【電車世代】會是未來主流嗎?關於電動車無線充電的二、三事

自製專題

評論
Photo Credit:截自 BMW YouTube 頻道
Photo Credit:截自 BMW YouTube 頻道
評論

除了車輛以外,電動車的「充電樁」最近也佔據台灣產業新聞不少版面,像裕隆旗下的裕電能源去年終於苦盡甘來,在連續虧損八年後首度轉虧為盈,創下營收正 1.63 億元成績;另外除了像裕電這種大公司以外,也有像宅電 ChargeSmith 的新創崛起,搶攻充電樁安裝、維護商機。

不過今天《電車世代》要跟大家聊得不是現行的有線式充電樁,而是還沒那麼被廣泛運用,但應用場景、發展潛力被很多人備受期待的電動車無線充電技術。畢竟如果無線充電夠成熟、夠普及,充起電來的體驗肯定比有線方便許多啊!(看向自己的 iPhone 坐在無線座充上)。而且近幾年已經有不少企業釋出可行性頗高的無線充電方案,像下面這段影片就非常的「標準」,看起來十分便利。

無線充電的原理

或許還是有很多人認為無線充電是個很神奇的技術,不過事實上,無線充電至今已經出現一百多年了,首先就為大家介紹無線充電的原理。無線充電大致可分作磁感應、磁共振,以及目前比較少被討論的無線電波式。

磁感應其實原理上蠻簡單的,它是利用了法拉第電磁感應,電變磁、磁變電的定律傳輸能量,實作上就是有準備一個供電方、一個受電方共兩個線圈,給與供電方線圈(初級線圈)一定頻率的交流電後,供電方產生磁通量,這時受電方線圈(次級線圈)夠近的話,就會因法拉第電磁感應定律產生電動勢,只要這時受電方線圈只要電路連通的話,就能產生電流。

1600px-Wireless_power_system_-_inductive

磁共振雖然也是使用兩組電路,但它的原理是「諧振電路」(LC 電路),當供電方的電路通電開始振盪時,這時受電方如果它的諧振電路振動頻率也相同,那麼受電方也會開始共振產生電流。無線電則是將電力以過無線電波的方式傳送出去,接收端再用天線將無線電波接受後轉換成電力。

1598px-Wireless_power_-_resonant_inducti

我們現在於智慧型手機上用的無線充電板大部分都是屬於磁感應式的,WPC 無線充電聯盟在 2010 年制定了無線充電規範「Qi」,之後逐漸被 3C 製造商所採用(不過 WPC 也有將磁共振技術納入其中喔!)而一般來說雖然成本較高,但磁共振跟磁感應相比傳輸能量的效率比較好,距離也能比較長,也能支援一對多充電,總體來說在電動車業界,是現在比較受到車廠所關注的方式。

無線充電標準:SAE J2954、IEC 61980-1

對車稍微熟悉的讀者們應該知道,一項新技術、新功能要正式被市售汽車(以及其他載具)採用並被大眾認可,就必須經過國際汽車工程學會(SAE)制定標準才行,如果跟電相關,還會跟國際電工委員會(IEC)有關。電動車車用無線充電也不例外,IEC 的規定比較早,最早的 IEC 61980-1 已於 2015 年推出。

而在 SAE 這邊去年 10 月終於正式推出了第一項無線電動車充電全球標準「SAE J2954」,他們前幾年原本計劃訂出 3.7kW、7.7kW、11kW、22kW 四階段,不過在去年所發布的內容只規劃了 11 kW 的部分,輕型電動車(指市售型電動車)跟無線充電裝置之間必須距離 10 英寸(25.4 公分),並且充電轉換率必須實現高達 94%,同時 SAE 未來還會陸續在 SAE J2954 / 2 等後續制定其他等級車輛的標準規定。

有哪些公司正在積極發展?

說了原理跟標準,那實際上無線充電又有哪些業者格外受到矚目呢?首先有美國的 WiTricity、Plugless、Momentum、Mojo,歐洲則有法國的 Groupe Delachaux、德國的 Continental AG(就是馬牌/大陸集團)、瑞士的 BRUSA,日本則有大家相對熟悉的 Toshiba 以及 DAIHEN,而中國也有台灣人熟悉的 ZTE 中興。

這當中以 WiTricity 最受人矚目,這間公司來自於麻省理工學院的實驗室,除了他們在 2019 年以股份換技術的方式,獲得高通旗下 Halo 超過 1500 個無線充電相關專利之外(這也讓高通也手握了 WiTricity 股份),不管是 TOYOTA、NISSAN、AUDI、克萊斯勒等都有跟 WiTricity 展開不同等級的合作,甚至 BMW 還宣布是全球第一家搭載 Witricity 無線充電技術的車廠。

另一個則是曾在 2016 年為特斯拉 Model S 裝上無線充電套裝的 Plugless Power,Plugless Power 的充電功率為 7.2kW,能為 Model S 一小時增加 32 km 續航力。不只如此,他們的套裝也能支援 Nissan LEAF。

根據知名市調研究機構 Meticulous Research 的分析,電動汽車無線充電系統市場預計從 2020 年到 2027 複合年成長率將會有 53.1%,屆時 2027 年市場規模將達到 8.2703 億美元,他們預估磁共振將會是未來無線充電方案的主流。

不過 Meticulous Research 也預估,無線充電系在頭幾年會先以電動巴士、商用租賃車或是共享車為發展主力,我們作為一般小客車的消費者,似乎還要等上一段時間啊。

核稿編輯:Anny

「一次看懂AIoT+數位轉型大商機」立即填寫問卷即可獲得 2021 INSDIE未來日 AIoT論壇 7折早鳥通知

延伸閱讀: