電動機車

：一個為台灣邁入二十一世紀建立環保形象的新產品

林炳明

1998.12

工業技術研究院機械工業研究所

1. 前言
2. 電動機車與燃油引擎機車之差異
3. 建構充電環境   3.1自家充電  3.2 公用充電設施  3.3上班場所充電設施   3.4 快速充電設施  3.5 電池交換站
4. 電池壽命
5. 結論

1. 前言
   

      行政院蕭院長87年一月五日于總理紀念月會中提示將電動機車列為國家發展六項產業科技的重點之一，其後三月五日環保署長於行政院2568次院會提報「發展電動機車行動計畫」，獲得院會通過，使電動機車之推動自84年環保署公告三期機車排氣污染管制，規定89年起國內電動機車銷售量需達機車總生產量或進口量之2%後，獲得更有力的政府政策支持。歸其原因無他，電動機車實為一個我國邁入二十一世紀建立環保形象的新產品 ¾ 台灣擁有世界密度最高的機車數量，因此在改善環境品質上有相當的急迫性，近年來大幅成長的機車外銷量，證明我國在機車工業及國際產業分工上已奠立穩固的基礎 ─ 發展不排放廢氣的綠色產品電動機車，不論是環境需求或技術條件，甚至帶領世界潮流，都有引人之處。然而自民國82年康陽公司正式推出第一部電動機車City Bike以來，市場成長甚緩，環保署84年底起利用空污費補助新購電動機車及設置充電站，並委託33所大專院校大力教育民眾，推廣電動機車，86年11月上暐公司相繼推出性能較好、價格較高之SW1電動機車，但至87年五月底止，電動機車總領牌數尚不及一千部。89年2%銷售量規定在87年初檢討確認，實施日期距今已不到兩年，未來國內電動機車市場，是否會如「發展電動機車行動計畫」中所預期，快速成長，達到2010年佔全國機車總量三分之一的規模？有關於此，正如一個產業新形成，一個新政策剛推動，社會上正反兩面意見甚多，可喜的是，各階層已逐漸匯集共識 ─ 電動機車是一個為台灣邁入二十一世紀建立環保形象的新產品。環保署已經扣下扳機，從行政院、國科會、研究單位、學校、產業界、消費者到媒體，整個社會動了起來，沒有人敢預期會走到那裡：原來被認為太貴的鎳氫電池已經有業者開始在電動機車上測試驗證，甚至燃料電池、鋅空氣電池也被審慎考慮；電池交換站會不會是個讓電動機車普及的好辦法？或者在7-11設置投幣式快速充電裝置？何以獨厚電動機車，沒有鼓勵電動腳踏車．．．．種種意見，沒有人可以給一個肯定的答案。汽車工業歷經百年，才有今日普遍設置的加油站，以及消費者視以為常的駕車模式，任何革命性的變動都需要長期試驗，汽車業者才敢於推出市面。顯然台灣電動機車站在國際舞台的前端，往後還有漫長的路要走。本文主要從技術角度，來探討各種可能的路徑，以達到促進電動機車市場的目的。

　

2. 電動機車與燃油引擎機車之差異

       相較於燃油引擎機車，電動機車似乎只有節約能源，減少環境污染及維修簡易的好處，不論車輛性能、環境條件或價格，目前短期的未來，都不可能優於燃油引擎機車（見比較表一）。因此，強令消費者購買使用電動機車，

　

表一、電動機車與燃油引擎機車之差異

*以接近50cc燃油引擎機車性能為準

非有相當大的誘因不可。根據中興大學接受工研院委託，對使用過電動機車一個月以上的消費者進行接受度分析，「爬坡力」「耗電量」「充電時間」「續航力」「車重」是較不滿意的項目，試用者在初接觸、試用一個月後及

圖一、長期試騎者對電動機車的滿意度分析

（以Likert五點尺度衡量，5代表非常滿意，1代表非常不滿意）

　

