電動車
- Advertisment -
電信業大膽投入IoT市場 遠傳跨足能源/醫療領域
綜觀物聯網(IoT)市場，70%的應用與需求聚焦在LPWA網路，台電與政府逐步推動智慧電表、瓦斯表、智慧路燈等設置，搭上智慧城市發展與傳統電信服務萎縮的趨勢，部分電信公司將通訊服務結合IoT技術，提供智慧生活相關服務。其中遠傳電信除了與市政府合作智慧城市的規劃，集團內部同時踏入新能源與智慧醫療兩大市場，將服務領域拓展至軟體與硬體設備皆研發的完整樣態。
模擬圖-台灣中油智慧綠能加油站。
設電動車充電站 結合智慧管理系統
看準電動車數量增加，連帶充電需求提升，2019年1月遠傳與中油合作，聯合同集團的太陽能公司，在嘉義的中油據點設立第一個綠能充電示範站，棚頂放置太陽能板並導入能源的智慧管理系統，協助業者隨時掌握電量狀況。接著遠傳在同年10月推出自製的電動車充電槍，搭配軟體的電能監控技術，未來可能與台電溝通送電狀況，並將充電設備推向商辦或賣場等場地設置。遠傳轉型辦公室資深經理張文津表示，終端設備自製能確保品質且方便管理。
遠傳自製電動車充電槍。
推偏鄉視訊看診 販售IoT血糖/血壓機
另一方面，遠傳已取得醫療器材的販售資格，在智慧醫療產業同樣以軟硬體結合的形式提供服務。針對台灣醫療資源不足的偏鄉地區，遠傳與亞東醫院、花蓮慈濟及高醫附設醫院三個醫學中心合作，為協助偏鄉衛生所進行遠距看診。在醫療資源較少的偏鄉地區，多由家醫科醫生在該區衛生所巡迴看診，但缺少專科醫生的角色，因此視訊醫療即是在衛生所醫生看診期間，由合作醫院的專科(如眼科、骨科等等)醫師支援現場的家醫科醫生，為民眾診斷病情。
此外，未來視訊看診也適用於高齡族群，醫生可藉由視訊，輔以血糖及血壓機測量數據，判斷患者身體無異常後回傳電子處方箋，患者即可免去花費大量時間出門排隊看診的情況。在測量數據的層面，遠傳已經推出與手機APP連動的IoT血糖及血壓機，機器本身內建SIM卡，患者只需要定時測量，每一則測量數據都會即時上雲端，方便數據紀錄。
專訪車王電暨華德動能董事長蔡裕慶 攜手工研院布局自駕電動巴士
車王電暨華德動能董事長蔡裕慶表示，台灣產業過往最大的問題在於欠缺系統平台，使得許多零組件、軟硬體難以實際淬煉；因此，車王電與華德動能致力提供系統平台，同時串聯台灣產業鏈，讓這些車用相關技術、產品能有實際淬煉、運行的機會。
車王電暨華德動能董事長蔡裕慶表示，車王電與華德動能致力提供系統平台，讓車用相關技術、產品能有實際驗證機會。
蔡裕慶認為，台灣自產的電動車未來終須走向國際市場，由於地形限制的關係，台灣本身的汽車需求量和全世界相比，可說是微乎其微，因此不能單靠內銷，而是要拓展海外市場。因此，電動車業者必須要想辦法成為「解決方案供應商」，也就是要串聯眾多的產業鏈，以實現智慧城市、智慧交通為出發點，而非是單純銷售車體而已。
蔡裕慶進一步說明，這也是該公司積極發展電動自駕巴士的因素，因為自駕車是智慧運輸不可或缺的要角。與工研院的合作，除了會整合工研院的自駕感知與決策次系統外，也會整合台灣ICT、零組件、儲能等眾多產業鏈，以打造先進的電動公車平台；在推動電動車商業化的同時，也將台灣的產業鏈、產品推向國際。
像是上濱空調、四零四科技、車王電子、亞勳科技、佳世達、岩田友嘉、明泰科技、東元電機、宸耀科技、華德動能、勤崴國際、福華電子、銓鼎科技、輝創電子等共14家廠商，都包含在本次的合作案中，預期將在2021年完成Level 3+等級的自駕電動公車量產(目標先打造10部國產自動駕駛電動巴士)，希望藉此建構台灣自動駕駛產業鏈整體發展，滿足國內自駕營運需求，進一步搶攻國際自駕市場商機。
意法揭2020十大科技新趨勢
2020年CES展已在上個月圓滿落幕，消費電子展不僅展現大量的創新概念和原型設計，亦是一個可以探索創新動力，以及引領未來科技的發展方向。意法半導體(ST)表示，2020是一個新十年的開始，對於未來十年改變人類生活的產品來說，2020年將是影響深遠的一年，因此分享未來十大新趨勢。
首先為現實世界中的預測性維護應用，過去十年見證預測性維護興起。因為機器學習的出現，預測性維護能夠預測故障並建議更好的維護計畫。不過，2020年對於預測性維護應該是具有象徵意義的一年，因為開發預測性維護解決方案將變得越來越容易。例如，工程師可以買到開發板，幾分鐘後就可以開始編寫配套應用，而無需擔心雲端安全問題、伺服器農場或運算傳輸量。關於預測性維護，製造業者不再只是考慮，而是在積極地實現。
