電動巴士產業面臨的挑戰、技術創新與願景

前言

台灣也積極推動巴士電動化，政府於2021年提出「2030年全面公車電動化」政策，帶動各縣市政府與客運業者積極導入電動巴士。近年來，在台北、新北與高雄等大型都會區，電動巴士已成為日常運輸的一部分。電動巴士與過去柴油巴士不同，大眾可以很明顯感受到電動巴士所帶來的好處，包含空氣品質的改善、寧靜舒適的乘坐空間、行駛平順的體驗等。

在交通部與經濟部「智慧電動巴士DMIT計畫」的政策引導下，推動了10項關鍵零組件國產化與自主化，國內巴士設計製造業者也積極投入，其中以華德動能、成運汽車、創奕能源、鴻華先進科技等業者為代表，奠定整車設計自主研發的基礎，也逐步帶動提升零部件研發能量及自製的比例，形成具規模的在地供應鏈，增加電動巴士產業的競爭力。

然而，從示範運行邁向大規模商業化運行的過程，仍需克服技術及產業環境的多重挑戰。

本文將深入探討台灣電動巴士產業面臨的關鍵挑戰及已經累積的重要成果，並提出未來發展的願景。

台灣電動巴士研發的主要挑戰

▌研發技術的挑戰

1.電池技術與續航里程：電池能量密度與熱管理能力已是決定電動巴士營運效率的核心課題。
依據客運業者統計，市區公車每日行駛距離通常達到200至350公里，為了符合此行駛里程需求，電動巴士需搭載250-350kWh的電池容量，並藉由夜間一次充電即可滿足單日營運需求。電池設計須具備極佳的熱穩定性與長時間的循環壽命，因此相較三元鋰電池(NCM)，磷酸鐵鋰電池(LFP)就成為公共運輸的主流選項。但LFP電池卻因電池能量密度較低，導致整車重量增加，進一步影響續航表現(如圖1所示)。

此外，環境溫度對電池性能影響顯著，整車熱管理系統就扮演冷卻電池與降低能耗的關鍵角色。在炎熱的夏季需透過空調配風與溫控，及車體氣密設計達到快速降溫及舒適均溫的目標，避免空調長時處於高速運轉增加能耗。寒冷的冬季則需適當地對電池加熱，以提升能源利用效率(如圖2所示)。

2.高壓安全與功能安全：電動巴士已由機電整合產品轉型為高度軟硬體整合的系統平台。

目前電動巴士高壓平台已達到600-800V，高電壓系統的運作須符合ISO26262(道路車輛功能安全)、UNECE R100(電池動力車輛結構及功能安全)、UNECE R10(車輛電池相容性)等國際規範及法規。

如圖3所示在軟體定義車輛(SDV, Software Defined Vehicle)的趨勢下，車輛透過電子電器架構(Electrical/Electronic Architecture, EEA)集中化設計，使OTA(Over-The-Air)遠端更新與車聯網應用成為標準功能。然而，這也同步提高網路安全的風險，使資安能力成為整車設計在未來的必修課題。車輛設計須符合相關規範如UNECE R155(車輛網路安全及網路安全管理系統)、UNECE R156(車輛軟體升級與軟體升級管理系統)。

3.國產化供應鏈限制：供應鏈完整性將決定台灣電動巴士產業的國際競爭力。
汽車設計是高度整合的產業，整車研發涉及電池、電機、電控與車載系統等高度整合技術，但台灣市場規模有限，使供應商投入自主研發的誘因不足。關鍵零組件如前後軸組、大型動力電機、高功率逆變器、高容量電池包等多依賴國外供應商，因而提高物料成本，並增加供應鏈中斷及物流風險。然而，在政策推動下，台灣已建立包括動力系統、電池模組、電控技術的在地供應鏈。逐步形成完整生態系，提升台灣電動巴士產業競爭力。

4.測試驗證：國內測試資源與驗證能力將支持產品可靠度與國際市場的拓展。
巴士用於大眾運輸的稼動率極高，每日營運高達15-20小時，每年行駛里程更可超過8-10萬公里，車門開閉次數每日更可達250-300次，遠超過一般乘用車的使用里程及操作次數。大眾運輸首重安全及穩定，車輛除了性能要求之外，更需通過各種安全機能及耐久測試的考驗。相關測試驗證項目包含驅動系耐久、整車耐久、車門開閉耐久、高壓配電系統驗證、電池管理系統(BMS, Battery Management System)及充電相容性驗證、電磁耐受性(EMC)驗證、熱管理系統等驗證及涉水泡水等機能驗證等。巴士相較乘用車開發及驗證週期更長，實車測試成本更高。

