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不只手機要、電動車更要!車用無線充電的商機在哪?

電動車充電很麻煩,除了要找到充電樁外,還要下車拉線,難道就不能像手機那樣支援無線充電嗎?

手機無線充電想必大家都聽過也用過,那汽車的呢?雖然這項技術目前還不成熟,但在電動車起飛的年代,早已被車壇視為下一個「潛力新秀」,倘若真的發展起來,不僅充電無須在受限於充電樁的位置,還可能實現邊開邊充電的願景,究竟車用無線充電的商機在哪?挑戰又是什麼?

車用無線充電優勢在哪?

無線充電已經廣泛使應用於手機、平板、手錶、智慧家電等電子產品,消費者十分買單,市場不斷成長,至於車用無線充電系統,目前雖處於市場推動初期,但研究機構Research and Markets最新報告預測,至2025年,電動車無線充電市場規模預計達4.07億美元,2020~2025年期間的年複合增長率將到117.56%,前景一片看好。

目前電動車多採用充電槍進行充電,然接觸式充電容易受環境條件影響,天候不佳可能有電氣接點潮濕,引發觸電的安全疑慮,充電線因需承載較大的電力,往往也十分笨重,同時充電插頭容易殘留污漬,維護上較不容易,長期磨耗下也會影響充電效能,更重要的是在同一時間內,一個充電樁僅能替一輛車充電,其他車主僅能乖乖排隊,或是另尋其他充電站,也難怪「偷拔」充電槍的糾紛會屢見不鮮。

至於無線充電系統,則因為無通電接點的設計,車輛充電時的並不會有觸電風險,同時因為充電線材非外露式,較能避免受環境影響而老化與氧化,進而提升設備的耐用性,不過既然是強調「無線」,主打的優點就是便利性,充電時不再需要下車拉線,只要將車輛放置於無線充電器上或附近,即可啟動充電,技術上甚至可以支援1對多的無線充電模式,可省去架設充電樁的空間與成本。

無線充電的原理與國際標準

現行無線充電技術主要分成磁感應與磁共振兩種,前者是依法拉第磁感應定律,透過電生磁、磁生電的方式傳導,充電時易受線圈尺寸影響,需在短距離傳輸時才能有較佳的效率,甚至要將傳送端與接收端緊貼才能感應充電,不過優點是成本低廉、實現技術較容易,目前常見於一般消費性電子產品。

磁共振同樣由傳輸與接收線圈組成,但不同的是需與電路設計在一特定頻率,讓兩端線圈產生磁場共振現象,進而傳輸能量,相較於磁感應,其優點在於傳輸距離較遠、功率較高,效率也更佳,更符合電動車的需求,但相對的缺點就是成本較高,且傳輸效率會受共振頻率影響,開發上具有一定難度。

為了協助電動車發展,美國汽車工程師協會於2020年10月,制定了全球第一項車用無線充電標準「SAE J2954」,規定無線充電裝置功率須達11kW、與電動車的感應範圍須在25公分內,同時充電轉換率必須高達94%以上。

儘管電動車市場,有線充電佔據主導地位,然而無線充電不受限制的便利性卻也備受期待,以下就整理幾個代表作,雖然多數仍處實驗階段,但多元應用場景的發展潛力無窮,讓人更加期待商業化量產後的表現!

美國WiTricity 無線充電技術先鋒企業

麻省理工學院團隊設立的新創公司WiTricity,於2007年推出磁共振式無線充電系統,成為車用無線充電領域的先鋒,2019年時還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,持續處於市場領先地位,包含Toyota、GM、Honda、Audi、BMW等車廠都是它的客戶,而BMW也成為全球第一家搭載 Witricity無線充電技術的車廠,並首度應用在530e PHEV車型上,當車輛停放在充電板上方、按下按鈕後,即可開始充電,省去了拉線的麻煩,不過當時充電功率僅3.2kW,充飽電得花好幾個小時。

應用場景廣泛的無線充電板

隨著面板材質的優化、可支援充電功率的提升等技術突破,原本僅限安裝在自家車庫的充電板,也開始往公共領域邁進,舉凡一般停車場、大賣場、飯店都有進駐,少了一排排直立的充電樁,看起來更加美觀。值得一提的是,Volvo今年於瑞典都會區展開無線充電實測,主要是將充電板嵌入街道停車位上,並試驗超過40kW功率的充電板,原廠表示充電效率為11kW交流充電器的四倍,並與50kW的直流充電裝置效率相近,倘若真能投入量產,不只無線充電應用上更具市場,面對未來無人駕駛、共享汽車等領域發展亦有幫助,畢竟不會「有人」主動下車拉線充電!

無線充電公路 無限續行不是夢

即便電池續航力近年來已經成長不少,但「里程焦慮症」仍是電動車揮之不去的陰影,不過Stellantis集團近日提出的無線充電公路的願景,或許這個問題也就迎刃而解。它們預先在環形測試車道上鋪設了無數個無線充電板,搭配測試車改良無線充電技術,一邊行駛同時一邊充電的情形下,電能基本沒有消耗太多,確實可以讓電動車續航力無限放大,儘管目前仍處試驗階段,但官方目標在2030年前實現商業化,屆時電動車無限續航或許將不再是「白日夢」!

車用無線充電的挑戰在哪?

總結來說,車用無線充電有著安全、便捷、易操作的特性,而且不受限於充電樁的地理位置以及充電線的長度,使用場景上相當多元,倘若還有無線充電公路的實現,那麼「里程焦慮症」真有可能拋到腦後,然而現實上卻還是由需要下車拉線的充電站為主,主因還是無線充電始終得面臨「充電效率」不佳的問題。不過就市場目前的「動作」來看,我想也會如同手機無線充電的發展一樣,當技術力到位後,這些問題也會迎刃而解,畢竟無線所帶來的便利性與發展潛力仍舊有無可取代的優勢!

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