圖二、長期試騎者對電動機車的購買意願分析

（以Likert五點尺度衡量，5代表非常高，1代表非常低）

（資料來源：電動機車行銷研究記實-中興大學）

結束後一個月分別作滿意度調查，其中「充電時間」「續航力」「耗電量」

的滿意度平均值一次比一次低（圖一）。另外當電動機車的售價在35,000元以下時，消費者有較高的購買意願（圖二）。在對54位消費者進行偏好性結構分析，則發現「續航力」「充電耗時性」及「價格」在不同群體中均處於較重要地位。可見，這些電動機車與燃油引擎機車最大差異之處，正是消費者最難以接受，認為最重要的部份。其他，由於試用時間不算長，試用者極少經驗電池劣化，壽命終止的情況，否則電池耐用性也會是另一個滿意度極低的項目。如何說服消費者購買這種產品，業者透過行銷策略也許可以找出特定的市場，或是針對多種區隔市場需求採用不同的產品特性組合（表二），目前國內外電動機車即可大約歸類出幾個產品方向，說明如表三。

　

表二　電動機車市場區隔變數

（資料來源：中興大學「電動機車行銷策略研究」）

但是，當充電不便性，電池壽命等根本性問題未解決，很少人有地方充電，使用者每年需要花費不少金額於電池更新時，期望電動機車市場蓬勃發展實不可能，這些問題大部份需要從技術面、環境面、商業面或政策面同步著手對策，非一蹴可幾（表四為電動機車潛在問題及對策分析）。因此，雖然早在民國82年，經濟部工業局即已將「發展電動車」列為「車輛工業發展策略」項目之一，且初步評估電動機車及電動巴士為優先發展項目，整合性活動卻一直難以推展，廠商也遲疑於推出產品，直到最近政府顯現決心，確認電動機車產業技術研發與市場開發，為政府堅定的政策，由國科會會同經濟部，整合現有研究規模及成果，加速進行研發，協助業者提昇電動機車性能；由經濟部及環保署研擬推動各項相關法規、電動機車標準及使用環境之建立；在推廣上則選定示範區，就電動機車使用環境、維修網路進行完整評估試做，以掌握全國推動之方向，並引用行銷管理方面的專業知識於發展電動機車的整體策略上，以確實著眼於市場機能，使其成為朝氣蓬勃的綠色產業。

表三､國內外電動機車比較表

表四 電動機車潛在問題及對策分析

潛在問題	問題分析	對策	對策 可能不適合使用電動機車 增加車載電池容量 提高動力系統效率，減輕車重 廣設一般充電插座，如公寓、大廈、社區停車場、公私用停車場站、學校等 設置密佈的快速充電設施 設置密佈的電池交換站 發展可靠指示合理的電池電量計 試用推廣及教育，建立使用習慣 開發應用適合深充放長壽命電池 開發應用能量密度較高電池 電池組配上車前先做嚴格選配 發展個別電池形式合適的充電功率及模式 利用均衡充電縮小電池間之不均衡性 放電末期進行限制管理，避免過放電 合理使用較大功率車上充電器 充電操作方式講求安全方便 市場萌芽期補助購買，縮小與燃油引擎機車價差 維修教育訓練，建立維修體系 市場萌芽期補助一組以上電池更換 採用電池租賃制度，平均分攤電池費用 開發複合動力式電動機車 市場成長自動調適
續航力不足	實質上需要長距離使用 充電地點有限 對電量指示不信任 不習慣使用距離受限制 電池劣化，續航力降低 不安全感，無法像燃油機車，沒油隨即可加油	a.b.c.j.e.f.u. a.d.e.f.u. g.h. h.b.e.f.a. v.i. e.f.u.
電池壽命太短	電池特性不適合深充放 電池品質不均勻，個別較差電池拖垮組電池 不適當的充電方法 放電未做適當管理	i. k.m.n. l.m. n.
充電不方便	在經常停車地點沒有方便的固定電源供應 沒辦法隨時補充電能 充電時間太長 充電方式不夠friendly	d.e.f.u. e.f.u. o.e.f.u. p.h.
售價及維修費用偏高	產業上下游結構尚未建立，元件單價高 市場萌芽期，數量少與開發費用分攤高 維修體系尚未建立 電池壽命截止更換費用高	q.w. q.w. r.h. s.t.

