挺進中國大陸電動車市場 台電池廠強打鋰電池技術
隨著經濟部推行的兩岸電動車(EV)產業搭橋計畫如火如荼展開，台灣業者可望取得中國大陸境內試點運行補貼，從而增加與當地或國際廠商角力的勝算。尤其台灣電池廠在鋰電池材料安全技術和電池管理系統(BMS)設計迭有突破下，更可望在中國大陸電動車供應鏈搶灘成功。
事實上，多家台灣業者已登「陸」發展，未來亦可望藉工研院材化所，以及車輛研究測試中心(ARTC)的技術支援，持續擴大市場滲透率；甚至在建立品牌知名度後，亦能大舉搶攻歐美、日本車廠訂單。惟現階段國際大廠也競相逐鹿中國大陸電動車商機，台灣業者務須發揮半導體技術優勢，方能在此一戰局中站穩陣腳。
工研院專利助攻 台電池廠衝刺大陸EV市場
工研院材化所專為車用鋰電池開發的REDDEX隔熱材料，以及BMS專利均將於2012～2013年陸續技轉，有助台廠克服電池組安全問題，並縮減成本，從而以高性價比優勢吸引中國大陸電動車業者青睞。
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| 圖1 工研院材化所儲能材料及技術研究組長潘金平認為，台灣電池製造商具備鋰三元系材料技術優勢，是打進中國大陸市場的一大利器。 |
工研院材化所儲能材料及技術研究組長潘金平(圖1)表示，台灣電池廠要搶進中國大陸電動車市場，除要善用既有的鋰三元系正極材料技術優勢外，還須注意安全及成本兩大關鍵；而此兩項指標呈反比關係，當電池材料及BMS設計安全性提高時，方可降低鋰電池組整體成本，讓電動車價位更趨近市場甜蜜點。
有鑑於此，材化所正積極研發車用鋰電池外部隔熱材料–REDDEX，以及BMS設計專利，協助台廠樹立高性價比競爭優勢。潘金平指出，電動車起火意外發生時，因鋰電池能量持續釋放，故不易撲滅且會拉長燃燒時間，而REDDEX塗料可在電池組外部隔絕火勢，嚴防損害擴大。另外，該材料擁有軟、薄特性，對電池重量及維護拆卸影響不大，更不會產生有毒氣體；惟要符合車規仍須一段時間優化，預期1年後才能技轉。
至於BMS設計方面，工研院已可透過精確掌握電池芯的電化學行為，為電動車充放電安全嚴密把關。潘金平強調，BMS約占鋰電池組30%的成本，且對安全及使用壽命影響甚鉅；而導入材化所完善的電路設計及精準的控制邏輯演算法，將能縮減硬體開發成本，並針對每次充放電行為進行智慧型偵測、管理及校正。目前相關專利已於各國陸續通過，最快將在今年技轉。
潘金平也透露，材化所正與國內專攻BMS的統達能源密切合作，合力研製可因應電池老化及突發狀況，彈性調整管理行為的智慧型BMS，從而完整發揮電池電力並延長使用壽命。
潘金平認為，兩岸經濟合作架構協議(ECFA)中已將電動車產業納入共同發展項目，將有助台灣業者拓展中國大陸市場。未來，工研院將全力促成兩岸接軌，除協助台廠取得中國大陸電動車相關認證、爭取試點運行補貼外，亦將為台灣業者發聲，進一步與中國大陸業者擬定兩岸共同的鋰電池、整車設計標準，加速產品開發時程。
此外，材化所成功研發的奈米結構分子級寡聚物材料(STOBA)材料，則可紓解電池組內部短路問題，與BMS相輔相成，在安全品質大幅躍進下，放寬電動車充放電範圍限制，以達到趨近汽油車的行駛里程，刺激消費者購買意願。包括能元、有量、興能與精極等電池業者，已相繼在去年底至今年初導入電池芯商用量產，其中，有量已鎖定兩岸公務電動車商機，全力搶攻。
升級電池芯安全品質 有量先打EV利基市場
隨著有量搭載STOBA技術的鋰三元系電池芯導入量產，不僅大幅提升電動車鋰電池組品質，亦有助縮減相關安全零組件導入數量，可望吸引台灣及中國大陸以低成本、高安全性考量為首的公務及工程用電動車市場青睞。
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| 圖2 有量科技執行長暨技術長程敬義預估，鋰電池正負極材料的能量密度在未來3年可望大增70～100%，為電動車發展挹注強大動能。 |
