車用電子漫談(五)---電動機車技術篇

前幾篇我們有討論了一些關於車用電子市場中，關於技術與業務的一些相關議題。

當然也不一定是侷限在車用電子市場，在一般產品開發市場中亦然。

但我相信還是會有許多工程師堅持在核心技術開發議題中，總認為擁有核心技術

才是王道，這也沒錯啦，只是當你我在討論相關技術時，也不妨再抬頭看看

現實的業務銷售市場，唯有在技術與業務銷售雙方考量之下，才能永續經營啊。

那我們這一篇就又回到關於核心技術部分討論。

這幾年國內兩輪機車市場最火紅的議題就是電動機車啊。其實這個東西早在

二十幾年前，政府就有已經著手推動電動機車市場推廣計畫了。


畢竟當時電動機車不是主流市場，就光是一般機車的電控系統也沒有今日這麼多

複雜，更何況是整車都是依賴著電子電機系統的電動機車。所以政府推動電動機車的

首要目標就是要有一台電動機車雛型來作為市場推廣與示範運行的機車平台。

筆者有幸剛好參與了一部份計畫。當時其實國內也已經有一些電動機車廠了，

不過，他們大多採用鉛酸電池有刷馬達，在動力與效率方面不是令人滿意。

所以提高電動機車的動力系統與電池使用效能方面就成為計畫的目標之一。

不過再強調一次：那時候也還沒有鋰電池這個玩意兒。主要還是以鉛酸電池為主。

所以主要核心技術開發還是圍繞在動力系統，包含整車與傳動系統等。

但因為我們主題是以車用電子為主，所以這篇文章還是以討論電子電機為主。

因為當初一般電動機車所使用的是 24V 電池系統(兩顆 12 V 鉛酸電池串接)。

所以後來在計畫有了 24V 及  48 V 系統的討論議題。

在一樣的使用功率條件下，提高電壓固然有降低使用電流負荷，但相對也有電氣

使用安全顧慮，所以當初一般的概念就以 48 V 為上限，因為超過直流 60 V 就有

這方面的顧慮了。在計畫中有人主張  48V ，當然也有人主張  24V 。但因為研發

資源有限，兩套系統就有了不同的開發團隊。我們單位主要是以 48V 為主。

而 24 V 系統則是委託給國外團隊。因為當初同一單位也如火如荼地進行國內

最大的共用引擎開發計劃，而此計畫中主要的電控系統是由當時美國GM 旗下的

DELCO 公司(在計畫進行中，這家公司因合併了休斯公司的電控部門，而改名為

DELPHI 公司)， 所以 24V 系統就由美國團隊負責。

當然啊，個人認為不管是 48V 或 24 V 系統，如果是產品市場來說：其實沒差，

因為直到今日我們也知道這個東西，主要還是在於市場銷售與後續維護問題，

這一部分我們稍後再討論。

因為畢竟我們單位是以機械技術為主，所以電控系統開發就得聯繫單位其他

專業部門協助，不過呢？當時也剛好是附近科學園區處於成長爆發期，所以

相關電子電機人才與資源也不容易爭取。(我猜啦，可能也是因為如此，"有人"

對於我們在這方面的開發實力，存有一定的疑慮，所以才有美國計畫備案吧)。

所以啦，我們這些學機械本科系的人，就得邊做邊學電子電機領域的專業知識了。

既然可能有人對於我們的技術開發比較有疑慮，那我們這篇文章內容，我們就以

國外的月亮比較圓的心態來看國外所設計的系統為主。

這個計畫中：剛好有我們兩位國防役的年輕戰力，(其實是因為役期關係，一時也

沒辦法，說隨著園區發展就可以馬上跳槽離開啦。嘻~嘻~，開玩笑的啦！)