3. 建構充電環境

台灣地區的機車總數至86年底已超過一千萬部（10,027,471），平均約2.2人即擁有一部機車，其在都會區的使用密度超過3000部/平方公里，若加上白天上班人員的密集湧入工作，機車使用者也同樣要面臨停車問題，很少人擁有固定的停車地點，大部份人只能隨處擺放，能夠在家裡或上班處所找

到充電位置者畢竟有限，如果整個環境無法配合充電需求，電動機車必然難以普及。依據工研院機械所委託明新技術學院對37名電動機車試用者調查，

　

表五試騎者認為最能符合自身需求之充電方式

（資料來源：電動機車使用環境研究-明新技術學院）

認為最能符合自身需求之充電方式依序為在家充電、上班地點充電（免費）及電池交換等如表五所示（其中快速充電費用可能由於設定過高致不被看好）。因此，理想中的充電環境為電動機車續航力較長，可減少充電機會，停車地點即可充電，取其方便，臨時需求時有緊急供電的地點等，推估客觀環境的可行性，最終建構的充電環境可能是：

• 50%使用自家擁有（透天厝、公寓一樓、社區或公寓大廈地下停車位）充電設施

• 30%使用設立於路邊或公共停車位的充電設施

• 20%使用上班場所提供的充電設施
• 依據個人使用需求，部份電動機車配備快速充電或電池交換介面，可在散布各處的快速充電點或電池交換站進行緊急電能補充

3.1自家充電

事實上，並非人人都可使用電動機車，沒有固定停車充電地點者，經常旅次距離過長者（如上下班來回距離超過電動機車續航所及），或長時間當營業交通工具使用者，都不適合騎電動機車。在對384名騎者的調查分析，大部份人每天騎乘距離不超過25公里，騎乘時間少於1.5小時，多用於上下班購物等（表六），因此目前電動機車的續航能力基本上大部份人已經夠用，

　

表六、國人使用機車習慣調查

（資料來源：電動機車消費者問卷調查-中華徵信所）

　

需要解決的是每一到二天就要進行一次的充電問題，因為只有不到一半的人住在樓下（43%，都市內人口集中住宅地區更嚴重）。受限於家用電源插座功率與充電器體積，因此車上充電器最大需用功率不能過大，目前國內外車上充電器最大輸出功率多低於500W，因此電池充飽時間都需要六小時以上（其中Peugeot Scoot’elec充電器輸入功率雖高達1500W，電池充飽時間可在五小時以內，但需要220V電壓，較不適合國內環境使用），但是由於消費者在使用電動機車一段期間，瞭解續航能力（即行駛里程與電量表關係）後，習慣上會避免讓電池耗盡能量再返家充電，因此只要養成返家停車時即進行充電的習慣，電動機車可經常保持滿電狀態，進而對使用電動機車建立信心，此點在電動機車推廣初期教育民眾認知非常重要。

住家型態為透天厝、公寓一樓、社區或公寓大廈有地下停車位者都可以或可能進行自家充電，但是當使用電源為公用電源時會面臨幾個問題：

能夠進行自家充電的消費者是電動機車推廣的首要對象，也是電動機車市場萌芽的關鍵，因此，協助解決相關問題應列為推廣初期施政重要項目。

　

3.2 公用充電設施

很多機車使用者沒有固定停車位，無法充電，根本不可能使用電動機車，目前都市內機車隨處停放情形相當嚴重，各地方政府皆開始積極管理，劃定車位，執行拖吊工作，以重建國人騎機車停車習慣，有次序且劃分清楚可管理的停車位，才有辦法設置充電設施，如人行道靠馬路側、騎樓、公用停車場等，但與自家充電屬封閉式場所不同，由於空間開放，其合法性、安全性、管理收費方式等都需要特別考量，可能解決方案如下：

