2024年12月24日 星期二
電線正逐漸淡出人們的日常生活。無繩電話、無線滑鼠、無線耳機已不鮮見，無線充電的電動牙刷、智慧手機正成為新寵。資訊可通過無線電傳輸，而電能也可以通過電磁感應來傳遞。近年來，電動汽車專家們正研究電動汽車的無線充電裝置。傳統的接觸式充電當遭遇雨雪、泥濘等天氣條件或路況時，有觸電風險，相比之下非接觸式充電更為舒適和安全。弗勞恩霍夫整合系統和元器件研究所(IISB)的專家們將電磁感應式充電視為未來充電裝置的發展方向之一。
電磁感應式充電的原理如同平衡變壓器，每一條輸送電流的導線都産生磁場，而磁場本身可發電，如果兩根導線的磁場方向一致，就可將電能進行無線傳輸，目前已應用於電動牙刷和智慧手機充電器、感應電爐等。
工業界與科技界在電動車感應充電研究方面已合作多年。現有的做法是在車身底部安裝感應線圈，把充電裝置埋在地下。但由於車距地面達15釐米，要求線圈的功率和體積都要很大，會推高成本。此外，動物或其他物體都可能干擾電力傳輸，如貓會被充電時微熱的地板所吸引，更危險的是口香糖、香煙包裝紙等含金屬成分的紙張，在車下或被風吹到車下的感應充電錶面會立刻升溫以致自燃。
為此，弗勞恩霍夫的專家們開發出一種前置充電裝置，將感應源安裝在充電樁上，車輛駛入時可微微觸碰感應源，這樣所需線圈的直徑就由80釐米顯著減小到10釐米。該系統的能效更高、成本更低，充電過程也少受其他因素干擾。由塑膠製成的充電樁約齊腰高，接觸到車體後自動向後移動，若觸力過大，則向下折疊落回地面，車身不會因此受損，汽車幾乎可無障礙駛過。若車未能準確停在中軸正對充電樁的位置，樁內縱向重疊的感應線圈與車牌後部的橫向疊合線圈之間也可實現電力傳輸，且不受車的體積和高度影響。
IISB的專家們從事電動車研究已有12年，並於2年前開始研究感應充電。期間，專家團隊建立了覆蓋電力電子、電磁場倣真、電磁感應電流分佈等領域的全面知識體系。線圈的設計十分重要，決定著磁場的方向和強度。為將交流電阻降到最低，他們設計了一種由多個薄而彼此絕緣的小線圈構成的線圈組。目前，他們開發的原型機傳輸能力達3千瓦，能效高達95%，現有電動汽車車型一夜間即可充滿電。他們未來的研究目標一是繼續提高充電功率，以配合電池技術的發展，二是繼續降低充電站成本，當前充電樁與電動汽車是捆綁銷售，只有當成本降到合適程度，這一充電技術才能成為大眾産品。