有一位一直是計畫主要成員，而我呢？就是計畫支援人力，因為當初我主要是負責，

小引擎電控系統開發，剛好有點相關就也加入計畫支援吧。(也有可能是：當初

其實為了兩套電源系統議題，長官與該團隊的人在一些看法上有些落差，所以

找個不相干的人也剛好比較"好用"吧！當然真正的原因我也不知道啦，或許後續文章

中，可能也透露了些許端倪吧。) 所以，另一位剛好前一年去法國參加 EVS 13 會議，

而我呢？就被指派參加 EVS14 (Electric Vehicle Symposium) 在美國佛州的會議。

當然，因為這個會議剛好在美國，所以我們也順便也跟DELCO 的人員，在當地

召開一些相關計畫後續工作或技術移轉可能性會議。長官是代表商業談判，而我呢，

某種程度就代表著技術諮詢或相關議題人員。

好吧。這些會議內容不重要了啦，我們就馬上進入技術主題吧：

坦白講啦，之前我有提到：關於電子電機的技術開發，基本上就算是 48V 系統，

我們還是委託給我們單位的其他電子電機部門協助開發，但不知道是老中的工程師

總是"防禦心"比較強呢？還是那一種"家傳秘方"不輕易外流的傳統思想作祟？

想拿到一些工程資料不是沒有，就是缺這個？缺那個的？也有可能是：

老中工程師也都不喜歡"工程紀錄"，還是不習慣一些 Paper Work 的...所以往往所能

傳承的技術文件資料都不容易取得與保存。這也是我在工程界(包括在園區上班碰過的)

