里程焦慮是電動車市場成長的最大障礙？現在有解方了！
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李淑蓮╱北美智權報 編輯部
早在10年前，相信很多人在出遠門或出門時間比較長的時候，都會擔心行動電話的電力不能持續那麼久，這種憂慮直到行動電話的電池效能及容量提升、以及行動電源的日漸普及，才逐漸解決；即使在出門的時候才發現忘了充電，只要帶上行動電源還是可以輕鬆出門。如今，這種憂慮又在電動車用戶或電動車潛在用戶上重現，而且有一個專有名詞「里程焦慮」（range anxiety）；有報告分析，這種里程焦慮正是阻礙電動車市場發展的主因之一。然而，同樣是對電力不足的憂慮，對行動電話電力不足的解方是否可以套用在電動車上？在某些方面還真的是可以互通的。
里程焦慮（range anxiety）是指電動車駕駛認為車輛沒有足夠的續航力抵達目的地，對其在路途中拋錨的擔心，主要發生在純電動汽車上。里程焦慮一詞最早出現在1997年《San Diego Business Journal》的一篇文章中，用來形容 GM EV1 司機的一種擔憂。[1]其後，美國通用汽車公司（General Motors LLC）於2010年7月6日對「RANGE ANXIETY」一詞於USPTO提出商標申請（圖1），屬於服務商標 (service mark)類型，聲稱此標示是為了「促進公眾對電動車輛能力的認知」[2]。然而，此商標於2010年10月19日公告後，申請人即遞出放棄請求，最終此商標於2011年1月27日公告被公告廢止。然而，於2020年3月5日，Murdock, Michelle以個人身份對「Range Anxiety」一詞於USPTO提出商標申請（圖2），同樣屬於服務商標類型，也同樣聲稱此標示是為了「促進公眾對電動車輛能力的認知」。該商標於2020年6月30日公告，2021年5月11日註冊，目前為有效狀態。
里程焦慮的形成
早期的電動車因其充電後的實際行駛里程有限，駕駛經常發現電池充滿電後，行駛里程最多只能達到 70英里，儘管車商聲稱可以行駛更長的里程，但事實上實際里程數都低於車廠所聲稱的數字，長久的刻板印象影響了駕駛人的信心，在某種程度上即使現在許多車款的續航力已提升至可應付日常通勤所需，駕駛人的對電動車的續航力仍有疑慮。
要消除里程焦慮，首先要做的第一次事是拋棄固有的成見，重新審視現今電動車的續行力。究竟在2024年的今天，電動車的平均續航里程是多少？隨著鋰電池的技術及品質有顯著改進，電動車的續航里程也隨之提升；現在有許多客用輕型電動車一次充電即可行駛 200 至 300 英里。要知道從台北市到高雄市約300公里，換算下來約186英里；換句話說，只要充滿電，從台北開到高雄續航力是綽綽有餘的。
以下是一部分已上市的電動車車款，預估續航里程均超過 200 英里：
(1) 奧迪Q8 E-Tron – 204至218英里
(2) 雪佛蘭 Bolt – 259英里
(3) 福特電動野馬Mach-E – 211 至 314 英里
(4) 福特 F-150 Lightning – 230 至 320 英里
(5) 現代KONA電動車 – 258 英里
(6) 日產Leaf – 149 至 212 英里
(7) 特斯拉Model 3 – 220 至 334 英里
(8) 特斯拉Model Y – 303 至 330 英里
(9) 福斯ID.4 – 215 至 324 英里