『收費式公用充電停車位』設置建議方案

設置原則：公家設置，提供停車及充電，並收取費用

設置地點：馬路側、騎樓、公共場所外牆、公用停車場等

電動機車配備：

• 自備車上充電器，輸入一律採用110V交流電源，需求功率受限在規定值以內
• 出廠時即於車上充電器內燒錄車輛識別碼，並向監理機關登錄進入管理網路，識別碼為機密資料，一般人無法取得，機車報銷後識別碼取消
• 充電插頭加裝檢查端子，可與充電電源溝通

充電停車位配備：

• 每個充電停車站可提供3~8部電動機車使用，設置一電源接續箱作電壓轉換、電源保護及電量記錄等
• 每個車位提供一個有蓋、有遮蔽插座，提供110V交流電源，內置「檢查線路」、「監測線路」及「輸出線路」─檢查線路用於當電動機車插入電源線時，可透過檢查端子進入車上充電器進行車輛識別碼判讀，判讀無誤方可啟動提供交流電源進行充電，充電過程中由監測線路累計瓦時及停車時間，於充電終止時自動記錄使用電量，於電動機車拔離插頭時自動記錄停車時間

• 每天由管理人員至各充電插座download充電記錄，並upload至管理中心
• 定期由管理中心統計費用向使用者帳戶扣款或郵寄通知、轉帳繳費等，計費方式由管理辦法訂定，費用包括電費及計時停車費
• 定期分析各處充電停車站使用頻度，以適當減縮或擴張車位數

公用充電設施牽涉問題甚多，有必要進行技術及商業可行性評估，改裝車輛充電器，並選取代表性地點試裝試用，示範推廣。初期採鼓勵措施，俟立法確認後大量推廣。

其他收費式充電停車站亦各見優缺點，但實施上更顯困難，中興大學列舉三類作了比較：

3.3 上班場所充電設施

公私立機關、公司、工廠或學校等自有機車停車場設置充電設施，由於涉及層面單純，最無爭議性，因此如公務車、業務用車，其「旅次終點為上班地點者」成為環保署及各地方政府初期推廣電動機車的優先考慮對象。新竹縣市至六月底止已在56處設置共約750個充電插座，大致集中於學校、政府機關、科學園區工廠。

在上班場所充電，有安全（有遮蔽，不易被破壞或被不當使用）及車位保障的優點，且由於充電費用不高（一部車平均400公里/月計，消耗電費僅約50元），推廣初期上班服務單位可能願意自行吸收電費，因此試用者自然認為可免費使用的上班地電充電方式最能符合自身需求（明新技術學院調查報告）。

然而對於只依賴上班地點充電的非公務車使用者，下班後由自家延伸的旅次行駛里程則受到限制，若過度使用將影響隔日上班的旅次，尤其假日期間因為自家無法充電必不敢貿然使用電動機車。目前由於電池能量密度不高，一般電動機車市區續航力在30~40公里間，若加上電池劣化因素及對電池可用能量持疑的心裡，實用續航力保守估計只有16.8~22.4公里（30~40公里*80%*90%*78%）。

電池劣化因素：電池壽命終止時能量僅剩原有能量的80%

持疑心裡：電池能量利用率-90%，對電量表的信任度-78%

因此利用上班地點充電的非公務車使用者除非每日行駛里程甚短，否則不可能接受電動機車。依據明新學院對試用者的居家環境調查，雖已特別徵求居住公寓或大樓的二樓以上且沒有充電車位使用者參與試用，但在89位參與試用者中，仍僅有21位居住於公寓或大樓二樓以上，其中有13位可於上班地點找到充電車位，8位完全沒有充電車位（只能利用延長線或其他借用他人處所方式充電），不但顯示此類型消費者較無參與試用意願，其購買電動機車之意願也較低落。

