無線充電構築電動車未來

作者 : Maurizio Di Paolo Emilio,EE Times歐洲版特派記者

旨在減少電動車充電所需時間的解決方案,已經在某些車型上實施。另一種能夠簡化和優化充電解決方案的是無線充電,其不僅可以在停車期間、亦可在車輛行駛過程中進行。

電動車(EV)數量的逐漸且不可阻擋的成長,需要越來越高效和快速的充電系統。旨在減少電動車充電所需時間的解決方案,如超快速充電和高壓電池(800V或更高),已經在某些車型上實施,未來將會越來越普及。

另一種能夠簡化和最佳化充電解決方案的是無線充電,其不僅可以在停車期間、亦可在車輛行駛過程中進行。

電子技術

電動車無線充電解決方案供應商Electreon已在名為「未來競技場」(Arena of the Future)的測試跑道上成功測試了其動態無線充電技術(圖1),透過無線充電為Fiat 500電動車和Iveco電動巴士提供了動力。

 

圖1:位於義大利Chiari的DWPT試車跑道。

(來源:Electreon)

 

Fiat母公司Stellantis聲稱,Fiat 500電動車以常規的高速公路速度行駛時,能夠不需要從電池組中汲取能量,從而擴大了其續航里程。類似地,當以較低速度行駛時,車輛還可能反向恢復補充一些電力。

Electreon開發的動態無線電力傳輸(DWPT)技術,基於部署在瀝青下的導體迴路,利用磁感應原理將能量傳輸至電動車的接收板。接收器板可以安裝在包括汽車、巴士或卡車等各種電動車輛上。為了限制電力損耗並促進與可再生能源的整合,該技術使用直流電。與交流充電相比,直流解決方案可採用更小線徑的電纜,從而降低成本並簡化熱管理。

「我認為無線充電是未來唯一的選擇,因為它幾乎可以部署在任何地方。而使用導電電纜的傳統充電站無法實現擴展」,Electreon執行長Oren Ezer表示,「無線充電可以直接部署在路上、路邊、航站樓、裝貨區及碼頭內,並且可以全天候直接連接到電網。」無線充電可以部署在任何地方,因為看不到它,因此不會影響視覺。

Electreon成立時,只有少數幾家公司從事無線充電,還有幾家OEM汽車製造商在試點項目中使用該技術。而如今,幾乎所有的汽車製造商都可以展示他們正在測試無線充電技術的演示或試點專案。

「無線技術將在幾年後佔據主導地位,人們很快將可以目睹從新技術到主流成熟技術的轉變,」Ezer認為。

在Chiari進行的測試中,首次展示了私人電動車和大巴士在同一平台(無線充電道路)上行駛,並在道路上行駛的同時接收能量。測試開始時,Fiat 500的電量狀態為22%,幾圈後,電池電量上升至48%。

「我研究無線充電已經快十年了。每次看到這種情況,我都感到驚訝!電動車行駛時,不但沒有消耗能量,反而是獲取了能量。」Ezer說。

當規劃新專案時,Electreon首先對車輛行駛路線進行最佳化。例如,如果知道巴士在線路起點停留了5分鐘,然後在行駛一圈後,它進入終點站休息5分鐘,透過對行駛路線的計算,得知會有10分鐘的等待時間。假設行駛時間為30分鐘,就可以在兩個端點充電,再包括10%的線路,就能為巴士提供足夠的電力,來實現24/7不間斷行駛。

「類似的一個案例是計程車,可以在等待乘客時充電。實際上,根本不需要規劃行駛多少公里後充電,而只需在特定區域(如交班等待區)充電即可,」Ezer說。

WiTricity

WiTricity是另一家基於其專利磁共振技術(圖2)的電動車無線充電解決方案供應商,該公司對無線充電技術的現狀和未來前景提出了看法。

 

圖2:WiTricity電動車充電解決方案示意圖。

(來源:WiTricity)

 

WiTricity產品管理副總裁David Schatz表示,「多個因素驅動著人們對電動車無線充電的興趣,其中消費者需求是一個關鍵因素。最近進行的一項調查顯示,96%的電動車購買者期望使用無線充電。隨著越來越多的消費者購買電動車,產業有責任提供更簡單、更便捷、無需插頭的充電方式。

根據Schatz的說法,電動車製造商和充電基礎設施提供商正在尋求無線充電,以提供無縫互通性。無線充電消除了充電線和連接器,使汽車製造商能夠避免因多種充電標準導致的缺陷,並為電動車主提供無縫的充電體驗。

驅動無線充電需求的其他關鍵因素是可靠性和可維護性。充電線和連接器容易出現故障,因掉落和蓄意破壞而損壞,並且殘疾人用起來很不方便,然而無線充電則讓每個人的充電都變得更簡單。

「亞洲數家汽車製造商率先採用無線充電作為其車款與眾不同的關鍵功能。2022年,中國一汽(FAW)推出了具備無線充電的紅旗EHS9豪華SUV,現代(Hyundai)的高階Genesis品牌在韓國推出了內建無線充電的GV-60 SUV。Schatz說,「像無線充電這樣的新技術功能通常會首先在高階車款上推出,然後再過渡到主流車款上。我們和授權Tier 1合作夥伴一起,與全球汽車製造商合作,使無線充電成為家庭、工作、零售和其他商業機構電動車充電的首選方式。」

WiTricity最近從全球領先的電氣基礎設施供應商之一的西門子(Siemens)獲得了2,500萬美元的投資,並期望他們的市場地位會有助於加速無線充電的推廣。此外,WiTricity還宣佈了Halo升級計畫,透過該計畫可以為現有電動車升級無線充電功能,Witricity的無線充電器將被安裝在目標市場的商業場所和私人住宅中。

目前一個非常普遍的誤解是無線充電效率不高。「可實際上我們的11kW系統效率高達92%,這意味著它與2級外掛程式一樣高效,」Schatz介紹。

充電基礎設施的公共投資將是電動車和無線充電廣泛推廣的主要驅動力。「在城市地區,許多人將車停在街道上,若在城市街道上安裝數百萬個有線充電站確實是個大問題。而所有基礎設施都埋入或隱藏在街道上的無線充電設施,則是在城市街道部署電動車充電的更好方法,」Schatz說。

Schatz強調,「世界各國政府正在撥出大量資金部署充電設施,鼓勵個人和公司轉用電動車和公用電力。甚至傳統石油公司也在大力投資建設充電基礎設施。這些都將構築電動車的未來,而該類基礎設施中越來越多的份額將會屬於無線充電。」

(參考原文:Wireless Charging Empowers the Future of e-Mobility,by Maurizio Di Paolo Emilio)

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年11月號

 

 

 

 

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