至於邊緣機器學習，過去十年，機器學習需要大型的伺服器、複雜的模型，還有罕見的專業團隊，其需要投入大量的時間和資源。如今，機器學習可以放入動作感測器中，而且該公司將會在邊緣裝置中看到更多的智慧功能。邊緣運算永遠不會取代雲端運算，但可以快速完善雲端運算的功能。透過在感測器內創建決策系統，工程師可以優化資源，節省大量能源和時間。
而談到數據科學，缺乏數據和缺少數據科學家是阻止機器學習應用的主要障礙之一。建立神經網路需要乾淨、準確和巨量資料，這意味著始機器學習普及的前提是需要大量可自由使用的資料。然而，意法半導體的合作廠商，如Cartesiam，正進而從另一個角度解決此問題，使用一種能夠在同一嵌入式系統上執行訓練和推理運算的系統來代替資料科學家。
隨著Sub-G網路的普及以及5G到來，嵌入式裝置連線互聯網變得越來越容易。人們將會看到更多的基礎建設，以及更好用、更便宜的聯網方案。現在開發這些解決方案變得更加實際，而且不需花費太多成本。即使是新創公司也計畫使用LoRa、Sigfox或其他的Sub-G網路。因此2020年意法半導體推出STM32WL以因應此一趨勢。
至於資料安全要求將更加嚴格，過去曾有評論家表示IoT為「威脅之網」(Internet of Threats)。但在走完一段長遠路程後，企業更加明白保護嵌入式系統、資料資訊及更新機制的重要性。隨著消費者提出更嚴格的網路攻擊防護需求，意法半導體預計企業將會更加地保護產品的資料安全。幾年前，資料外洩只是一種幾乎無間接負面影響的教育學習，當今，此為一場公關噩夢，可能危害公司利益，甚至危及生命安全，而STM32Trust正是ST提供合作夥伴保護嵌入式系統的方法之一。
另一方面，區塊鏈是過去十年出現之具有重大意義的熱門技術之一。不過，企業現在開始意識到，這些系統的用途遠不止於貨幣。透過IOTA和X-CUBE-IOTA1等專案，ST看到整個科技界都在利用分散式帳本技術來促進機器間的通訊，尤其是IoT節點間的通訊。目前該專案本身進展順利，2020年資訊傳播方式可能會發生變化。
在很長的一段時間裡，嵌入式系統是有幾個按鈕的黑盒子，如今，變成征服新產業和新應用的人機互動式系統。這也導致產品的成功對易用性的依賴程度越來越高，開發人員往往需要在圖形化使用者介面上花費很多時間。意法半導體TouchGFX等解決方案的出現讓使用者介面設計相較從前要簡單很多，同時最新的優化設計讓低功耗微控制器(MCU)也能支援60 FPS的動畫，以及多種顏色和細節。
電動汽車的售價越來越便宜，某方面歸功於ST研發的SiC元件。然而，崛起於2019年的更高效、更實用的充電器市場，2020年應會全面爆發。假設電動汽車充電器無處不在，城市街道到處都是充電樁，且家裡安裝也不用花太多的錢，電動汽車續航問題將會成為歷史。正如Enel X於2020年CES中所展示的應用，ST最新IGBT產品有助於創造出更高效的充電系統。
此外，意法半導體與重點大學合作，在未來工程師教育方式上發揮作用。如為了讓學生更快速地掌握控制系統知識，加州大學洛杉磯分校(UCLA)的教授Kaiser示範一個價格適中，而且每個學生都能買得起的旋轉倒立擺實驗平台。ST亦展示如何用透過無人機套件幫助學生瞭解嵌入式系統。隨著教育工作者為未來十年的熱點應用培養人才， 2020年將繼續上演大規模的教育學術創新。
回顧過去十年，嵌入式系統真正觸及人們的生活。從監測心率的智慧手錶，到追蹤運動量的健身手環，再到看護銀髮族的跌倒偵測器，嵌入式技術為人們帶來實質益處。2020年應該會讓此一趨勢崛起，未來十年可能提升生活品質。嵌入式電子產品正在從小工具變為對人們生活有深遠影響的智慧產品，而且在機器學習的協助下，人們可以獲得有關如何改善健康、減輕壓力、安全駕駛，以及如何用心交流的資訊和建議。2020年將提煉我們從過去十年學到的知識經驗，並開始應用，使其更有意義。
油/車雙強合資 Total攜手PSA建EV電池工廠
石油供應商道達爾(Total)旗下電池製造商Saft與寶獅雪鐵龍集團(PSA)旗下的汽車製造公司歐寶(Opel)，日前宣布將於法、德兩國創建兩座電動汽車(EV)的電池製造工廠。雙方預計需斥資約50億歐元，同時建立名為Automotive Cell Company(ACC)的合資公司。
Total與PSA預計聯手於歐洲布建兩座電動車電池工廠。
PSA集團董事會主席Carlos Tavares表示，該項合作目標是提供人們乾淨、安全及可負擔的彈性能源選擇，本次合作將促進歐洲汽車電池開發及生產。此外，在法國、德國政府及歐盟授權支援下，該計畫獲得近13億歐元公共資金，賦予該項合作決定性意義。