上班地點有充電設施可延伸每日可行駛里程，有利於上班旅次距離較長者使用電動機車，亦可令其他一般使用者安心，因此電動機車推廣初期鼓勵各學校、機關、工廠構建充電設施也應列為主要工作。

3.4 快速充電設施

快速充電設施由於輸出功率甚大，電源轉換（交流-直流）只能在車外進行，直接提供電動機車直流電源充電，而不透過車上充電器。所謂快速，亦即能在短時間內補充車上電池能量，以工研院開發之EC1電動機車為例，車載電池能量約1200Wh，若利用3kW充電系統，約可在30分鐘內補充至60%容量，可再行駛20公里，若利用6kW充電系統，約可在20分鐘內補充至80%容量，可再行駛28公里，不可謂不吸引人。然而電動機車能進行快速充電，車輛需要特殊配備：

• 電池可進行高率充電，以USABC設定之商業實用目標為例--<30min@150W/kg, 20-70%SOC
• 配備充電介面及配線，以輸入電能並與快速充電系統交換車輛資訊包括—車輛識別檢查、電池形式判別、電池狀態偵測（如電壓及溫度）
• 可接受快速充電資訊之車上電池管理系統，以隨時更新電池狀態記錄

• 能檢識車輛、判別電池形式，並依據電池狀態提供適當的充電方式
• 可記錄充電車輛及電力輸出狀況，供download以進行計量計時收費
• 大功率電器，宜有遮蔽措施

• 設置密度需足夠—快充時間再短，仍比不上加油快速，充電站數不足時，消費者不可能耐心排隊等候充電，何況利用快速充電者，多屬急於補充電能，以進行下一旅次者，站數分佈過疏，則失去緊急供電的效果
• 設備較貴，停車充電收費較高，可能為一般充電的5~10倍以上
• 電動機車需有共通的充電介面—電力接頭及通訊接頭

• 在公用充電設施間佈置約10~20%的快速充電車位，由消費者自行選擇採用一般充電或快速充電
• 機車廠設計製造電動機車時，除車上充電器為基本配備外，可提供有快充介面的機種，售價較高，由消費者依其需求選購
• 由於快速充電設施比例不高，其對電力負載的影響應可忽略
• 一個10+2（10個一般充電位置中有2個快充位置）的公用充電設施額定容量約10kW以足夠使用

3.5 電池交換站

猶如使用大哥大或筆記型電腦，電動機車是否也可以利用抽換電池方式補充電能？由政府或民營以類似加油站方式經營電池交換站，是否可行？電池能進行抽換，基本上幾個條件必須考量：

• 重量問題—若輕至可一人提取（15公斤以內），則可不藉助機械設備抽換。理想狀況依美國USABC所訂長程電池目標規格（Long- term criteria）推估，電池能量密度200Wh/kg，車載電池能量3000Wh，體積10公升，約重15公斤，機車市區續航力可達90公里，則消費者可備兩組以上電池，一組車上使用，一組在家充電，配備車外充電器，不需安裝車上充電器。若電池重至一人無法提取，則必須藉助機械設備進行抽取及裝載工作
• 電池鎖付及與車上電系連結必須簡易牢靠
• 電池狀態資料（如剩餘電量、使用過里程、時數）在電池被裝卸時必須容易被車輛或車外充電系統判讀或測知
• 電池盒大小必須統一，以便於裝卸交換

依目前電池發展狀況，輕量化可由個人自行抽換的先進電池仍難預期何時商品化，因此電池交換必須由交換站執行，然而電池交換站所需空間甚大，其營運管理包括設置地點、收費方式、電池管理等牽涉問題廣泛，除技術可行性令人質疑外，商業上是否可行，經濟部工業局87年度委託工研院機械所執行「電動車輛電池交換系統大環境建立可行性研究計畫」，設定

