來自法國車廠雷諾(Renault)的代表在日前於德國紐倫堡舉行的電力電子系統及零組件大會(PCIM Europe)的專題演說上,分享了目前與合作夥伴開發動態電動車充電 (dynamic electric vehicle charging,DEVC)技術的進展。

雷諾的合作夥伴包括高通(Qualcomm)與一家由法國結合官方與民間資源的研究機構Vedecom,後者曾經在建置於法國凡爾賽(Versailles)、屬於FABRIC專案一部分的一條特別打造測試車道上,展示過DEVC技術研發成果──此技術有時候被叫做「電氣道路(electronic road)」;該示範採用了高通的HALO技術,展現車輛如何能在該車道上以時速100公里行駛時,車載電池能被以20kW的電力進行充電(上圖)。

雷諾的技術專家Robert Lassartesses與Antoine Caillierez在專題演說中解釋了目前電動車充電技術面臨的問題,是在速度以及便利性方面都不符合使用者預期。「比較今日的快速充電技術與汽油,兩者根本無法同日而語;」Lassartesses表示:「就算我們(對電動車充電技術)的最高理想是300kW,還是比汽油加油慢二十倍,記住這件事很重要,期望與傳統加油方式相同體驗的車輛充電服務是不切實際的。」

在演說中,Lassartesses以雷諾的資料為例,表示目前400V電動車電池通常充電電力為140kW,採用800V電池有可能將充電電力提升至300kW,但電池可能會非常重;為了滿足歐洲駕駛人對充電15分鐘,能以140公里時速行駛2小時、250公里距離的需求,可能電池的重量會高達700公斤,這顯然在歐洲以中小型電池電動車(BEV)為主的各大市場都是不適合的。

雷諾推動了幾種電動車的「預充電」替代方案,但並不一定都能成功;例如在2009年提出的QuickDrop服務,是設置一個充電站,有一台機器會將電動車內的電池取出並以另一顆充飽的電池替換,這個程序雖然只要幾分鐘,但此構想後來因為商業模式的問題被放棄。

還有另一個比較成功的案例,是以氫燃料電池技術來延長電動車行駛距離,目前雷諾在市場上銷售的Kangoo系列電動廂型車就是採用此類方案。

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雷諾的Kangoo系列廂型車
(來源:Renault)

而目前雷諾正在替未來BEV開發的技術就是「電氣道路」,這種道路能讓上面的車輛在行進間,透過埋在柏油路面下的連接電源基礎設施充電;這種方法能讓小型車輛以高速行駛更長距離,只需要配備小型、輕量化的電池。

Vedecom、雷諾與高通合作打造的測試車道,是歐盟FABRIC研發專案的一部分,已經展示了DEVC技術在現實世界公路上的可行性;高通的HALO系統採用埋在路面的50公分線圈,能在車輛通過時與車上配備的類似線圈感應耦合。

不過當車輛快速通過線圈時會出現明顯的氣隙,使得耦合效率相對較低,因此得採用諧振電源(resonant power supply)拓樸來補償;地面下每個線圈的任何一端,只要有車輛經過就會主動進行充電,而且需要以短電路(short circuit)確保一次只有一個線圈為每輛BEV充電。

目前那些線圈能在4ms內切換開關,不過雷諾的Caillierez表示時間還可以再改善。Caillierez表示,線圈的磁性以及封裝於道路中的方式還有一些地方可以優化。

而在以全國性規模來安裝這種基礎設施的經濟挑戰方面,Lassartesses還分享了一份由雷諾與法國電力業者EDF、法國高速公路營運商SANEF合作進行的調查,指出該種動態電動車無線充電道路的建設成本,約為每公里400萬歐元(包括雙向車道),其中有35%成本是國家電網,55%是電子系統與線圈,而15%是道路施工費用。

在全法國的高速公路(全長9,000公里)安裝該種充電系統,約需要400億歐元,或是分20年、每年支付20億歐元;將高速公路通行費提高能夠支付部分投資,而上述調查也顯示,以支援無線動態充電技術的小型電池(50kWh) BEV行駛高速公路的每公里成本,低於採用現有充電技術的大電池(130kWh) BEV每公里行駛成本。

Lassartesses強調了電動車無線充電技術對大幅降低二氧化碳排放量的潛在好處,並表示雷諾將電氣道路技術視為未來BEV充電的領導級解決方案;不過他也指出,雖然動態無線充電技術目前已經在規格比照正式道路的測試車道上證實可行,但在佈署於現實世界的道路之前還有許多工作要做。

「產業界的夥伴們需要團結在一起,專注於適合所有使用者的最佳技術;我們需要能提供各種車輛使用的解決方案,包括卡車、大客車與轎車;」Lassartesses指出:「因為高速功率佈署需要鉅額投資──光是一個國家就要400億歐元──歐盟以及成員國需要確保業務營運模式,才能把與合作夥伴的實驗拓展到更大規模。」

編譯:Judith Cheng

(參考原文:'Electronic Road' Charging For EVs Moves Forward,by Sally Ward-Foxton)