歐盟於2019年宣布擴大電動汽車銷售量，並且希望在2030年時，歐洲汽車電池市場產能可達到400GWh，為當前需求量的15倍，因此汽車製造商紛紛商討對策。而電池於電動汽車產業位居要角，因此本次合作計畫將利用Saft的技術，於應用範圍及充電時間兩方面體現高能源效能，並降低碳足跡，同時使電動汽車電池能於2023年開始生產。
本次合作項目分為兩階段，其中第一階段將花費2億歐元，自2021年中起於法國布建工廠，預計創造約200個高階工作機會，以開發、鑑定新高效鋰離子電池並擴大商業規模，逐步達到24GWh；第二階段則於德國興建同產能的工廠，最終目標於2030年達到48GWh，意即每年可生產一百萬個電池，約占歐洲市場的10-15%。
道達爾董事長兼執行長Patrick Pouyanné表示，該公司於2016年收購電池製造商Saft，目的是開發能源儲存技術以支援可再生能源(如太陽能及風能)成長。而電力交通的飛速發展提供該公司成長機會，並兌現去碳化經濟的承諾。
攜手飛雅特克萊斯勒汽車 鴻海正式進軍電動車市場
鴻海正式進軍電動車產業，於近日宣布將與飛雅特克萊斯勒汽車(Fiat Chrysler Automobiles, FCA)簽署合作協議，未來將設立合資企業，專注於開發及生產純電動汽車，並進一步經營車聯網業務。
鴻海布局汽車市場一直有跡可循，在2019年11月的法說會上也提到，已宣示進軍「電動車、數位醫療、機器人」三大市場目標；而本次與飛雅特克萊斯勒汽車的合作，則證實了鴻海已準備好進軍電動車市場。
鴻海表示，此次合作將匯集雙方在汽車設計、機構工程和生產製造以及行動軟體技術領域的能力，共同投入於不斷成長的電動汽車市場。透過將鴻海的行動科技和軟體專業知識，結合飛雅特克萊斯勒汽車具創新力和成功的汽車製造商實力，雙方可以提供駕駛和汽車間獨特的體驗，還包括眾多市場尚未提供的功能。
鴻海宣布與FCA合作開發電動車。
鴻海進一步說明，汽車行業目前正面臨新技術帶來的破壞式創新，該公司正抓住這一歷史機會，憑藉其在資通訊產業的專業知識領域，協助傳統汽車產業提升到下一階段；同時這也是一個轉型升級契機，與飛雅特克萊斯勒汽車的合作，有望擴大該公司在汽車領域的研發設計、製造。
鴻海指出，此次的合作有助於集團加速跨入EV電動車領域的腳步，未來在適當時機，也會跟外界進一步說明雙方合作的成果；目前雙方初步計劃是在中國大陸生產，以供當地市場使用，未來可能用於出口。
SONY拋出震撼彈 首款電動車亮相
在美國2020年消費性電子展(CES 2020)上，正當外界預期索尼(SONY)依舊將推出手機等消費性電子產品時，一台電動車直接駛入會場，使眾人驚喜萬分。索尼本次推出的原型電動車Vision-S搭載33個感測器，同時配置360 Reality Audio技術，於前後座設置多螢幕。但截至目前為止，官方尚未宣布量產計畫。
索尼於CES 2020推出自家首部電動車。
索尼總裁兼首席執行官吉田健一郎在展覽會前的新聞發布會表示，移動為過去十年的大趨勢，相信此趨勢將從過去延續至現今進而到未來。本次推出結合影像及感測技術的原型車，有助提升更安全及可靠的自動駕駛，索尼將同時持續發展創意娛樂領域的技術，提供良好的車載娛樂體驗。
本次索尼原型四人座電動車整合安全繭(Safety Cocoon)概念，透過檢測車輛周圍360度環視，保障日夜間的駕駛安全—其中結合該公司影像及感測技術，並使用其AI、電信及雲端技術調節的車載軟體。車中共嵌入33個感測器，包括CMOS影像感測器、ToF感測器，以及固態光達(LiDAR)精確測距，掌握現實3D空間，以檢測及識別汽車內外的人和物體。至於車內方向盤、油門及煞車等系統配置，使該電動車達到L2輔助駕駛標準。
至於車輛動力系統，Vision S於車輛前後各使用1顆200 kW馬達，從0加速至100公里耗時4.8秒，而最高速度可達240公里；車內數位螢幕儀表板顯示剩餘電池電量及續行距離，當電動車剩餘電量為96%時，可行駛距離約510公里；於86%時則可行駛約457公里。
索尼新電動車內搭載360 Reality Audio技術。
不同於其他車廠發布新品時會著重強調的動力系統，索尼本次發布較聚焦於介紹車載影音娛樂體驗，強調舒適及娛樂。例如前座儀表板設計為全景螢幕，自駕駛座延伸至副駕駛座，駕駛除可操作地圖、定位人物位置及使用溝通軟體外，螢幕間的內容亦可自由切換；後座亦設置螢幕，全車共有5個螢幕，搭配該公司先前應用於手機的360 Reality Audio技術，強化使用者影音體驗。
