無線充電技術是否能對電動車產生革命性改變?

作者 | 發布日期 2015 年 12 月 31 日 8:57 | 分類 汽車科技 , 精選 , 電動車 follow us in feedly
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無線充電的概念已經盛行很久,且被視為未來即將改變人類生活的技術,蘋果、三星等手機製造商甚至是晶片巨擘高通,都積極研發可提高充電效率的無線充電技術。但是目前研發仍集中於家中的私人無線充電設備,例如使用無線充電來為手機及筆電充電等。如果試圖將無線充電的概念和技術延伸到電動汽車上,未來是否可以在等紅綠燈時,就讓你的電動車立即充電?



電動車瓶頸:電池的容量及充電站的不足

過去 5 年來,電動車的進展可謂一日千里。儘管特斯拉(Tesla)和 Nissan 的電動車都配備了高效能大容量的電池設備,但仍需要頻繁的充電,Nissan 的電動車大約每 100 英里(約 161 公里)就需充電,特斯拉 S 系列(Model S)則可撐久一點,每 265 英里(約 426 公里)才充電。為了提高電池的容量進而減少充電頻率,各種類型的電池技術陸續開發出或測試中,目前為止鋰離子電池被視為最適合大容量儲存及快速充電的電池類型。

儘管大容量電池已可提供長距離的駕駛,但是當電池沒電時,尋找充電站的問題依然存在,當開著電動車出門時,除了查天氣、地圖之外,電動車的駕駛還需要根據電池充電站的位置來決定駕駛的路線。因此將無線充電技術延伸到電動車充電,或許可大幅改善充電的問題;讓車子能更頻繁地充電,不需要大容量的電池,也可進一步降低電動車的成本​​。除了美、日的電動車廠及研究機構對此技術有極大興趣外,歐盟也相當關注利用無線充電技術來提升電動車充電的方便性。

 

邊等紅綠燈邊充電?把公共場所變成無線充電站

由歐洲各國共組的研究團隊(註)提出於公共場所架設無線充電站的想法,並積極研發相關技術。目前歐洲各國架設的充電站,無論是在基礎設施的分布或數目都差別甚大,例如法國目前有超過 2,000 個充電站,但是波蘭只有 60 個充電站。因此若在公共場所架設無線充電站,可因應傳統充電站數量不足的問題,使電動汽車可以有更長的駕駛距離。

但為了達到此目的,需要克服數個技術上的挑戰。首先,如何使電動車的無線充電設備和無線充電站可以互相連接及傳輸電力。第二,如何讓汽車可以在高達 5 萬瓦的充電站旁充電。最後,最困難的挑戰是,如何讓駕駛員將車精準停在無線充電站的線圈旁,因為充電時需要將充電站的感應線圈和車輛內部的感應線圈對齊,利用磁場轉變成電流,進而對電池進行充電,如果車子無法精確的停在充電站線圈旁,充電效率將大幅降低。

為了解決上述問題,研究團隊除了架設無線充電站,還開發有攝影鏡頭和 RFID 的車輛導引系統,並考量公共場所充電的兩種模式:1. 電動車停靠時間較長,充電時間可以拉長,例如在超市停車。2. 電動車停車時間只有短短幾分鐘,例如計程車停靠站、公車站甚至等待紅綠燈的時候。除此之外,另一個技術挑戰,是讓相同的充電站可以讓不同規格及廠牌的電動車充電。目前歐盟當局也對此概念及研究成果相當感興趣,特別是應用在未來城市規劃時,可以依照需求預先布置無線充電站設施。

研究團隊之ㄧ的義大利電力公司 Enel 已和義大利政府合作,在米蘭、羅馬、比薩、西西里島等主要城市架設充電站,同時 Enel 的西班牙子公司 Endesa 宣布已開發 15 分鐘內將車子的電力充到 80% 的 50K 瓦無線充電系統,除此之外,並在西班牙馬拉加裝設 200 公尺長的電感充電系統,讓行駛中的公車可以立即無線充電。

 

邊開車邊充電?無線充電道路的可行性

英國政府則更進一步,大量投入資金和人力研發「無線充電專用道路」,希望能達到邊開車邊充電的最終境界。該計畫將於 2015 年下半開始,工程師將在高速公路下埋入充電設備,道路上的感測器會偵測車子即將通過而開始產生磁場。所以當有車經過時,車上的無線充電接收器便可直接接收及轉化成電力。

雖然現階段手機、筆電等無線充電技術尚未普及和成熟,無線充電在電動車上的開發可能還要一段時間,但可以確定的是,無線充電技術在未來將大幅改善人類的生活。

註:研究團隊成員包括德國(亞琛 Aachen 汽車工業協會、馬牌 Continental、海拉 Hella)、西班牙(工程研發公司 ENIDE、汽車測試及認證公司 IDIADA、電力公司 Endesa、西班牙能源資源及消耗研究中心 CIRCE)、義大利(飛雅特 FIAT、佛羅倫斯大學、電力公司 Enel、Torino 理工大學)、瑞典(VOLVO)、比利時(布魯塞爾自由大學)、英國(運輸解決方案公司 TRL、倫敦運輸、英國航太系統公司 BAE system)及法國(替代能源和原子能委員會 cea)

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