，待過這麼麼久，常常看到與感嘆的地方啊。老外他們就不是這樣，我在猜也有可能

他們文字使用工具及習慣方式，這方面他們就作得比較出色。

這是 24V 整車電系系統架構圖。電池是使用美國 HAWKER 12V 密閉鉛酸電池，

雖然是 24V 但我們還是採用了兩串兩併方式。所有的接線方式與定義，一張圖

清清楚楚交代明白，其實：這套系統老美所投入的人力比我們少，時間也比我們短，

但人家在這方面的工程資料整理與文檔系統完整性都比我們作得好。所以你說：

一樣是技術移轉或是公司購併，你說：人家會買誰的？誰會在乎，公司合併買賣

誰還管你誰在？誰不在啊？公司的產品價值本來就是屬於公司的，你工程師本來

就應該把公司付你的薪水，把你的研究開發計畫內容一五一十地交代清楚啊。

上圖就是系統在往下展開：這種系統架構，過了二十幾年，我相信電動機車的電機電子

系統還是長這樣子的。頂多就是內部電子系統因為半導體技術精進而有所改進而已吧。

有時候，我們搞技術的就是喜歡人家工程師的這一種手繪設計原稿，你看人家

沒空轉繪電腦圖檔，但還是會在文檔中交代一下。我猜這位可能是一位老工程師吧。

當然最後還是會再整理成標準電路設計圖檔的啦。

我說過：二十幾年前的半導體技術還沒那麼先進，所以他們還是採用了一顆 8 Bits MCU

的設計架構，不過，這張圖裡令人驚豔的是原來他們早就有因應無刷馬達的各項應用，

而有一顆標準外掛的 BMD (Brushless Motor Driver)，與其說是 Driver 不如說程式一顆

Co-Controller 吧。他所扮演的角色就是拿來分擔  8 Bits MCU 對於無刷馬達控制，

效能與即時性不足的地方。這種東西是需要累積實際經驗，然後才有可能整併設計

進 IC 內部的。

後來，我去園區IC 設計公司上班時，當然也有IC 設計公司老闆找我去上班開發

類似的整併 8 Bits MCU 及這一塊系統方塊圖的東西。這個故事我之前也有撰文寫過。

現在一樣的 24V 電動機車馬達控制器模組經過二十幾年來，尤其是在大陸龐大的市場下

已經便宜得像地攤貨一樣了。

當然啊，有些東西的設計品質還是有差的啦。只是你懂不懂而已。

就像上圖老美架構圖中，有一塊 ON/OFF Fault Detect 。你的IC 控制器有沒有而已？

甚至有沒有所謂的過電壓或低電壓保護功能？

不過，現在許多整合型無刷馬達專用的MCU 都已經都有整合這樣的功能進去了。

可能都已經不再採用這樣子的設計方式了。

不過，最後那一段 Power Driver 那一段因為牽涉到散熱的功率元件，所以目前的設計

還是跟二十幾年的方式差不多的啦：

這是無刷馬達前級驅動迴路，Gate Driver。不過，現在也有把三相驅動迴路

整合在一起了。

另外，在藉由此圖補充說明一件人家老美這一種專業車用電子廠的設計與生產管理

概念。從上圖我們可以觀察到電路圖中，除了電子零件型號之外，他的下方還有一串

數字，一般我們在電路圖繪製中，這個位置有時候會擺上零件外觀尺寸(foorprint)。

但他們的這個字串代表著：他們所認證之後的零件庫房料號。那怕是一顆電阻電容。

所以你只要在去他們的庫存管理系統中，藉由此一字串序號，你就可以調到所有

供應商或零組件的Datasheet 了。這一點跟我們一般電子玩家，甚至有些公司也都

未必能作得要到的。我們是動不動，哪邊便宜的零件，哪邊進貨。這也是人家會成為

專業的車用電子廠，可也不是純粹就是產品設計技術概念而已，還有整個零件庫存

與生產管理方式。

上圖就是驅動無刷馬達的功率元件部分：MOSFET。這也是為什麼我們看到電動機車馬達

驅動迴路中，需要龐大散熱片的原因。就是這一排功率元件需要良好散熱條件的原因。

這一部份目前大部分電動機車仍然採用同樣的設計方式，更好笑的是：

大家從這張圖就大概知道：為什麼現在中國大陸滿街的電動車所採用的驅動元件是採用

 75N05 這一顆了吧。二十幾年來都沒變過。哈~

以上就是一般電動車輛馬達控制與驅動系統的簡單的介紹。

這個東西與架構，二十幾年來從來沒有變過，我想短時間內，再過個十幾、二十幾年。

主流大部分的應用市場還是不會變的。這個東西最後就是秤斤秤兩的賣。

至於哪一家東西會比較好或是搞車用電子，有許多地方，還是得回到系統軟體功能上面

的。這一部份不只包括馬達驅動控制而已，還牽涉到許多系統開發者與消費者使用介面

上的。所以這一步就比較需要額外定義的：

譬如電池充放電管理，當然這一部份也是電動車輛的核心技術攻防戰的主戰場之一。

但這一方面還是需要龐大的車輛實車測試驗證工作，所以一些系統診斷或除錯介面

的通訊協定就必須再系統設計階段就得一併考慮進來的：

這是搞車用電子你不得不面對的系統問題。這不光只是你要面對產品研發品質要求之外，

也是你產品上市之後，你所必須面對後段車輛保養與維修體系的建立要求。這一部分也都

是屬於"軟體"開發工作，一般人搞電子系統，往往就只是我把東西搞出來，會動就好。

但沒有多少人願意花心思在這一方面著墨，其實這對後續產品研究開發到最終產品導入

生產或銷售維修系統來說：都是不夠的啦。那就更不用說要寫軟體的工程師坐下來，

好好地整理歸納此一類的工程資料：

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不過，我們後來是比較幸福了，早在二十幾年前，就已經慢慢地用比較高階的C 語言

來撰寫系統控制程式了：

這樣子對於產品研發速度可以加快與容易維護管理了。
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好了，已經大部分的交代一下整個電動機車的基本系統核心技術內容了。

接下來就講一點市場業務的問題吧。

大家都很好奇，以上的產品技術的東西既然這麼完整？或是難道沒有任何智權問題嗎？

答案是很好玩的。因為後來老美的計畫結束了，他們給我們一個最後選項：

就是在某個期限內，提出技術移轉或授權需求，否則他們就會解散與結束內部的計畫了。

這就人家會做生意的地方，又不像我們天天還在那邊，為了讓計畫延續或說了一大堆

理由，大家就是不管面對市場業務問題而表態。大家想一想當年人家 TSMC 從計畫

轉換成公司，還有一大堆延伸的園區電子公司...難道長官們沒有壓力嗎？

所以啦~人家就找了民間業者考慮技術移轉可行性。這也是我後來私底下在某一天

還在公司加班時，接到老婆從家裡打來的一通電話："剛剛有個公司老闆，說待會兒

會來家裡找你，你要不要早一點回家啊？"，剛掛完電話：我辦公室的電話就響了。

"我是某某公司(某零組件大廠)的某某某 ...，我剛剛在台北跟幾位老闆討論過了..."

(這個大老闆我曾因其他計畫關係拜訪過，當然記得啊！)

"我現在往新竹高速公路上，想找你談談一些事情，待會兒就會去你家拜訪一下 ...."

我二話不說：趕快收拾東西趕回家裡，到了我家路口，就遠遠的看到一位大老闆，

下車找地址，然後後方還跟著一台緩緩前進的 Benz 車...

最後答案就是：成立了一家策盟工業。我沒有加入....所以這個東西已經完成授權

技術移轉了，但這公司也不在了，我記得在美國的那位 Delco 工程師，退休了，

不知道人還有沒有活著？因為他年紀大了，身體也不好，當年已經有動過

心臟手術...他也跟我說不管接下來計畫如何？他都會申請退休的，他在五大湖區附近

有間度假小屋。他會去那住下來的...
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我們現在再檢視一下經過二十幾年後的今天，看看目前市場情況：

Gogoro 嚴抓外送員用吃到飽方案，5/10 後開罰逾萬元！

foodpanda也能「騎到飽」了 Gogoro政策轉彎公告致歉

Gogoro遲早要面對的法律合約

【Gogoro吃到飽爭議2】Gogoro放寬騎到飽哩程數　車主：管我怎麼用車子？

尤其是最後一則，最新的報導內容：

"...充電站不夠怪人排擠其他用戶，這應該是Gogoro要根據需求增加充電站及電池，

質疑公司的財務風險評估有問題，才拿用戶開刀。..."