政府補貼政策緊縮 中國新能源車產業度小月
補貼政策緊縮 新能源車市成長趨緩
隨著中國新能源車補貼和購置稅免稅的發布，激勵越來越多的車廠將新能源車作為重點發展目標。2018年新能源車在中國政府補貼政策的推動下，保持一定幅度的成長，在2018年12月的銷售量更突破20萬輛，達到22.5萬輛，使得全年累計新能源車銷售量首次突破百萬輛，達124.9萬輛新能源車銷售額，年成長62.7%。
但2019年度開始，由於中央補貼將緊縮、6月地方補貼政策退場，新能源車的銷售開始受到影響。2019年1~7月中國新能源車銷售量為70萬輛，成長近41%，但根據中國汽車工業協會公布最新資料指出，7月份(地方補貼退出後的第一個完整月份)新能源汽車銷售量僅約8萬輛，年減4.7%。這是新能源汽車市場從2017年1月以來，首次出現衰退現象，中國汽車工會協會也因此將2019年全年新能源汽車銷售量預測由原先預估的160萬輛，調降至150萬輛。
從動力源來看，2015年至2019年7月止，純電動車銷售量穩定成長，只是受到基期墊高所影響，2015年至2018年銷量呈現成長率逐步降低，其中純電動車占將近80%，主導了整個中國新能源車市場。
在油電混合車方面，中國在策略層面上雖然以純電動車為發展主力，油電混合車扮演傳統燃油車型轉換至純電動車的過渡車種，補貼金額較純電動車少。但受中國補貼政策緊縮，促使消費者受到價格吸引購買純電動車的誘因降低，加上考量到後續續航力、基礎設施等層面，近期消費者有提高購買油電混合車的意願。
主要車商持續投資新能源車
就2018年中國新能源車的銷售量來看，前10名車廠占全中國新能源車市場的75.5%，而比亞迪為銷售龍頭，在2018年銷售量將近20萬輛。緊追在後的北汽新能源2018年銷售量將近15萬輛，是中國新能源車車市中唯二突破10萬輛銷售額之廠商，值得一提的是，12月單月新能源車銷售額北汽新能源超越比亞迪。
在中國企業中，由電池起家的比亞迪最早開始投入新能源車產業。2018年比亞迪全球新能源車(純電動車+油電混合車)銷量累計4.78萬輛，超過Tesla的24.52萬輛的交車量，年成長118%。2018年比亞迪也是中國純電動車+油電混合車銷售量冠軍品牌。但至2019年5月止，比亞迪是唯一在中國銷售新能源車突破10萬輛新能源車銷售額之廠商，顯示現階段龍頭地位不變。在新能源車領域，比亞迪有著較為厚實的技術累積，是目前全球少數能同時掌握新能源車電池、電機、整車製造等核心技術的企業。
相較於比亞迪主打油電混合車種的戰略布局，具國企身份的北汽新能源，則配合中央的政策全力聚焦於純電動車的發展。2018年北汽新能源車公布純電動車總銷售量為15.8萬輛，年成長53.11%，蟬聯中國純電動車市場銷量冠軍。公司過往在智慧化與網聯化上不斷強化，並於2018年推出「達爾文系統」，全面布局整車人工智慧，涵蓋整車、三電系統、智慧駕駛、智慧網聯、平台開放與數據安全等多個領域，公司成為首個獲得北京市自動駕駛道路測試牌照的車企。
同時，北汽新能源計畫到2022年共投資100億元人民幣，建設新能源相關設施，如充電站等，完善新能源車相關服務。另外，在新能源車網絡的擴展上，北汽新能源調整新能源車型與燃油車的銷售模式，隨著新車種的推出以及相關配套設施的逐漸完善，北汽新能源有望挑戰比亞迪的市場銷量龍頭寶座。
上汽乘用車近兩年開始在新能源車市場動作頻頻，在2017年先後推出許多新能源車種，新車種的投放獲得市場不錯的反應。2017年全年銷量達到4.4萬輛，年成長121%，中國銷量排名第三；2018年新能源銷量9.2萬輛，年成長率大幅上升108%。未來預計公司合資品牌上汽大眾、上汽通用，2019年新能源車比例將大幅提升並且透過在智慧網聯領域，同時集團相關AR技術及智慧輔助駕駛等技術也將運用在新能源車內。
奇瑞汽車於2015年投入新能源車計劃，設定在2020年前銷量能達20萬輛的戰略目標。2017年奇瑞在新能源車有較高的成長，全年累計銷量為3.7萬輛，年成長率113%，超過全年3萬輛的銷量目標，主要得益於輕量化全鋁車身、電池、電驅動系統等一系列核心技術的突破。2018年新能源車累計銷售9萬輛，相較於2017新能源車3.7萬的銷售量，再成長146%。奇瑞汽車旗下主要包括奇瑞新能源和開瑞新能源兩家整車企業，其中奇瑞新能源負責乘用車，開瑞新能源從事商用車領域。
