2014-2020年全球充電站佈建預測
（來源：IHS Automotive）
因應全球節能減碳趨勢，各國政府與車廠持續投入純電動車(EV)、油電混合動力車(HEV)等採用替代能源的低碳綠能車輛發展，加上消費者對於新能源車的接受度提高，包括方案供應商、半導體廠商與基礎設施配套廠商均積極加入新能源車市場。全球新能源車產業經過多年的創新發展後，預計將在2015年後快速起飛。
根據Frost & Sullivan估計，包括EV/HEV、插電式混合動力車(PHEV)與增程式電動車(REEV)等全球新能源車銷售量持續快速成長，2014年時EV/HEV銷售量約32萬輛，預計將在2020年達到278萬輛；這一成長幅度說明新能源車的市場接受度正逐步擴大中。
包括歐洲、日本與美國等先進國家都將EV產業視為重點發展項目，中國政府高度重視新能源車的發展，並已列於《中國製造2025》十大重點領域之一，頒佈多項相關政策法規為新能源車產業持續增加扶持力度。從全球新能源車市場銷售量角度看，中國市場的全球排名連年提升，預計在2015年可望超越美國成為新能源車銷量全球第一。
台灣也自2010年開始推動智慧電動車發展策略，分三階段建立以台灣關鍵零組件為核心的EV產業鏈。第一階段的先導運行期目標是在2013年達到3,000輛智慧電動車上路；第二個階段的成長期以推展國內與新興市場為目標，期望在2016年達到超過6萬輛(含外銷1.5萬輛)電動車生產量。而在第三階段的擴張期(2017-2030年)，則計劃創造總銷售量達120萬輛(含年度外銷量100萬輛)電動車。
然而，包括電池壽命與成本、續航里程、馬達技術以及轉換器效率等因素，目前仍影響新能源車的使用體驗，而充電樁的充電時間過長、盈利難與維護成本高，則限制了充電站的佈建與普及，進一步阻礙新能源車的發展。
亞德諾半導體(ADI)汽車電子事業部大中華區市場經理許智斌預期，新能源車將在未來幾年內持續發展，與此同時，在完善電動車和提供充電站等基礎設施方面也需要時間以及新技術推動進展。
隨著各國激勵政策不斷推出，EV/HEV市場正獲得越來越多的動能，半導體廠商也積極在各自擅長領域推出適用的新能源車新品，例如與HV/EV有關的整體架構、進行各種控制的電子控制單元(ECU)，以及核心的電池技術——包括電池芯、電池監測IC、微控制器(MCU)和CAN收發器等電池控制系統與功率元件。
許智斌指出，相關的鋰電池技術必然有所突破，例如，如何有效監控鋰電池使用情況，以及保護汽車運作系統變得非常重要。越來越優異的電池製程技術出現，使得電池充放電曲線更加平坦，電池管理晶片需要擁有更高的測量精度。另一方面，由於鋰電池的失效特性，電池管理系統的可靠性和安全性也至關重要。
瑞薩電子(Renesas)在新能源車專用MCU領域有著領先的市場佔有率，特別是在HEV馬達驅動領域，瑞薩的MCU產品在2013年取得了全球84%的市佔率。據瑞薩電子汽車業務中心經理于宗源介紹，瑞薩推出一系列專用MCU以因應新能源車的特殊需求。針對馬達驅動控制器，瑞薩陸續推出了SH72AW/AY系列與RH850/C1X系列。相較於同類產品，這兩個系列的產品特點包括內建旋變解碼器(AU680x)、6通道同步採樣ADC模組以及電流環韌體電路(FOC演算法)。目前SH72AW/AY已經進入量產階段，RH850/C1X還處於研發階段，但可提供樣片。
東芝(Toshiba)則專注於提供電池解決方案。該公司針對新能源車領域推出一種創新的可充電鋰離子電池SCIB，具有優異的安全特性。採用新的氧化物材料，即便由於外力等原因引發內部短路的情況下，也不容易產生熱失控。另外，SCIB電池具有10,000次以上充放電的超長壽命，能夠在6分鐘內完成快速充電，功率密度與超級電容相當，具備-30℃的低溫工作特性。