我們之前也有幫大家試算過，為了讓整個市場可以讓電動機車暢行無阻...光電池的準備

運作資金要多少？大家想一想：這家公司募資超過百億台幣... 只有針對單一市場的

單一項產品：電動機車。結果是換來消費者一些負面情緒反應。

慢慢的也讓原本一片看好的產品聲浪中，回到很現實的市場業務問題了。

也讓大家過去原本以為很簡單的一件事，(電池充電交換站營運模式)，

因這件事全攤在陽光下可讓大家多一點從運作財務或是非工程技術以外的空間思考。
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說真的，再回頭看看這篇文章中的那些產品本身工程技術問題重要嗎？

過去在我們計畫執行中，難道就沒有任何國內機車廠參與計畫嗎？他們難道不知道

或不懂電動機車的動力核心技術嗎？對於國內或政府發展推動電動機車計畫內容，

全然不知嗎？甚至後來還有一大堆國內知名電子電機廠幫他們抬轎開發所謂的

弦波控制馬達技術產品嗎？但這些拿出來訴求的技術，對於這樣的市場發展有決定性

的影響嗎？投入許多高科技技術有解決甚麼關鍵問題嗎？對我來說：

這二十幾年來真的有改變甚麼嗎？有甚麼重要突破嗎？以前我在計畫中

也有提過類似電池ID 身分證管理機制。電池交換不是沒有人想過啊。

所以有些事情或對於產品技術開發，你真的不能只是光從自己觀點來看市場啊。

也不能有過度樂觀或自我感覺良好的來評估業務與市場。

有些市場業務通路問題，你沒有走入民間，沒有深究消費者或傳統現實問題。

你也只不過花大錢買經驗而已。舉一個簡單的例子：你們口口聲聲標榜說：

你們也可以輔導民間機車行轉型，但你知道嗎？我家巷子口這家機車行老闆，

光一天可以換個二、三十瓶機油。光這幾瓶機油他可以養一家五口。

你有多少生意可以幫他養他餬口？你要他轉型，你給了他甚麼生意做？

你難道不知道：這些傳統機車行就連招牌都是誰出錢的？他店裡的維修工具，

難道都是老闆掏腰包買的嗎？你知道他們維修零件大部分是不用自己庫存的，

而且這些零件的帳目是多久結算一次的？你以為滿街除了傳統機車行外，

就沒有傳統機車材料行嗎？
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你說：這些傳統市場有沒有傳統的利益糾結？當然有啊...因為每個產業生態都是

上下游通路，大家都有錢賺啊...這樣子的共生利益結構，當然就是利益糾結啊。

不要以為自己是高科技出身，就比誰還高尚有學問，我本身也待過園區IC 設計公司啊。

搞學問，搞技術... 我也不差啊。弄過公司，跑市場，搞財務。我們也不是不懂得

這些公司財務問題啊。一路走過來：也跟幾位這些傳統車廠或零組件大廠老闆也不是

沒聊過，但有些東西就是沒大家想得那麼容易啊。

尤其是看市場行銷與公司財務問題。

一樣的道理，人家機車傳統大廠董事長，人家也不是LKK 的老董啊。人家也是台清交

畢業的，也留學喝過洋墨水的。自己也曾在外闖蕩搞過財務工作的，也不會比你笨啊。
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搞技術創意也不能偏離市場太遠，這些都是我們這些老是喜歡拿技術亮點貼文

賺按讚數的工程師們要好好自己學習的地方。

本身也是從技術工程師出身的，但是事學機械出身的，對於電子電機核心技術，

一方面戒慎恐懼，另一方面也充滿學習憧憬，所以一路上也跟著參與許多計畫，

開發過不少電子產品或車用電子部品，總覺得非得跟上許多產品開發技術前進。

總是戰戰兢兢的努力學習。

但現在年紀大了，也比較會跳脫純技術觀點來面對許多工程師所難以面對

的現實環境問題。這當然不是壞事，或許可以藉由本身的許多經驗，可以提供更多

面向，讓許多後進晚輩，在從事類似的產品開發過程中，能掌握一些市場業務與

產品之間的現實落差，往後在許多產品開發與技術投入時，能夠更精準的掌握

核心技術與市場業務商品之間關係，讓你的技術能夠真正的從市場消費者回饋中，

賺到你的真正價值。

謝謝你的閱讀。

(待續)