依吉利汽車公布數據顯示，2018年該公司新能源汽車總銷量為6.9萬輛。吉利汽車於2018年宣布：「未來三年，吉利將上市30款新能源產品」，並公布「藍色吉利行動」明定2020年目標「新能源車銷量佔整體銷量的90%以上，其中插電式混動與油電混動車銷量占比達到65%，純電動車銷量占比達到35%」。
2018年12月底吉利汽車旗下的浙江吉潤車與寧德時代宣布，雙方將成立合資公司，進行電芯、電池模組和電池包的研發製造、製造和銷售，以提升雙方在各自領域的核心競爭力和可持續發展能力。
政策影響力巨大 牽動新能源車市起伏
2018年新能源車累計銷售量排名第一為深圳市，銷量達8.4萬輛；上海市以8萬輛的銷量排名第二。其後為廣州、北京兩地，累計銷售均在6.2萬輛以上；鄭州、天津、柳州、南昌首次進入全中國前十名新能源車輛銷售輛，合計2018年前10城市占全中國市場54.7%。
相較2017年，2018年深圳從第三名攀升至第一名，成長幅度超過100%，主因是受到深圳當地政府針對新能源車推廣應用上的補貼政策；上海則是連續兩年保持中國第二名銷售位置；廣州市則成長將近200%至6.2萬輛，主因為受到廣州市政府針對新能源產業的大力推動以及「開四停四(燃油車進入城市行使4天後必須禁止行駛4天後才能繼續行駛)」政策所影響。
從動力類型來看，2018年中國新能源車市，廣州、北京、杭州、合肥、鄭州、天津、柳州、南昌以純電動車型為主，而深圳、上海則插電混動車型占比更多。此外，從購買者類型來看，廣州、杭州新能源車的購買者以機構為主，其他城市主要為個人消費者。
2018年的中國新能源車市場規模再創新高，總銷量突破百萬輛達到近125萬輛，目前新能源車市場的較大型企業為比亞迪、北汽兩家車廠。但2019年3月26日，中國財政部宣布新能源車補貼政策補貼減少50%及地方政府補貼政策開始取消，2021年完全退場，而接替補貼政策的是雙積分政策，整體的政策風格將由新能源車補貼獎勵式鼓勵推動，變為新能源車懲罰式的要求推動。
未來將迫使企業增加在新能源車產業的投入，提升生產技術及產品規格以防受到政策懲罰性的制裁，而這項政策預期將會在中國新能源車產業形成各家車廠的良性競爭，一致推動產業向節能減碳的方向及新能源車技術提升的發展。
資策會MIC資深產業分析師許加政
推進基礎建設/介面標準 電動車充電內外兼修
具備潔淨排放特點的電動車持續成為汽車產業的熱點，電動車全球出貨量早已超過百萬台，預計很快就可以飛躍千萬台，一般道路上電動車奔馳屢見不鮮，未來幾年電動車成長性依然居高不下。而其發展對產業鏈的成長也帶來強大的推力，電動車產業鏈涵蓋汽車製造廠、零件供應商及資通訊產業，除了車輛製造，後勤支援、維修保養與零組件產業鏈規模也同樣龐大。
與汽車的加油站一樣，未來電動車的後勤系統──充電，是整個產業接下來能否健康成長的關鍵之一，尤其快速充電系統的建置、充電效能的強化、電池管理系統的提升與充電規格的統一等。本活動剖析電動車快速充電系統發展趨勢，並深入探討電動車的快速充電/儲能、電源管理、等關鍵技術設計之道。
複合波充電技術活化電池效能
電動車的發展，與電池技術的推展關係密切，多年來鋰電池因為狀態相對穩定而且能量密度高，一直是二次電池的主流。但其在技術上還存在許多瓶頸，北科大車輛工程系教授黃國修(圖1)指出，鋰電池電容量容易衰退、電池循環壽命銳減、各電池芯衰退程度不同、電池溫度上升、電池模組存在問題電芯等，造成電池模組的續航力下降、使用年限降低、危險性提高並增加其他電池芯負荷等問題。
圖1 北科大車輛工程系教授黃國修指出，複合波充電技術可以活化電池芯內部結構，提升電容量，延長電池壽命。
因此，黃國修表示，在研究上希望未來能減少電動車電池使用量，並讓每個電池芯可以充分被使用，讓電池組的壽命更長。透過「複合波充電」技術，可以活化電池芯內部結構，提升電容量，延長電池壽命，以降低汰換成本；另外，複合波充電與大電流充電相同，但可用電量等同涓流充電量，縮短充電時間。複合波充電針對不同的鋰電池材料配方、製程及規格，使用連續波形，設計出最佳化充電波形。
黃國修強調，使用複合波充電的鋰電池組，可減緩電池老化速度、延長壽命，並擴大電池使用荷電狀態(State of Chare, SOC)的範圍，同時，讓電池充電時間縮短，但充入電量提升；充電時的電池溫度上升較少，提升充電效率；最佳化電池初始化的時間及SEI膜厚度，並活化再生老舊電池。一般而言，經過600次充放電循環的電池，經過複合波充電，還有95%的健康狀態(State Of Health, SOH)。