有量科技執行長暨技術長程敬義(圖2)表示，在節能減碳風潮驅使下，各國電動車研發計畫正如火如荼展開，刺激鋰電池芯需求高漲。然而，不同於大部分鋰電池廠積極爭取車廠一級(Tier 1)供應商的大單，有量為避免擴大產能風險，係專注公務及工程用電動車的利基市場，並傾向僅供應電池芯為主，進一步與接獲公家機關電動車採購案的整車廠合作組裝電池組，以穩紮穩打策略逐步擴大品牌知名度。
在STOBA材料技術應援下，有量生產的鋰三元系電池芯已臻至高安全性水準，並能快速因應電池組最難預防的內部短路問題。程敬義透露，有量於2011年底跨越STOBA鋰三元系電池芯量產瓶頸，並於今年初開始大量出貨，現已銷往全球市場。其中，中國大陸因缺乏鋰三元系材料技術，更是有量布局的重點，目前也與當地業者洽談合作計畫。
程敬義強調，由於中國大陸的車用鋰電池正極材料技術，仍停留在磷酸鋰鐵階段，因能量密度低而須增加電池模組串並聯數量，導致車體過重加劇耗電的惡性循環；所以，不少大陸電池模組廠遂開始關注鋰三元系電池芯，以提高電池組能量密度，並減輕車重，拉長續航力。
然而，鋰三元系材料雖能增加能量密度，但伴隨而來的即是更高難度的電池安全管理問題。程敬義認為，搭載STOBA材料技術即能有效克服安全疑慮，其在電池芯外圍塗上一層奈米薄膜，當感知到電池組因內部短路造成溫度驟增時，STOBA材料隨即開始作用並形成高電阻，防止電池過充或過放後損壞。在電池芯源頭做好良善安全保障，還可減輕後端BMS的研發負擔。
據了解，有量電池芯月產能為300萬安時(Ah)，僅能供應約五十台電動車電池組需求，在產能優勢不及日、韓國際大廠之下，勢必要轉攻利基市場，才能站穩陣腳。程敬義不諱言，對中小型業者而言，Tier 1需求商機看得到，但不見得吃得到；所以，有量目標不在搶奪大量電池組訂單，而是發揮既有產能價值，並戮力提升電池芯安全性，從而提高市場命中率。現則鎖定全球特定用途電動車供應鏈，在兩岸地區的合作計畫也陸續開展。
程敬義補充說明，由於新車款開發動輒歷時3～5年，除先期投入成本可觀，產品規格變數也多，若要與車廠亦步亦趨發展，即需非常雄厚的本錢才能供應足夠產能，並隨車場各種要求持續優化產品。由於電動車普及時程未明，有量為免銀彈石沉大海，因而致力扮演好電池芯供應商角色，採取穩健前行的經營之道。
除了材化所在提升電池芯技術方面扮演關鍵角色，針對鋰電池模組、BMS設計， ARTC亦提供一套完整的分析與驗證方案，協助台灣電池廠提升技術與縮短開發時程，使其在即將成形的電動車供應鏈中嶄露頭角，爭食市場商機大餅也更有勝算。
電池模組驗證有一套 ARTC助台灣業者打天下
電池模組驗證有一套 ARTC助台灣業者打天下
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| 圖3 ARTC綠能發展處技術發展專案副理林明志透露，新一代鋰鈦正極材料將可大幅改善電池特性，吸引電池廠的目光。 |
ARTC綠能發展處技術發展專案副理林明志(圖3)表示，ARTC在鋰電池模組設計上可提供電腦輔助工程(CAE)分析服務，如結構、熱流/散熱設計、強度分析及測試驗證等。另外，在BMS方面也備有系統監控、預警保護、主/被動平衡控制、通訊與診斷、殘電量預估與漏電偵測等驗證方案，將為台灣電動車相關業者爭食車廠訂單帶來莫大助益。
特別是全方位的測試驗證服務，一方面可協助台廠快速優化設計，讓產品在國際市場上拔得頭籌；另一方面也可幫助業者挑戰高階技術，從而卡位未來的高能量密度電池組或高串數BMS市場。
林明志不諱言，目前ARTC正與多家台灣鋰電池芯/模組和BMS業者保持緊密合作，共同開發具國際水準的電動車鋰電池。
不過，要提升鋰電池的能量密度、充放電能力與循環壽命，除須改進電池芯材料特性與製程技術，還要善用BMS管理電力與維護系統安全；因此，業界已紛紛關切主動平衡BMS解決方案。
據了解，主動平衡模式可實現較佳的電力使用效益，惟每顆電池均需一組能量轉換元件達成平衡，故成本高、體積大，且控制較為複雜；且啟動時還須經許多電子開關切換與轉移能量，勢將伴隨雜訊干擾、電池安全與壽命的疑慮。為此，ARTC致力扮演技術顧問角色，提供多項鋰電池模組技轉；同時，亦積極推廣性能、環境、振動與機械衝擊測試，強化業者的產品競爭力。