位於鹿港彰濱工業區車輛測試研究中心(ARTC)，擁有各項專業實驗室及試車場可提供相對應的驗證，也建立了標準驗證認證程序。在對應國際市場多樣化的法規及環境測試需求也須逐步提升國內相關的測試驗證能量並與國外試驗機構建立相互認證關係。如符合巴士的高低溫環境實驗室、冰雪試車場等。在智慧化輔助駕駛驗證部分，除了封閉的試車場也須規劃模擬實際營運使用情境的安全市場驗證場域及辦法(如圖4)。

▌產業環境挑戰

1.市場規模與成本壓力：電動巴士自主研發投入大量人力及資源，產業規模不足，難以攤提高額的研發成本。
根據行政院主計總處及交通部「市區客運業者營運概況」與各縣市主計處統計報告，台灣市區公車總量約10,000-12,000輛，其中低地板公車(無障礙)比例超過7成，營運壽命通常在10年以上。電動巴士主要系統包含電機、電池、電控及智慧化系統，並架構在底盤及車體骨架。電動巴士購置成本約為柴油巴士的1.5至2倍，增加營運業者的負擔(如圖5)。

2.充電基礎建設：充電基礎建設是電動巴士普及的最大瓶頸。
電動巴士產業最大的瓶頸不在於車輛研發技術，而是基礎建設。在營運場站的規劃及建置又以充電樁建置最為關鍵。對應龐大的電動巴士車隊營運，營運業者需建置180-450kW以上的直流快充設備。若以100輛電動巴士營運車隊估算，尖峰充電用電量可超過20MW，接近小型工業園區用電規模。

要達成「2030年公車全面電動化」政策目標，相關的充電場域選址、配電變壓器、EMS能源管理系統、儲能設備及政府的法規政策等配套規劃皆需支持。

3.政策與補助：電動巴士研發及材料成本高昂，各國在推廣電動巴士普及化皆高度依賴政府補助。
台灣自2021年起由交通部「公路公共運輸服務升級計畫」與經濟部產發署「智慧電動巴士DMIT計畫」共同推動，對產業發展已有一定的成效，但隨著補助逐步退場，市場就回歸成本競爭機制，對於電動巴士的發展更為嚴苛(如圖6)。

▌台灣電動巴士的重要成果

建立整車研發整合能力及完整供應鏈生態系：台灣已從零組件製造者轉型為系統整合者

自主研發需投入大量的人力及研發資源，從開發過程的失敗與成功經驗中累積技術能力，逐步建立研發能量，並透過製程改善提升產品品質與穩定度。

如圖7以整車整合設計為例，為了降低車身重量以改善能耗，車體骨架就需要尋求輕量化最佳設計。鴻華先進於上車身導入了鋁結構，並透過電腦輔助分析(CAE-Computer Aided Engineering)進行結構最佳化，有效降低車體重量達500公斤以上，同時也滿足「車輛安全檢測基準第55項-大客車車身結構強度」法規需求。

對應高度客製化的商用車市場需求，平台模組化設計是整車整合的關鍵技術。鴻華先進Model T平台架構，使用相同的模組零件對應不同市場及客戶需求，例如不同車長、左駕與右駕、高地板與低地板、增減系統模組等，避免重複設計造成的研發資源浪費，同時也縮短研發及產品驗證時間。

鴻海集團及鴻華先進CDMS (Contract Design and Manufacturing Service，委託設計與製造服務)商業模式，即是架構於平台模組化讓客戶共享研發成果，快速將產品導入市場。規模化生產的加乘效果可進一步降低成本。

台灣在政策引導及國內相關產業的投入努力下，台灣已建立涵蓋電池、電控、車載系統與整車製造的供應鏈。電池相關如台達電子、新普科技、鴻海和發電池中心等；電控系統相關如台達電子、士林電機等；車載系統相關如研華科技、和碩聯合科技等；整車研發相關如華德動能、成運汽車、鴻華先進等。形成亞洲少數具備整車整合能力的電動巴士供應鏈，代表台灣已經由零組件供應者轉型為系統整合者(如圖8)。

▌SDV與智慧化應用：車輛價值由硬體轉向軟體與服務

電動車歷經數年的發展帶動汽車產業的變革，汽車控制EEA架構由傳統分散式架構走向集中式架構，大幅減少控制器數量及線束長度，讓系統更加穩定也達到了降低成本及重量的效果。
透過集中式EEA架構，電動巴士可實現OTA更新與遠端管理，朝向SDV (Software Defined Vehicle)發展(如圖9)。

圖10鴻華先進自2020年成立以來，是國內唯一同時擁有乘用車及商用車產品開發經驗的研發公司。於2021年發表了第一代Model T電動巴士，帶給客戶明亮簡潔、穩定可靠及智慧化的感受。2026年第二代Model T電動巴士與乘用車共用集中式EEA架構，讓電動巴士營運及控制數據皆能透過聯網傳輸到雲端，除了用於研發技術及產品改善，更可進一步建立後台監控系統及車隊管理系統，做到主動通知車輛狀態、危險預警處置及駕駛操控建議，改善整體營運效率。透過OTA功能更能不斷更新軟體優化產品。