支援充電後勤設施 智慧電網當務之急
電動車日益普及，充/換電需求也日益提升，以供電系統的電網而言，過去是以單向傳輸為主，未來電動車電池也能扮演儲能的角色，大同智慧能源事業部總處長林常平(圖2)說，以後智慧電網電力輸送將從單向變成雙向，配電網的觀念與結構都需要重新調整。根據國際能源署(International Energy Agency, IEA)的資料，2017年全球電動車約300萬台，2018年成長到約510萬台，對傳統電網的輸配電壓力日益凸顯。
圖2 大同智慧能源事業部總處長林常平說，智慧電網電力輸送將從單向變成雙向，配電網的觀念與結構需要重新調整。
以充電設施與應用情境而言，林常平解釋，充電設備分為快充、慢充與儲能型充電設備；而應用情境上，公開場合如停車場、路邊充電埠(Roadside Charging Pole)，私人場合如社區或住宅花園等。當電動車充電需求越來越普遍，也可能衝擊現有的用電需求，而且有許多風險需要注意，如充電週期、電池安全性、充電管理等。
電力供應系統能否支援電動車充電需求，是電動車發展良窳的關鍵之一，林常平說明，加上電動車的充電，在一般的社區中，用電量首先會大幅提高，另外，過去半夜是用電谷底，加上電動車充電半夜可能成為社區用電高峰期，電網這類基礎建設必須要能支援。另外，過去發電是透過電廠，再將電力分配到家家戶戶，是屬於集中式發電與單向式供電架構；未來許多再生能源會加入發電網路，並提供儲電功能，供電與輸電會成為分散式架構，電力網路與供/輸電情況複雜應提升，電力調度與控制更為重要，需要創新的做法加以因應。
電池管理系統讓電池頭好壯壯
電動車電池模組可以說是整輛車最關鍵的零組件之一，二次電池尤其是鋰電池近年都呈現兩位數以上成長，致茂電子電力電子量測系統產品部副課長林信宏(圖3)提到，電動汽車電池組由多個電池串聯疊置而成，一個典型的電池組大約有96個電池，產生超過400V總電壓；汽車電源系統將電池包看作單個高壓電池進行充電與放電，但電池管理系統必須獨立監控每個電池的情況。電池管理系統，通常具有量測電池電壓的功能，防止或避免電池過放電、過充電、過溫度等異常狀況出現。
圖3 致茂電子電力電子量測系統產品部副課長林信宏提到，電池管理系統可以協助照顧電池健康並處理突發狀況。
電池管理系統其他的功能還包括：通訊、殘電量估測、健康度估測、異常警告、電池芯電壓狀態平衡、其他管控電路、異常保護、溫度量測等。林信宏強調，電池包的高壓安規監測相當重要，正常使用或碰撞後的安規監測都要執行，以保障使用者人身安全。另外，電池管理系統、電池包設計需考量模組性，維護量產需求與車輛診斷工具結合。
電池組最怕過熱起火燃燒，電池管理系統絕緣電阻是一種常見的安全防範設計，林信宏指出，當絕緣電阻產生異常時，須執行安全性原則，常用的絕緣電阻檢測方法包括有平衡電橋法、不平衡電橋法、低頻探測法等。平衡電橋檢測是通過檢測電壓，再加上給定的電阻R來算出，但當正、負絕緣都出現降低的情況下，檢測結果將與實際情況不符合。另外，為能更即時了解車輛故障問題，車廠也合作發展開放共通的診斷服務。
完善充電樁驗證有助打入區域市場
對於台灣的產業來說，電動車是打入國際汽車產業鏈的絕佳時機，充電樁系統可結合台灣專長的資通訊製造經驗，也是國內廠商相當有機會的切入點，不過因應各國家地區市場不同的法令/規範，產品驗證就變得更加重要。德國萊因商用與工業產品服務資深工程師黃谷坤(圖4)說，關於電動車充電樁的系統安全與性能驗證，主要依據兩個規範：IEC 61851-1與IEC 61851-23，61851-1規範了基本安全要求、EV充電樁性能驗證與其他應用，61851-23規範直流充電樁性能驗證與直流充電樁充電程序。
圖4 德國萊因商用與工業產品服務資深工程師黃谷坤說，電動車充電樁的系統安全與性能驗證，有助國內廠商進軍國際。
目前電動車充電有三大規格，分別是由豐田和日產等日本大型車廠主導的CHAdeMO、歐美八大汽車公司共同推動的SAE Combo，以及由特斯拉提出的Tesla Supercharger。黃谷坤表示，在車輛的充電孔部分，常見的有AC加DC的Combo形式，與一個CHAdeMO負責DC直流充電孔加一個AC Type1充電孔。
充電槍部分，AC充電分成Type 1的250V/32A、Type 2的480V/63A與Type 3的480V/63A，黃谷坤表示，以Type 1與Type 2較常見。而DC充電則有Type AA的600V/200A、Type...