雖然以上所示均為車商聲稱或預估的續航力，而現實駕駛條件會影響實際的可續航里程數；但不管如何，現在電動車之續航里程明顯高於早期的電動車車型。假設使用者每天需要通勤往返台北新竹，等如一天約需行車80英里 (約130公里)，以現在電動車的普遍續航力，即充滿電至少可行駛2天。而據統計，歐美地區人民平均每天行車約為43英里 (圖3)[3]，即一次充滿電可連續開5-7天。
從以上數據觀之，好像只要不是橫越撒哈拉沙漠，應該都可以順利到達目的地或至少是下一個充電點。然而，對電動車的里程焦慮仍普遍存在，究竟是為什麼？有沒有解方？
究竟在焦慮什麼？電池容量越大越好？
為了針對里程焦慮提供有效解方，英華達 (南京) 科技有限公司資深顧問馬斌嚴在今年4月TAIPEI AMPA車電展的專題演講中提出了他的看法。
「里程焦慮」這個名詞究竟是什麼時候出現的呢？回想過去的汽車發展史，過去我們在開汽油車的年代，沒有人會討論里程焦慮這個問題；但當我們開始講電動車的時候，從電動摩托車開始，到電動汽車，人們便開始一直討論里程焦慮的問題。因此，很明顯里程焦慮與電動車有很大的關聯性。
那里程焦慮的生成原因是因為續航力不足嗎？馬斌嚴認為不盡然，他表示如果只是續航力不足，那為什麼不直接講續航力不足就好，而要講里程焦慮？因為里程焦慮真正在講的是補能的不方便。「我們試想一下，以前在開汽油車的時候，只要開到加油站，不管是台塑還是中油的加油站，不管開進口車或是國產車，都一定可以加得到我們要的油量，所以沒有所謂的里程焦慮。」
但到了電動車的時代，一進到車商的展示間，通常第一個問題都會問：「充一次電可以跑多遠？」，這就是里程焦慮的開始。表示我們開始擔憂續航力不足的問題。然而，如果續航力不足，把電池容量增加就可以解決了，那為什麼電池容量一直不斷的增加，大家還是在討論里程焦慮的問題，所以這個問題的關鍵顯然是在於變異性及不確定性。
補能不方便才是焦慮來源，越大不一定越好
針對里程焦慮的問題，幾乎所有人一開始的想法就是增加電池容量以增加續航力，那充一次電就可以跑更遠，這是最簡單的想法。但馬斌嚴認為這種想法在邏輯上是有問題的。試想如果我們把一台電動車的電池容量加大，提升到充一次電可以跑600公里、800公里、甚至1,000公里。一台電動車的充放電次數基本上可以達到一兩千次，如果以1,000次來算，行駛600公里充一次電的話，那就是說這台車在當初設計的時候，電池使用壽命為60萬公里。然而，一般自用小客車一年大約行駛20000公里 (編接：據圖3之數據看是11000英里，故20000公里已是很寬鬆估算)，這表示我們在設計這台車的時候，其電池系統的設計的是供未來30年使用的，馬斌嚴認為這是不合理的，因為一般人不可能使用一台車30年之久。
也許有人會辯解說，如果是使用汽油車的話，加一次油跑600公里甚至800公里是很正常的，那將電動車的電池設計成充一次電跑600、800公里也應該是合理的。但馬斌嚴認為這是不一樣的。他分析說：「以續航力來算，1公升的汽油大概可以跑12公里，以現今的電動汽車來講，1度電大概可以跑8公里，也就是說1公升的汽油大概等於1.5度的電池的容量。一般的汽油車大概有60公升的油箱，這代表我們的電動車應該要有相對應的規格，也就是說要用90度的電，目前主流的車廠大概都是在80度- 90度的電池容量（80kWh - 90 kWh)，這是相對應的。然而，1公斤汽油大概重1公斤，但1度電的電池大概重10公斤；汽油車的油箱如果是60公升，那就是重60公斤；但90度電的電池容量即達900公斤。也就是說，跟汽油車相較，僅一顆電池就比一個油箱多了800多公斤，等於平常開車上路就載了5、6個人在車上，這是另外一個不合理的地方。」