由於符合車規的主動平衡BMS系統單晶片(SoC)將陸續出爐，屆時，相關模組設計驗證遂更加吃重。林明志分析，整合周邊電路與控制器於SoC中，對BMS體積與成本確有優勢，目前許多大廠均已著手規畫主動平衡方案，預計2012年會有小量樣品提供測試，而2013～2014年方可陸續導入整車設計，以利紓解電池芯監控、散熱管理、空間規畫、安裝便利性與通訊干擾等問題。
另觀察車廠與鋰電池廠的合作情形，日本車廠慣與電池廠共同投資，分攤開發成本；反觀歐美主要車廠仍定位電池廠為代工角色，毋須攤提生產成本；但相對來說，便須花費更多資金購置完成度較高的鋰電池組。林明志認為，台灣電池廠最大優勢係產品物美價廉，但仍須視各車廠先期開發需求，彈性調整客製化方案，並發展少量多樣的產品策略，方能切入全球車廠供應鏈。
至於備受台灣業者矚目的兩岸電動車標準交流現況，ARTC技術服務處測試技術推動專案經理黃麗芬指出，配合經濟部搭橋計畫，ARTC每年邀請兩岸車輛檢測機構舉辦交流會，定期檢討車輛認證制度、法規及標準等；現也初步完成整車、電池及充電設施標準比對工作，並將成果落實於ARTC的測試驗證服務，協助兩岸產業接軌。
然而，當前中國大陸電動車市場土洋勢力夾雜，將墊高台廠切入門檻。尤其國際車廠一窩蜂搶進，以及中國大陸本土車廠供應鏈勢力崛起，台灣廠商惟有藉半導體製造與組裝技術優勢，並瞄準鋰電池材料及控制模組需求，方能在大陸新興車廠供應鏈中找到一片天地，瓜分商機大餅。
卡位大陸電動車市場 台廠須善用半導體技術優勢
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| 圖4 拓墣產業研究所資深經理鄭雯隆提到，中國大陸各地電動車專案缺乏統一策略，導致重覆研發情形虛擲人力與資金，標準制定已刻不容緩。 |
拓墣產業研究所資深經理鄭雯隆(圖4)表示，中國大陸電動車市場土洋競賽升溫，勢將壓縮台灣廠商切入空間。尤其汽車產業供應鏈具封閉性，外資車廠湧入市場後，沿用既有Tier 1供應商產品的可能性高；加上大陸本地業者技術能量提升後，市場供貨價格及臨近性優勢成形，在在讓台灣業者的發展面臨嚴苛挑戰。
儘管如此，台灣業者仍可發揮優異的半導體技術能量，從而鎖定車載資通訊(Telematics)、鋰三元系材料及BMS技術能量，樹立獨特競爭優勢，如此一來，電動車商機便不致遭國外與大陸當地業者整碗捧走。
鄭雯隆進一步強調，目前包括台達電的電源轉換元件，以及必翔的鋰電池與模組元件，均已打入上海汽車供應鏈；而長園、致茂等台廠則分別供應比亞迪鋰鐵電池材料與電力測試設備(表1)。
至於車載資通訊部分，鄭雯隆透露，納智捷與東風汽車在杭州的電動車試點運行合作，亦有助納智捷Tier 1供應商–華創車電迎來市場契機；尤其華創與宏達電合作開發的Think+車載資通訊平台大獲好評，未來以客製化形式導入中國大陸電動車款亦備受期待。
顯而易見，透過車廠搭橋，將是加速台灣業者進軍中國大陸的催化劑。鄭雯隆不諱言，台灣車廠可做一跳板，協助既有台系零組件開發商搶占大陸汽車供應鏈一席之地；例如勝榮與奇瑞，裕隆與吉利均已簽訂合作協議，未來台廠亦可擴大推展此一模式。
不過，鄭雯隆也提醒，目前國際車廠亦大舉前進中國大陸布局，包括戴姆勒(Daimler)與比亞迪合組電動車公司，通用(GM)與上海汽車成立電動車研發平台；而2011年飽受311地震、泰國水患之苦的日系車廠，更宣告旗下電動車關鍵零組件將轉往大陸設廠生產。伴隨品牌車廠腳步，其Tier 1供應商也可望在該市場有所斬獲，此恐為台廠造成排擠效應。
再者，中國大陸政府也力促國內電動車產業鏈成形，現階段從上游鋰電池正負極材料，中游控制模組到下游整車組裝廠的串連已具雛型(表2)。因此，鄭雯隆認為，台廠務須及早卡位，一方面避免與國外車廠比拼高端技術及產能規模；另一方面則須專注新興車廠需求，提供較完整的模組解決方案，方能順利開拓市場版圖。
