電動車的重要課題—動態無線充電

一般而言,充電的應用可分為兩大類:低功率和高功率充電。低功率通常應用在小型消費電子設備,例如手機,手持或移動式3C設備,常以低於100瓦的功率充電的設備。高功率充電通常是指以高於1千瓦的功率水平對電池進行充電。高功率充電的應用大部分在電動汽車領域,這些設備的功率水平範圍從大約1千瓦到300千瓦或更高。對電動車而言,如何更有效且方便地為電動車電池充電一直是個重要且關鍵的議題。

 

而現在有非常多的無線充電的設備進入我的日常生活之中。包括電動牙刷、智能手錶和無線耳機、與掃地機器人等。但大多數人用來給智慧型手機充電。無線充電在過去的幾年裡開始在手機上流行起來。

 

Qi(音同氣),無線充電第一代已有5瓦充電能力,到而最新的規格允許最高可達15瓦。蘋果最終在iPhone系列中採用了Qi無線充電,加入了三星、Google等Android製造商的行列。

 

我們很多人在工作的桌子上或家裡的床頭櫃上都有無線充電板。當你有時間充電的時候,它很方便只要把需要充電的設備放在充電版上。雖然有時候你可能更喜歡在你需要快速充電時插上快速充電頭。

 

無線充電技術是透過磁場感應或共振,以空中傳輸方式將電能傳遞到待充電的裝置物體上,省去了惱人的連接線,這技術的發展已逐步使人們的生活更便利了。尤其,進入萬物聯網及電動車時代,無線充電技術顯得更加重要。

 

目前常見的智慧型手機的無線充電功能是在充電座內設計一組傳輸感應線圈,另在手機背殼內嵌入一組微型接收線圈。當電源饋入充電座端的傳輸線圈後,立即感應發射磁力線,並由手機內的接收線圈轉換為感應電壓,再經由電源穩壓電路升壓為5伏特以利於手機充電。至於兩線圈間的磁場強度與耦合係數,可藉由在兩感應線圈間加入導磁性鐵芯材料的小技巧予以強化,並能屏蔽金屬物體及電子元件的干擾。現階段,無線充電技術的應用已從小功率5瓦特的手機發展到大功率千瓦等級的電動車,並且逐步改變了人們的生活習慣。

 

如今,正在使用無線充電技術 其目的都在在切斷從智能手機和筆記本電腦到廚房電器和汽車的所有設備的電纜。無線充電正在推動醫療保健,汽車和製造業的發展,因為它帶來了增加移動性和發展的希望,這些進步可以使小型的物聯網(IoT)設備從充電器獲得數英尺遠的電力。

 

無線充電的優點

  • 在經常進行連接或斷開的情況下電氣故障的風險較小,頻繁的重新連接進行間歇性充電,不進對於充電纜線或是充電插座有所磨損。。
  • 相對的較於美觀也沒有纜線凌亂的困擾
  • 無線充電系統可以於到達感應充電距離時自動進行充電,而無需依靠人員來插拔電源。
  • 高功率的電動車輛無線自動充電使得在行駛中的電動車輛能夠充電,理論上可以使車輛無限期地行駛(動態充電)。

 

常見的電動車是定點式充電,若能對行駛中的電動車進行動態式移動充電,將可提升電動車可行駛里程,也解決了電池儲存量不足等問題。動態無線充電設計,可以在道路上鋪設多個模組化的一次側傳輸線圈與電源轉換裝置,並可分別偵測電動車的行駛位置而獨立提供不同傳輸功率的磁場感應電能,使移動中的電動車輛在充電道路上行駛時,可兼具初期臨近傳輸線圈時的預備充電、位於傳輸線圈上方時的定位快速充電,以及離開傳輸線圈時的停止充電。這類動態充電概念預計可強化電動車磁場轉換效能與提升充電功率,並省略定點充電所需的等待時間與避免多餘能量的損耗。

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