至於最不合理的地方，馬斌嚴指出是成本的問題。「電動車的電池占整車的成本40%，如果今天的電池很便宜，那多裝一點也沒有關係；可是現在電池的成本是電動車最主要的成本來源，占了40%。因此，當然希望能夠以更合理的方式來設計電動車的電池系統。」
綜上所述，電池在電動車上的角色完全顛倒，油箱在傳統汽油車中是既不昂貴又不笨重的配件，但電池在電動車成本結構中是成本最高的一個零組件，占40%到50%的成本；又是最重的零組件，動輒800、1000公斤。因此如果以增加電池容量的設計概念來解決里程焦慮的問題，並不是一個很正確的邏輯方向，可以說是「過度設計」。過度設計不僅提高電動車成本及終端售價，甚至會使鋰礦變成稀有資源。然而，最後卻不一定能解決里程焦慮的問題。
增程電池：行動電源的概念
前面提到，造成里程焦慮的主因是相對於傳統汽油車，電動車相對補能不方便。針對此一問題，英華達提出了增程電池作為解方，就如同GOGORO換電站的電池包的概念。簡單來說，英華達認為應該把電池分割成動力電池與增程電池兩部分；動力電池只須滿足日常生活使用的里程即可，而有長里程使用需求的時候，則利用增程電池，再搭配管理系統來做到增程的效果。如以行動電話來說明，增程電池就是電動車的行動電源。
英華達車電部門成立於2019年，主要著力在電動車的動力系統上，其中一個特別的技術是iDEP (intelligent Dual Electrical Power system)，即智慧雙電力系統，簡單來說是把原來電動車的一個完整大電池分解成兩塊，一塊是車上繼續保有的動力電池，這一塊動力電池的設計約150公里至200公里左右，應付日常出門需求即足夠。那剩下的部分就成為預留空間，萬一偶爾有長距離需求的時候，即可利用增程電池來滿足問題。
馬斌嚴指出，iDEP的產品設計改善了幾個問題，首先，電池大概只剩下原來的1/3重量，即減輕了600多公斤重，對電動車的動力系統來講，是很大的減重效果，耗能情況會有所改善；此外，之前提到電池占了電動車約40%的成本，電池容量如果減少為1/3的容量，即至少可以減少一半的電池成本，換言之，整體電動車的成本可以減少20%，此成果是立竿見影的。
值得一提的是，寧德時代於2023年初發表了一款巧克力電池系統，是因為它同樣看到了過度設計的問題，因此它把一大塊電池一切為三，每一小塊大概20幾度電，提供約100多到200多公里的續航力，當使用者有更長里程需求的時候，可以加掛電池，或者是用交換電池來解決。馬斌嚴表示，這個解決方案解決了電池包太大、太重、成本太高的問題，可是，它的動力電池和續航還是結合在一起的，也就是說，在把電池切小之後，每一個電池都是動力電池。
而英華達產品的設計概念是把動力電池與續航電池分開（參看圖4），就像傳統汽油汽車的引擎跟油箱的概念一樣，引擎負責動力，油箱負責續航力，這兩個部件負責的事情不一樣。另一方面，電池現在在市場上有鋰三元電池、鐵鋰電池，未來還有固態電池等等，不同的電池各有特色及優缺點，很難有一種電池十全十美，既跑得遠、跑得快、又成本低及安全。然而，英華達用設計把這問題解構了，動力電池歸動力電池，專門負責提供動力；而增程電池就像油箱一樣，有需要可以補能（充電），就像帶了一個行動電源出門一樣，如此一來，里程焦慮的問題即可徹底解決。
此設計最大的特點是增程電池與動力電池的電壓不必一致，因為增程電池包可以做到標準化，讓不同的電動車的電池可以保有原本的動力系統，只要透過iDEP控制器，即可以把增程電池的電壓轉變成與原本車上一致的電壓，讓使用者把增程電池的能量輸送到車上的電池系統裡頭去，達到以車用行動電源充電的效果。
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