汽車產業的希望所冀,更是亞洲業者的眼中的巨大商機。我們將帶你尋找哪些廠商是「電動車革命」之中鋰電池、高效能馬達等核心零組件的真正贏家?

文/Scirocco Pilota

從全球競爭格局來看,新興國家將資源投注於電動車型的研發,可突破歐日美車廠過去近百年在內然機引擎系統積累的技術壁壘,進而站在同一個起跑點展開競爭

 從去年巴黎汽車展開始,為數不少的大型汽車製造商展出新一代電動概念車。包括Nissan、Mitsubishi、Subaru、Smart以及車身製造商Heuliez都帶來了令人期待的產品。儘管電動車在幾年之內不會成為主流,其支持者都相信它們會最終會未來汽車市場的主力。從全球競爭格局來看,新興國家將資源投注於電動車型的研發,可突破歐日美車廠過去近百年在內然機引擎系統積累的技術壁壘,進而站在同一個起跑點展開競爭。電池動力技術對各種新材料的需求,更是台灣業者不可錯過的發展機遇:混合動力汽車涉及的材料主要包括各種形式的正極鋰、負極、電解液、隔膜、再向上追溯包括碳酸鋰、六氟磷酸鋰、和電池、電動馬達所需的稀土金屬。

不只是海外汽車巨頭,台灣企業也對「電動車」的大趨勢躍躍欲試。

 

車輛內所需材料

重量
電池正極內磷酸鐵鋰
92公斤
電池內碳酸鋰
27公斤
電池內負極石墨
23公斤
電池內電解液
20公斤
電池內六氟磷酸鋰
2.3公斤
電池內隔膜
375平方公尺
電動馬達內部稀土系永磁材料
3公斤
電動馬達內稀土金屬釹
1公斤
一輛續航距離100公里的PHEV插電式混合動力車所需材料

稀土永磁電動馬達成為主流

我們先以已經問市近10年的Hybrid混合動力車做為例子。相較於傳統的汽油引擎動力系統,混合動力系統的構成與控制功能複雜許多。混合動力系統涵蓋創新差速齒輪式的動力分配裝置、系統能量管理、電源管理、傳動系統、剎車能量回充及高效能一體式馬達/發電機等技術,可說與傳統動力車型相差甚大。
 
不論是Hybrid混合動力或純電池動力車型,高性能馬達都是系統核心零組件,馬達內的稀土永磁材料更可在這個「電動革命」中迎接一波黃金週期。相較於石化燃料引擎的工作效率(55%),馬達的工作效率可達85%至96%,這就是電動車型耗能極低的關鍵所在。有刷與無刷馬達在電動車應用的熟優熟劣一直處於爭論之中,但無刷馬達的動力輸出更大、噪音更低、壽命更長、維修需求較低,其主要缺點:無刷馬達對控制器的成本要求更高可望因規模化經濟而解決。無刷馬達的大功率輸出特性使得電動車用馬達由無刷轉變至有刷的大趨勢不會改變。

裕隆集團最新汽車品牌Luxgen展現裕隆集團打造台灣自主品牌的決心與企圖;未來除了推出汽油引擎車款外,Luxgen亦將發展電動車計劃,視為未來的成長引擎

 

電動馬達發展將朝向大功率、小型輕量化、高效率、模塊簡單化的目標,由於稀土永磁馬達具備輕量、高效率等特性,目前在Hybrid混合動力車領域領先的日系車廠包括豐田(Prius、Camry、Lexus)、三菱(i-MEV)、富士重工(Rle)、本田(Civic, Insight)等車廠都不約而同選擇稀土永磁電動馬達。

台灣廠商不缺席

鋰離子電池正極材料的價格與原料金屬的價格行情一致,目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰(LiFePO4)材料作電池正極的鋰離子電池,原因在於鐵砂的價格大大低於其他稀有金屬。1996年日本NTT首次披露以鹼金屬橄欖石結構做為鋰電池正極材料,隔年美國德州大學的John. B. Goodenough教授也發表了磷酸鐵鋰(LiFePO4)橄欖石結構的創新。只是當時沒有多少人能夠料到,這看起來一點都不起眼的白色粉體材料將會成為下個世紀汽車產業的希望所冀。

包括GM在內的許多國際車廠最近12個月來頻頻發佈電池動力車型

 

磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池的4-5倍,還有高於鋰電池8-10倍的高放電功率(可瞬間產生大電流),加上同樣能量密度下的整體重量較鋰電池減少30-50%等特性,讓它被視為最合適需要大扭力的電動車輛所使用的二次電池技術。由於鋰鐵電池技術關係著整個汽車產業的未來,各國專利局對此處理的態度異常審慎:2008年12月9日歐洲專利局(EPO)裁決撤銷了授予德州大學對LiMPO4的歐洲專利擁有權,也裁決撤銷了德州大學Goodenough等人在歐洲的專利,這項項判決等於消除電動汽車電池的關鍵材料在歐洲侵權的任何風險。

 

 不只是海外汽車巨頭,台灣企業也對「電動車」的大趨勢躍躍欲試。裕隆集團最新汽車品牌Luxgen展現裕隆集團打造台灣自主品牌的決心與企圖。未來除了推出汽油引擎車款外,Luxgen亦將發展電動車計劃視為未來的成長引擎,並計畫與AC Propulsion合作研發電動車關鍵零組件。另一方面,經營之神王永慶創立的台塑集團也於2008年透過入股長園科技公司取得新世代電池的關鍵技術,計畫在台化彰化廠將撥出十二萬坪土地研發並生產電動車電池,資本額三億五千萬元的台塑長園能源科技,對於總資產達兩兆元的台塑集團來說,可說只是微不足道的小公司,但這家成立不到一年的公司,未來主攻電動車所需的鋰鐵電池,預料這將是台塑再度重返汽車市場的試金石,更可能是台塑集團下一個千億元產值的新事業。

在「電動化」的革命中,傳統車廠不願意缺席。

 除此之外,包括為數眾多的鋰電池組裝公司,以及在台灣掛牌上市、有豐富電動代步車製造經驗的必翔實業(1729.TT)都積極切入。高漲不歇的石油價格與對全球環境變遷的負面影響使得全球消費者重新審思採用傳統引擎車輛,然而人類對「移動」的需求並沒有改變或消失。台灣廠商若能善用自己的趨勢切入,必將成為這波「電動車革命」的大贏家。

電池動力系統涵蓋創新差速齒輪式的動力分配裝置、系統能量管理、電源管理、傳動系統、剎車能量回充及高效能一體式馬達/發電機等技術,可說與傳統動力車型相差甚大
鋰離子電池正極材料的價格與原料金屬的價格行情一致,目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰(LiFePO4)材料作電池正極的鋰離子電池,原因在於鐵砂的價格大大低於其他稀有金屬

 

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