台湾开始在行政部门主导下开发LEV(Light Electric Vehicle)。LEV意为小型电动车。目前虽没有明确定义,多指电动两轮车、电动三轮车以及医疗福祉用电动四轮车。在台湾,相当于日本经产省的“经济部”管辖下的工业技术研究院主导实施了LEV的专项开发,并向台湾企业公开了研究成果,并实现了量产。
台湾行政部门的目标是开发出具有高品质及高可靠性的LEV,并以电池控制系统“BMS(Battery Management System)”为主确立知识产权。所以台湾瞄准的并不是2008年在中国大陆市场上售出的约2000万辆薄利多销型LEV,而是推广与低价位产品形成差异、具有附加价值的车辆及技术。也就是说台湾力争的是在LEV、EV(电动汽车)广泛普及之时能够位居世界前列。
走在研发最前沿
笔者过去数月内分别在日美欧和中国大陆及台湾对LEV进行了采访。其间深刻体验了“理想与现实之间的差异”。比如,LEV厂商大多规模较小,没有中长期经营战略。电源连接器的形状以及充电协议尚未形成标准化,各行政部门及充电设备行业的相关人员正在极力游说国际标准化机构(ISO)、国际电气标准会议(IEC)及美国能源部(DOE)。
其中,对LEV研发最为积极的是台湾。台湾原本就是摩托车王国。与2300万人口相比,汽油摩托车的保有量就有1200万辆之多。
工业技术研究院和台湾的“经济部”于2009年7月开始实施电动摩托车普及政策“E-Scooter Promotion”。具体内容包括三项:①提高LEV所配充电电池的性能并确保其安全性;②确立充电电池的试验方法;③对车辆购买及快速充电站建设进行补贴。“E-Scooter Promotion”实施至2012年12月,力争总计销售16万辆。虽然与目前汽油摩托车1200万辆的保有量相比感觉该目标有些保守,但其目的完全是为了积累技术,意在提高性能。
110人正在研发LEV
为了解台湾在LEV开发方面的实际情况,笔者前往台北市西南部,在IT产业发达的新竹市走访了位于此地的工业技术研究院。该研究院共有5833名研究人员,其中1101人拥有博士学位。研究领域涉及IT、生物技术、纳米技术、机械工程学以及能源与环境等多个方面。目前,工业技术研究院的机械与系统研究所有110人在智能移动性部门负责开发包括LEV在内的新一代汽车。
在机械与系统研究所副所长王汉英的引导下,笔者参观了LEV的开发现场。在所内的展示柜中,一排排摆满了该所开发的电子设备及部件。其中突出展示的是在驱动轮轮内嵌入电动马达的轮内马达(图)。在中国大陆及台湾,普通的LEV用轮内马达的输出功率为500W左右,而该所开发的产品在48V直流电压下输出功率高达3000W。
图:LEV用轮内马达台湾的LEV绝大多数都配备有轮内马达。照片为台湾工业技术研究院开发的、直流电压48V下输出功率高达3kW的产品。 此外,尤其令人吃惊的是充电电池的模块化研究。该所从日美欧购入锂离子充电电池单元,将各种形状的电池单元按多种排列进行模块化,试制出了电池组。支持的BMS也是自主开发的。工业研究院将单个模块的最大重量为10kg,并进行“TES-0B-01-01”安全性测试。该测试依据的是以欧洲为中心制定的锂离子充电电池国际安全标准“BATSO”。另外还实施了IEC的测试。
在LEV及EV使用的充电电池和BMS方面,台湾的行政部门对安全性及老化问题实施了统一管理。在地方产业规模较小的台湾,实现了以行政部门为核心来培育LEV及EV等新一代产业开发的理想模式。
而日本则不同,行政部门没有对电动车辆用锂离子充电电池单体进行测试的责任。BMS也只是在汽车厂商与充电电池厂商之间利用自已的设计进行了自主开发。可以说事实上,包括快速充电站在内,对于EV相关的各种国际标准的制定,日本尚未形成统一想法。
企业也在致力于LEV开发
台湾的LEV开发在接受行政部门主导的同时,民营企业也在大力参与。民营企业成立了名为LUMIA(LEV Urban Mobility Industry Alliance)的联盟。除了摩托车厂商(光阳摩托、益通动能科技)、充电电池厂商(有量科技、达振能源)、铝铸件厂商、物流公司之外,其成员还包括家电商场、通信公司等者众多企业。LUMIA不仅与工业技术研究院共同开发LEV,还向行政部门提供建议,寻找支援策略(图)。