善用模擬工具 電動車BMS運作更順暢
電動運輸和分散式發電應用等工業電氣化都需要更多電池。這點對汽車和無人機等快速成長的運輸應用十分明顯，在蓄電與開發電動飛機方面也開始累積動能。這些電池並非獨立組件，而是存在更大系統裡的複雜零件，這些系統必須適當運作，才能確保安全和使用能源效率。電池管理系統(Battery Management Systems, BMS)包括硬體和嵌入式軟體，後者即時監控充電電池，在複雜應用時提供可靠電力。
根據Statista的預測，電動車(EV)的整體汽車市占率可望從2017年的1%成長到2025年的14%。各大車廠都正針對這個成長市場開發車輛。隨著車輛的電動化，多個電池組提供引擎、空調和車載資訊娛樂系統電力，監控和維持電池系統運作將成為關鍵的功能。工程師正在開發電池管理系統，確保這個複雜網路的順利運作，而這需要使用最先進的軟體工具。
快速製作BMS虛擬原型 模擬工具組合少不了
BMS是一種複雜、軟體驅動的電動車控制中心，負責監控電池電壓和溫度，並確保健康運作狀態、監控系統連線狀態、測量電流、計算充電狀態(State Of Charge, SOC)和健康狀態(State Of Health, SOH)；平衡電池單元間的電力輸入和輸出；以及建立電池和動力總成(Powertrain)或充電系統的連結等功能。隨著未來有越來越多系統仰賴電池供電，對快速製作BMS虛擬原型而言，這些模擬工具組合是不可或缺的幫手。
整體而言，BMS獨立確保電動車在最佳效能狀況下順利安全運作。它將資源分配給最能有效利用的區域，並預先通知操作者潛在問題。在最壞的情況下，BMS可實體斷開系統中的電池，避免可能危及車輛乘員的災難性故障。
設計如此複雜的控制中心是一大挑戰。工程師在開發BMS時，廠商提供的模擬解決方案可全程幫助他們，甚至在運作環境下即時管理BMS。舉例來說，ANSYS的電池管理解決方案包括基於物理的模擬來開發一個系統層級的電池系統與BMS，須利用ANSYS Twin Builder、ANSYS medini analyze和ANSYS SCADE embedded code 。
ANSYS medini analyze根據不同產業的不同標準，進行重要安全分析，包括危害和可操作性分析(HAZOP)、故障樹分析(FTA)、失效模式與效應分析(FMEA)，以及失效模式效應與診斷分析(FMEDA)。對車載系統而言，它會確認BMS軟體是否符合道路車輛ISO 26262功能安全標準。
安全分析的第一步是確認和描述BMS的功能和故障。一旦確認故障後，就能進行危害與風險分析(HARA)，透過決定汽車安全完整性等級(ASIL)和對應的安全目標和安全需求，確認危害事件及其對安全的衝擊。BMS的部分功能需要嚴謹的開發過程，達ISO 26262的最高安全完整性等級ASIL D。此要求對於軟體安全需求十分嚴格。
BMS通常包括三大結構組件(圖1)：
．一組由數個電池單元組成的電池組
．一個開關箱
．一個電子控制單元(ECU)，包括監控電池單元電壓、電流和溫度的軟體控制器。
圖1 以ANSYS Twin...