• 電動機車逐年成長至2010年5,000,000部
• 電池及車輛性能逐年依預估發展狀況改善進程
• 電池自動交換、儲藏及充電之機械結構及操作模式
• 利用中油及民間加油站規模改裝，可作電池交換及充電
• 由政府及民間共同投資電池交換租賃公司
• 電池採用租賃方式租給電動機車使用者

• 全程（至2010年）總投資額約近500億
• 由於電池性能不好，電池交換收費又不能比汽油引擎機車高，縱使政府有大力補貼，經營者營運仍相當困難
• 充電需求不致影響本省電力負載，其他主要問題仍有：
• 交換站密度與車輛成長模式異於公用充電站，交換站數量成長速度需快於車輛成長，才能滿足消費者需求
• 逐年用地取得及交換設備構建、營運會與原加油站衝突

4. 電池壽命

電池隨出廠日久，使用里程累積會逐漸劣化，可用能量逐漸減少，終至機車航程降低至騎者無法接受，更換電池，每次更換電池所費不貲，由3500元至10000元以上，視使用何種電池而定，電池技術上雖認定容量剩餘初始容量的80%時視為壽命終止，但由於每個人對續航力要求不同，對電池壽命終止認定也不同，。若將電池的消耗更換計入電動機車的使用費用中，以

每組電池壽命里程：4000公里（約一年一換）

車輛累積使用里程：24000公里（機車約使用6年）

更換一組電池費用：A案—11100元，B案—5700元

環保署進行兩次補助，每次10000元估算

A案的平均使用費用為1.996元/公里，總共花費為92900元（含購車費用），B案的平均使用費用為0.871元/公里，總共花費為60900元，均高於燃油引擎機車的0.72元/公里及55780元。對消費者而言，若事先 瞭解這個問題則不敢購買，若在購用後才發現這個問題，對電動機車之推廣將形成嚴重阻力。

電池由於製作材料不均勻，加工組裝化成過程品質不均勻，出廠時已有差異性，在儲藏過程有溫度時間差異，組裝上車若未經選配，再加上使用電池時充放電未做妥善管理，擴大電池間差異性，一旦整組電池中有電池開始明顯劣化，充電放電能力立即大幅下降，幾乎可以說，電池在被選配組裝於一部車上時，其壽命已經決定一半，另外一半則決定於車上的電池管理。

依據環保署委託工研院機械所製作150部EC1電動機車示範運行統計，電池壽命較長者，其電池不均勻度也較低，一部典型累積4700公里里程的例子電池不均勻度由初始的11%劣化至最終的25%如表七，續航力已近乎無法騎乘。

表七、電動機車實乘電池劣化分析

累積里程	ECE47續航力	市區續航力	三小時率容量	電池不均勻度
初始	39.2km	32.8km	25.4Ah	11%
4700公里	15.2km	17km	15.6Ah	25%

電池管理是電動機車技術發展的一大課題，目的在有效使用電池能量，延長電池壽命，縱使電池公司雖聲稱其電池壽命優異，但是當組串用於路面車輛時，往往不能盡如預期，因此，完整的電池管理，必須從根源作起，它有別於充電環境，可視為「電池環境」，任一個環節疏忽，都會造成產業發展的阻力：

　

      科技進步日新月異，電池研究也因國際上大量投入而長足發展，可以輕易抽換電池的電動機車也許將來    會實現，但是沒有人可以預期何時出現，也因此對電動機車的發展觀點莫衷一是，猶如戰國時代百花齊放，難以作明確判別，畢竟新產業的建立，非一蹴可幾，有待政府及產業長期投入。最審慎妥當的態度，乃緊跟國際上電池開發的腳步，國內已形成十足吸引人的電池應用空間及電動機車市場條件，政府宜努力投入建構合宜的充電環境，試用，推廣，建立民眾使用電動機車方便性及信心，則電動機車成為台灣邁入二十一世紀建立環保形象的新產品，應無疑義。