德州儀器(TI)則為新能源車提供了豐富的類比產品，例如BMS電池管理系統。憑藉其於新能源車應用領域長期的投入，TI能夠提供從獨立到整合、適用各類安全標準的類比元件。TI大中華區汽車業務拓展經理姚志成說：“例如，為配合C2000馬達控制系統的高度可靠性要求，TI即將推出PGA411 Resolver角度感測器，該晶片具有高整合度，包含時脈監測且內置12bit平行類比/編碼輸出；符合ISO26262標準；整合運算放大器與驅動電源，並帶有短路保護功能，可大幅簡化客戶的系統設計，並提升系統安全性。”
類比類產品巨擘凌力爾特科技(Linear Technology)也致力於電池組監測器的研發，凌力爾特科技訊號調節產品部資深產品市場工程師Greg Zimmer指出，這些監測器是完整的電池監測IC，兼有多種複雜功能，例如精準ADC、精確電壓基準、高壓多工器和序列介面，以允許監測12節串聯連接電池的電壓。當串聯時，這些監測器允許測量一個大型高壓系統中每一節電池的電壓。
其中性能最強的監測器是LTC6804，這款第三代IC具16位元解析度和高於0.04%準確度，可測量多達12節、電壓高達4.2V的串聯連接電池。
新能源車發展面臨諸多挑戰
根據IDTechEx的報告指出，由於性能與效率的提升以及供電基礎設施的普及，EV/HEV的全球銷售量將於2024年達到1,789億美元的市場規模。雖然成長快速，但新能源車的發展仍未達到業界期望的爆發式成長，原因在於：充電配套設施不完善，缺乏像加油站一樣多的網點；大都市停車位較少，無法建立充份的家用充電站；電池成本在整車成本所佔比重過高，提高了整車價格。
電池是新能源車的核心元件，它的安全、成本、充電效率等都是用戶關心的問題。解決這些問題，需要從政府層面制定相關法律法規強制其安全標準，以及車廠與半導體廠商合作最佳化電池系統，在確保系統安全性的前提下，提高系統整合度，降低能耗排放，以使消費者最終能購買到性價比高且安全的新能源車。
TI大中華區汽車業務拓展經理姚志成說：“基於這個前提，TI將BMS電池系統的整合度、低能耗與安全性作為關鍵要素，以TI電池管理晶片BQ76PL455A為例，該晶片整合了可同時監測管理16個電池單元的功能，內置硬體保護，符合AEC-Q100，大幅簡化了系統設計，提高了系統整合度與安全性。”
東芝則採用新材料以因應電池的性能及價格難題，東芝SCIB電池通過負極採用鈦酸鋰材料，實現了快速充電、超高安全性的特點。同時由於其具備長迴圈壽命，在很長時間內無須更換新電池，使得使用期間內的投入也相應減少。
除了新能源車自身的技術問題及市場絕對數量較少之外，充電問題也不可小覷，如何建立充電的生態環境，需要各方面的關心和強有力的行動。現代電動車系統需要監測及控制電池組、電機和變換器。惡劣的電磁干擾和溫度環境，以及對極低缺陷率和產品長效使用的期望，要求這種系統必須經過精心設計和全面測試，以便管理數百伏的電池組，並達到毫伏級的監測與校正精度。
佈建充電站基礎設施
從新能源車的發展藍圖來看，公共充電站基礎設施佔據至關重要的位置——除了電池製造成本、電池續航力與充電標準等因素，推動EV成長的關鍵之一就在於落實充電系統，特別是充電站的佈建密度與使用便利性。
根據IHS最新的調查報告，2014年全球電動車充電站約有100萬台，預計這一數字將在2020年時增加到1,270萬台的規模；其中約有10%的充電站是公共的。
目前德國上路的電動車只有大約10萬輛，充電站更少僅約2,100個。以中國為例，中國目前的新能源車充電站規模較小，但潛力巨大。中國目前約有12萬輛新能源車，累計建成的充電站僅為3萬個左右，以充電介面與新能源車數量比例不低於1:1這一標準來看，充電站的規模遠遠‘供不應求’。加上政策不斷向新能源傾斜，各地對充電站建設補貼力度也在增加中，預計到2020年充電市場規模可進一步擴大。
