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EV无线充电全球商用化今年上路 成效待考验

  • 杨智家

挪威2018年电动车销量年成长40%,每售出3辆车就有1辆是电动车。法新社

电动车无线充电技术商用化不再只是空中楼阁,挪威首都奥斯陆2019年8月就要正式落实在出租车充电服务上,将成为全球首个推出电动车无线充电服务案例。

即使现阶段电动车无线充电技术比现行插电式充电技术来得便利,因驾驶无需下车操作充电桩就能为电动车充电,但无线充电技术在充电效率及功率上仍较低,意谓会较浪费电、增加用电成本及充电时间较长。因此,随著当前全球电动车充电基础设施布建需求增温,电动车无线充电技术能否在未来成为固定式充电基础设施以外的强有力解决方案,也成为电动车产业观察重点之一。

电动出租车率先开跑

根据Clean Technica、Electrek、Inverse、储能网及华尔街见闻报导,挪威奥斯陆正积极推动零碳排放政策,要求市内营运出租车到了2023年都只能采用电动车,为此奥斯陆市政府与芬兰充电技术业者Fortum合作,将在市内几个出租车招呼站的地面上,安装只有出租车可使用的无线充电设施,初期将先改装20~25辆电动出租车为可进行无线充电车辆,当出租车停进招呼站,就可透过地面无线充电板进行充电,该充电板充电功率最高为75kW。

该无线充电技术由Fortum与美国感应式无线充电系统开发商Momentum Dynamics共同开发,透过感应技术让电动车上装设的适配器与充电板能进行隔空充电。基于出租车招呼站出租车会一直列排队依序等候乘客叫车的特性,该充电板便设置在出租车排队等候乘客的行驶路面下,当出租车驶近该等候排队的道路时,就能在排队等候乘客的时间内进行无线充电,无需驾驶走出车外操作任何充电设施。Fortum挪威公共充电网负责人Ole Hempel指出,这样的设置降低了使用者过渡到开电动车的障碍。

至于技术上如何达成,Hempel解释,这类无线充电设备不会占用电动车太多空间,因此任何电动车都适用改装支持无线充电,甚至Tesla电动车也行。在准备进行充电前,电动车必须与充电板进行校准,确保停在可进行充电的位置,但也不必停得完全刚好,容许有约20%误差。

这项无线充电专案计划以开放性电动车充电标准(OCPP),协助透过开放标准让无线充电基础设施与后端系统进行沟通,并运用近场无线通讯(NFC)技术进行付费验证及车辆配对工作,将部分由Fortum的系统进行、部分采其它专有技术。该充电设施将自动辨识每辆准备充电的电动车,并自动计算费用,将可能以每kW为基准进行收费计算。

目前奥斯陆官方正在看哪里家汽车制造商有意愿参与该市的无线充电计画,愿意开发支持Fortum无线充电设备的电动车。据称可能只会选择一家汽车制造商合作,但如果有意愿参与计画的车厂数量众多,也可能开放让更多业者参与。

耐用度考验业者 导入自驾车具潜力

外界分析,电动车无线充电技术比起插电式充电技术在能源效率多半仍较低,充电功率也没有现行电动车公共快充站的直流(DC)快充技术来得高,只有在便利性上较高,奥斯陆市府这项计画让世人首次见识到可以在公共运输车辆等待乘客的同时,进行无线充电的可能性,这虽然是全新的电动车充电概念,但在成本、能源效率以及便利性上是否真的比现行电动车一般固定式充电站都来得佳,仍待正式上路后再观察,但这不失为电动车另一充电选择方案。

不过,当前国际标准的无线充电技术充电功率仅在3~22kW,且输送电力是以家庭用电电网为前提,亦即只是普通或中速充电,这与以大电网为前提的50~400kW快速充电规格完全不同。即使无线充电技术因充电功率不高,导致必须花费更久时间等待电动车充电,但无线充电仍有导入市场的部分优势。

如美国麻州无线输电技术开发商WiTricity执行长Alex Gruzen指出,未来随著有更多电动车普及上路,直流快充桩在市场上的建置速度将永远跟不上电动车普及速度,WiTricity的目标是让电动车不论在哪里里停车都能得到充电,如此就不会让电动车必须排队等待在公共充电站进行充电。

至于在无线充电不同技术效率上,Fortum宣称其感应式无线充电技术能源效率达96%,比有线充电技术还高出3个百分点。Gruzen则表示,WiTricity的磁共振(magnetic resonance)无线充电技术为90~93%,和传统插电式充电技术无太大差异。

由于无线充电技术无需人类驾驶下车操作充电设施,等于是能够无人完成,因此如目前正在发展的自驾车也是无人操作,采用无线自动充电技术也可能是一个可行趋势。而在2019年美国CES大展中,韩国现代汽车(Hyundai)曾展示自动停车结合无线充电的功能,同样采WiTricity技术,显示可能在自驾车技术成熟前,自动停车技术会先实现。

对于未来可能会有自驾车载客服务的推出,这类无线充电技术的导入便成为一种可能性,因可在全无人操作下自动完成,进而或有助降低提供这类服务业者的营运成本,成为协助业者创造利润的关键技术之一。

但这类技术提供长时间营运的可靠性及稳定性也成为能否大量商用化采用的关键之一,毕竟这类自驾载客服务一天营运时间可能长达12、15小时甚至全天候不停歇,对于充电设施的需求自然是高且持续性。

另外,地面无线充电板与电动车底盘配置的无线电力接收零组件间,也必须相隔约20~30公分的距离,以达到更高充电效率,这意谓在车体设计上,车厂必须让具备无线充电功能的车型提高底盘与地面的高度,这也会增加车厂在采用无线充电技术上的考量复杂度,加上车辆行驶时可能会遭遇飞石或硬物撞击底盘的风险,如何强化底盘无线充电零组件抵挡高速硬物撞击的设计,也都是导入无线充电零组件须考量课题。

标准统一助成本下降与推广

值得注意的是,如WiTricity和高通(Qualcomm)此前曾在彼此相近的磁共振充电技术标准化上竞争,随著WiTricity在2月买下高通旗下电动车无线充电事业Halo,预期更易于推动无线充电标准统一化,有助加速在汽车制造商之间建立统一的无线充电设备互通性。藉由这项收购,WiTricity接手高通持有共约5,000个专利权、技术和权限。

监于成本也是电动车无线充电技术推广一大阻碍,Gruzen也表示,买下Halo另一因素就是为了降低成本,因买下Halo有助扩大WiTricity规模,零组件也能共通采用,预期在标准和产品规则确立后,成本下降将可期。即使如此,对电动车充电而言,占成本最高的仍是从电网供电到停车位这块领域。

欧洲大陆之外,在亚洲最大电动车市场的中国大陆,也持续见到电动车无线充电技术的萌芽发展,如近期WiTricity表示,已与中国大陆一线汽车制造产业供应商浙江万安科技旗下子公司签署共享其智能财产(IP)的新协议,将基于WiTricity磁共振技术等,协助浙江万安科技开发及商用化高效率无线电动车充电系统。

据市场研究公司Markets and Markets研究数据预估,至2020年全球电动车无线充电市场规模约800万美元,但至2025年预估将快速成长至4.07亿美元,2020~2025年的年复合成长率(CAGR)预估高达117.56%。