▌實際營運數據累積：數據能力成為競爭差異化來源

近年來各縣市政府及客運業者相繼導入電動巴士於公共運輸營運路線，目前於台北、新北、桃園、台中、台南、高雄等都會區累積超過數千萬公里的營運數據。
AI時代的來臨，大數據即是競爭力的基礎。鴻海集團在ICT產業的成功經驗運用到電動車產業，透過AI大量數據及市場反饋解析，優化電動巴士的研發技術及使用體驗。例如動力控制平穩度、充電及行駛能耗續航里程、人機介面、安全監控及ADAS智慧化控制等。

智慧製造能力建立：新一代智慧工廠導入數位孿生(Digital Twin)與即時監控，提升品質與產能，支撐未來市場需求

在政府2030年巴士全面電動化的目標下，在生產上更需要提高產量。有別於傳統巴士生產工廠，對應新一代電動巴士生產需導入不同的生產流程及方法，以提升品質穩定性及生產量能。
鴻華先進於2024展開高雄橋頭的電動巴士生產工廠建置並於2026投入量產，初期產能約年產500輛、2028年目標將擴產至1,000輛。橋頭工廠是國內首度導入「數位孿生」(Digital Twin)科技的智慧工廠。導入雲端互聯技術、虛實產線協同運作，並透過數位即時監控，以確保生產品質，並且透過智慧倉儲，以增加生產流程效率(如圖11)。

廠區的建設遵循鴻海ESG與綠色智能腳步，響應氣候行動CA100+倡議(Climate Action 100+)、2050年達到淨零排放之目標，特別規劃成低碳園區，採用戶外綠建築設計、生態綠化等策略，能達到日常節能減碳及綠色環境指標，並以新世代低碳綠建築智慧園區的設計思維，構建「智慧科技、永續環保」之廠區(如圖12)。

未來十年電動巴士的願景

▌第一階段(2026~2030)：國產化率提升，降低購置成本，完成全台電動化布局

在經濟部與交通部共同推動「智慧電動巴士DMIT計畫」指導下，電動巴士已優先搭載四大關鍵系統，如整車控制、智慧化、電能、動力等。鴻海集團及鴻華先進科技已完成動力馬達、動力電池及電控系統自主研發，近期在智慧化ADAS藉由乘用車的經驗也成功導入第二代Model T電動巴士。台灣在ICT產業的優勢下，未來應擴大投入關鍵零組件自主開發與升級，建立完整的電動巴士生態系，朝向整車國產化方向邁進。

電動車動力電池佔整車成本近三成，透過標準化電箱設計擴量使用於國內外業者，目標降低成本30%以上。配合政府電動巴士補助政策，將購置成本逐漸趨近柴油巴士。另外，透過充電樁基礎建設讓電動巴士使用環境更友善，加強客運營運業者購入意願，逐步落實行政院「2030年公車全面電動化」政策。

▌第二階段(2030~2035)：電動巴士技術提升，AI運用提升車隊營運效率

改善電動車效能永遠為無止境的追求方向。如同乘用車發展趨勢，800V系統架構將成為新世代電動巴士平台發展方向。另外，配合二合一熱管理架構，可提升整車能量使用效率。
巴士營運業者著重於整體巴士生命週期的營運成本TCO(Total Cost of Ownership)，除了購車成本外也需考慮後勤維修、車輛調度等成本。透過車聯網雲端資料分析可了解車隊各車輛各系統運行能耗、電量、電池溫度狀態、駕駛行為、零件耗損等狀態，不但可以即時監控示警，也可透過AI大數據分析進行車隊管理(Fleet Management)，達成AI自動排班、路線規劃調度、能耗最佳化、預知維修，降低營運成本。未來電動巴士的競爭，不再只是硬體性能，而是整體生態系與數據能力及營運能力的競賽(如圖13)。

▌第三階段(2035以後)：發展L4自動駕駛，推動智慧交通與智慧城市整合，擴大營運場景

隨著智慧化技術發展及AI運用，可讓電動巴士自動感知乘員乘客狀況、車外交通路況，環境氣候狀態。透過V2X交通號誌串聯、L4自駕、AI Driving Agent、Edge AI等技術巴士自動駕駛營運目標，可用於機場接駁、科學園區、校園、BRT專用道等營運場景。

公共運輸是城市運行的重要系統，由巴士電動化技術提升、車隊管理運用、到智慧化AI運用，讓智慧城市逐步成形(如圖14)。
 

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