充電站前期投入與後期維護成本較高，使得充電站的建設速度較慢，也影響了電動車的銷售量，此外，充電站標準不統一也是原因之一。徐輝表示，目前充電站標準的問題尚未落實：從中德政府方面來看，中國希望能夠普及德國的標準。這牽扯到兩個問題，一個是介面的問題，也就是車到底能不能用一個萬用的介面；第二，不同的車採用不同的電壓，那麼充電站能否以最大效率為不同電壓的車充電，這些問題都值得探討。
徐輝說：“針對這兩個問題，我們目前還沒看到強有力的政策執行。我們認為這些基礎設施是電動車推廣的最核心問題。電動車的技術已經沒有太大的問題了，但是私有電動車的銷售量還是上不去，主要原因就是車主看不到這些充電設施，覺得充電設施的普及率距離遙遠，也就很難下定決心買電動車。”
有些充電站的成本回收年限超過其本身壽命，例如中國南方電網的一些充電站壽命是六年，而成本回收可能需要八年，所以，電力公司不願意在後期投入維護費用，造成許多充電站建好但不能使用的尷尬局面。
另外，落實政策補貼仍未到位。聚電網路科技新能源事業部總經理鄧小穎指出，中國國家政策對於充電站企業的支持是以補貼的形式實現的，他覺得力度還可以更大一點。現在的充電站補貼往往週期長，實際建設和最終拿到補貼會相差一年多的情況，這樣對充電站建設而言資金壓力比較大，除此之外，補貼的方式方法也可更加明確些。
“從充電站的安裝營運來看，其成本包括硬體投入、前期施工與售後維護，有些充電站後期的維護成本甚至可能比前期的投入還要大，例如直流充電站每年至少要安排兩次風道的清洗。以目前的戶外機加上直流機的發熱嚴重，而防護等級要求又高到IP54，這樣就產生了矛盾，又要散熱，還要密閉好，對直流充電站的維護提出了挑戰。”
中國建成的充電站多數採用交流電充電，其充電功率及電流都較小，充電時長較長，也是用戶抱怨較多的一個原因。但是，直流充電站雖然快很多，但有很多缺點阻止了它的發展，原因就是一投資較大，建設一個小的直流充電站投資較大，動輒數百萬元。而且還要搭配建造儲電站，以及與相關部門協商，需要花費相當的金錢及精力。對於民營企業來說，是非常大的負擔。
相較於傳統企業經營充電站的現狀，中國聚電網路推出一種採用網際網路的創新營運方式。據鄧小穎介紹，聚電的充電樁功能更多樣化，可支持手機APP實現查找、預約、監控等功能，並支援協力廠商支付。“而且，這種創新的充電樁有眾籌功能，例如客戶只在晚上使用，我們就可以在白天把充電樁推送出去，給有需要的人用，後台再將收益返還給客戶。”
同樣地，裕隆電能開發的電動車充電樁同樣支援雲端遠端通訊與控管，利用電腦或APP軟體即時查詢與預約充電樁，並結合悠遊卡提供金流服務。這種充電樁的特色還包括類似加油槍的設計，可在兩邊同時輸出80A交流電，單邊每小時最高可供給達17.6kW，目前在全台已經設置650座了。
裕隆電能的EV充電樁採用一樁兩充的設計，更具經濟效益
或許這種採用網際網路思維運營充電站的方式可以提升車主的使用意願，改善充電站的運營狀況。
根據業界觀察家表示，許多充電站企業是由先前的電錶企業發展而來，充電站或許將成為其中一部分業務，這種現象的成因不難想像，電錶企業與電力企業擁有良好合作，現今變成依然與電相關的充電站，自然也能形成順理成章的合作。
儘管新能源車產業面臨諸如充電站推廣困難、電動車續航短等問題，不可否認的是，這個新興市場擁有巨大前景，吸引了大批企業的加入。此外，隨著電網與能源巨擘企業加大對充電站建設的投入，以及新能源車技術水平的日益革新，如快速充電站的推廣與無線充電技術的進展，一個日益龐大的充電設施運營市場正在形成，進一步促使新能源車產業不斷走向成熟。
資料來源:電子工程專輯
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