台湾工业技术研究院和LEV推进团体开发的电动三轮车台湾工业技术研究院2007年在“International Motorcycle Exhibition”上发表的“ITRI LEV概念车”的改进款(a)。采用图1中的轮内马达,配备锂离子充电电池(b) 笔者对LUMIA旗下的多家主要企业进行了采访。专门从事BMS开发的达振能源是从台湾工业技术研究院剥离后成立的公司,位于该研究院内。该公司首席技术官(CTO)杨模桦在谈到台湾的战略时表示,“在锂离子充电电池单元的开发上,日本、韩国及中国大陆处于领先地位。作为追赶者,台湾通过专于BMS开发展开了正面攻势。力争成为LEV全球会议的主导,继而推动BATSO及充电规则‘e3’成为全球标准。不过,中国大陆的动向则完全无法掌握。在中国大陆,电动自行车常常因过量充电以及多个插头共用一个插座而导致火灾。而另一方面,庞大的普及量又带来了丰富的试验数据”。
锂离子充电电池厂商有量科技的技术副总裁李国霖表示,“目前我们采取的是根据用途区分使用多种正极材料的做法。比如,电动摩托车用电池采用三元类材料,容量为10Ah,EV用电池采用锰类材料,容量为8.3Ah。今后还将努力实现20Ah产品的量产。而在BMS方面,自己并不开发,而是与达振能源合作。我们使用的材料大多从日本进口。电池在台湾生产,不过还考虑在EV需求今后有望扩大的美国进行制造”。
笔者在有量科技详细了解了制造工序。步骤为:①混合正/负极的材料;②向正/负极构件喷附材料粉末;③组装正/负极和隔膜,注入电解质;④将电池单元制成模块;⑤静置储放(放置2~3周直至性能稳定)。在第④步中导入了新型设备,将16个电池单元制成一个模块,同时组装800个模块。整个工序的时间为6小时。
将来还考虑开发EV
配备有量科技三元类锂离子充电电池的是益通动能科技2009年9月上市的电动摩托车“e-MO”。在车座下方的空间内纵向配备的锂离子充电电池重5.6kg。利用家用交流110V/220V充电至80%需要1.5~2小时,充满电需要2.5小时。后轮轮内马达的最大输出功率为750W。最高时速为40km/h,可长按车速计下的按钮变为强劲模式,可将时速提高至50km/h。价格为4万9800台币。
台中市的摩托车老厂商摩特动力工业因“比雅久品牌(PGO)”而闻名欧洲。该公司2009年9月上市的“e-BUBU”是台湾工业技术研究院作为试制车“V1”进行实证试验后推出的市售车。
e-BUBU有两大特点。一是前后轮配备有输出功率为500W的轮内马达,采用两轮驱动方式。另一个是同时配备了输出功率密度高的铅充电电池以及能量密度高的锂离子充电电池。锂离子充电电池采用消费产品使用的“18650”尺寸(直径18mm×高65mm)的电池单元。马达平时以铅充电电池驱动。锂离子充电电池用于给铅充电电池充电。最高时速为45km/h,按下车把右下方的按钮后可提高至60km/h。价格为8万台币,是台湾电动摩托车价格最高的车型之一。该公司首席执行官(CEO)王公爕充满信心地表示,“凭借电动摩托车站稳了脚跟,将来还打算生产EV”。
综上所述,台湾生产的电动摩托车都具有高附加值和高性能,价格也很高。与中国大陆普及的功能有限的低价电动自行车大为不同。比如,中国大陆的电动自行车的最高时速为20km/h左右,无需驾驶执照,可随意骑行。笔者前些天在北京街头看到的LEV,实际价售为2000元左右。
日本实力薄弱
台湾以在LEV技术的基础研究领域引领全球为目标。但同时又担忧在实际购买时台湾消费者会倾向于低价位的中国大陆产品。今后,台湾的摩托车市场将如何走向电动化,台湾的技术又会达到什么程度,这些都是值得关注的问题。
目前,围绕LEV的活动日趋活跃。台湾和欧洲正在研究如何推进BATSO及e3。美国能源部正在加紧向ISO/IEC递交申请。中国汽车技术研究中心(CATARC)也在积极推动。
今后,在EV及插电混合动车国际标准的制定工作中,大力推进R&D战略的台湾将获得越来越多的发言权。然而,在这一格局下,身为EV开发大国的日本在LEV领域的实力却愈发薄弱。(特约撰稿人:桃田 健史)
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