效率提升帶動新架構搶灘 48V系統翻轉車用電源設計
車輛發展超過百年，近來正逐漸由機械為主的架構轉向電氣化架構，1918年汽車首次導入蓄電池，隨著起動機的誕生，1920年蓄電池獲得了廣泛應用，當時蓄電池的電壓等級是6V，並且正極接地。由於內燃機排氣量持續增加以及高壓縮比內燃機的出現，1950年電壓等級開始向12V進化，直到現在，12V電壓系統已經使用超過60年。
1988年，美國SAE(Society of Automotive Engineers)曾提議把標準電壓提高至42V，由於當時的技術水平，以及電氣零組件替換的高昂費用，此方向未獲得車商廣泛支持。2011年，Audi、BMW、Daimler、Porsche、Volkswagen等歐系車廠聯合推出48V系統，以滿足日益成長的車載電子負載需求，更重要的是為了滿足2020年嚴格的排放法規，並在隨後發布了48V系統規範LV148。
48V系統可以應用在所有包括內燃機(Internal Combustion Engine, ICE)車、油電混合車與電動車，因為車輛電控系統越來越多，電源管理的需求提升，以基本電學公式來看，在功率不變的狀況下，電壓提升為12Ｖ的四倍，電流就會降低為1/4，電流變小整個傳輸電路安全性也因此提高，而損耗降低，傳輸產生的廢熱也變小。藉由將車電系統的電壓提高，汽車製造商得以在電力系統足以負擔的情況下將許多傳統的機械、液壓系統轉換為電子式的系統，藉此減少引擎負擔、改善排放。另一方面，48V車電系統也能夠驅動過去12V車電系統無法支援的大功率電動馬達，打造微型油電形式的混合動力系統。
48V車用電源效率大幅提高
48V相對於12V，優勢除了更大的電壓能實現更多功能之外，成本僅是高壓混合動力系統的1/3，能夠利用電氣化降低排放，卻能達到其2/3的節能效果，使整車燃油經濟性提高10%~18%。省油效果相對明顯，對現有整車結構改變不大，不會大幅度更改車輛設計或者增加重量，是一種車廠最容易上手、用戶接受度最高的混合動力方案。
整體而言，現今汽車供電有多項趨勢，Vicor應用工程師張仁程(圖1)指出，高輸入範圍與電壓、高輸出功率、高效率、高能量密度(High Power Density)、小體積、低能量/重量比(Power to Weight)、散熱效率(Thermal Dissipation)、遠端管理(Telemetry)、低雜訊等都是發展重點。以750W的供電實例而言，12V系統電流達63A，傳輸使用2AWG電源線，每公尺重量約273公克，3公尺線路損耗約13.6W；而48V系統電流降到16A，使用12AWG電源線，每公尺線路重量僅27公克，3公尺線路損耗8.6W，重量剩下1/10，損耗降低37%。
圖1 Vicor應用工程師張仁程
車輛電源48V系統的技術重點在提升電壓轉換效率。
雖然48V系統在傳輸與應用上有諸多優勢，但在技術上卻帶來許多設計挑戰，張仁程表示，過去12V要轉換到更小的系統應用，通常是降到5V，但是48V降壓到5V，降壓的幅度更大，就降壓效率來看損失必定更大，也就需要透過架構的調整盡量縮小轉換損失(Switching Loss)，因此這些技術就成為接下來新興電源設計的發展重點。
新興ZVS與SAC架構設計將成明日之星
電源轉換效率其實是錙銖必較的領域，對於數位技術來說，每個不同的產品世代效能提升兩倍是家常便飯，但是在類比電源世界，1%的電源轉換效能提升就是一個新世代產品了。目前一般的電壓轉換IC效率大概97%~98%，努力的目標是提升轉換效率到99%，甚至零耗損轉換，升壓轉換又比降壓轉換困難，要做到雙向升降壓都具備高效率更是一大挑戰。
零電壓切換(Zero-Voltage Switching, ZVS)是一種將電流引導到開關中以在開關打開之前均衡任一側電壓的技術，張仁程進一步說明，這有助於減少切換損耗，使切換頻率提高四倍或更多，並縮小元件尺寸，減少大幅壓降的耗損。ZVS利用箝位開關和電路諧振，通過柔性切換有效地操作高端和同步MOSFET，避免了其在常規PWM操作和定時期間產生的損耗。
另一種正弦振幅轉換器拓撲(Sine Amplitude Converter, SAC)是一個處於BCM模組核心位置的動態、高效能引擎。基於變壓器的串聯諧振拓撲結構，在等於初級側儲能電路諧振頻率的固定頻率下工作。初級側的開關FET鎖定為初級的自然諧振頻率，在零交叉點開關，可消除開關中的功耗，提高效率，顯著減少高階雜訊諧波的產生。初級諧振迴路是純正弦曲線，可減少諧波內容，提供更乾淨的輸出雜訊頻譜。由於SAC的高工作頻率，可使用較小的變壓器來提高功率密度和效率。
採用SAC的架構因為雜訊少，張仁程提到，該架構也具有容易濾波、減少EMI、容許使用最高規格的零件、沒有開關損耗、低峰值/平均電流或電壓比例、可以進行雙向傳輸、快速瞬變響應、純電阻及低阻抗輸出、沒有能量儲存等優點。
電源晶片與處理器整合設計為趨勢
另外在電路模組的設計上，就算電源管理晶片本身的效率極佳，在系統設計上也可能因為線路的耗損導致效率降低，這俗稱為「最後一吋(Last Inch)」問題，為了解決類似問題，張仁程解釋，整合電源管理晶片的Power on Package設計越來越受重視，可以縮減90%的pin腳，不過這類設計需要與晶片電路設計整合，加上半導體封裝廠商的專業協助，同時考量電源晶片與處理器晶片互相干擾的問題，預計還要二~三年發展時間。
已經被提出的Power on Package架構有橫向(Lateral Power...