来自法国车厂雷诺(Renault)的代表在日前于德国纽伦堡举行的电力电子系统及零组件大会(PCIM Europe)的专题演说上,分享了目前与合作伙伴开发动态电动车充电 (dynamic electric vehicle charging,DEVC)技术的进展。
雷诺的合作伙伴包括高通(Qualcomm)与一家由法国结合官方与民间资源的研究机构Vedecom,后者曾经在建置于法国凡尔赛(Versailles)、属于FABRIC专案一部分的一条特别打造测试车道上,展示过DEVC技术研发成果──此技术有时候被叫做“电气道路(electronic road)”;该示范采用了高通的HALO技术,展现车辆如何能在该车道上以时速100公里行驶时,车载电池能被以20kW的电力进行充电(上图)。
雷诺的技术专家Robert Lassartesses与Antoine Caillierez在专题演说中解释了目前电动车充电技术面临的问题,是在速度以及便利性方面都不符合使用者预期。“比较今日的快速充电技术与汽油,两者根本无法同日而语;”Lassartesses表示:“就算我们(对电动车充电技术)的最高理想是300kW,还是比汽油加油慢二十倍,记住这件事很重要,期望与传统加油方式相同体验的车辆充电服务是不切实际的。”
在演说中,Lassartesses以雷诺的资料为例,表示目前400V电动车电池通常充电电力为140kW,采用800V电池有可能将充电电力提升至300kW,但电池可能会非常重;为了满足欧洲驾驶人对充电15分钟,能以140公里时速行驶2小时、250公里距离的需求,可能电池的重量会高达700公斤,这显然在欧洲以中小型电池电动车(BEV)为主的各大市场都是不适合的。
雷诺推动了几种电动车的“预充电”替代方案,但并不一定都能成功;例如在2009年提出的QuickDrop服务,是设置一个充电站,有一台机器会将电动车内的电池取出并以另一颗充饱的电池替换,这个程序虽然只要几分钟,但此构想后来因为商业模式的问题被放弃。
还有另一个比较成功的案例,是以氢燃料电池技术来延长电动车行驶距离,目前雷诺在市场上销售的Kangoo系列电动厢型车就是采用此类方案。
雷诺的Kangoo系列厢型车(来源:Renault)
而目前雷诺正在替未来BEV开发的技术就是“电气道路”,这种道路能让上面的车辆在行进间,透过埋在柏油路面下的连接电源基础设施充电;这种方法能让小型车辆以高速行驶更长距离,只需要配备小型、轻量化的电池。
Vedecom、雷诺与高通合作打造的测试车道,是欧盟FABRIC研发专案的一部分,已经展示了DEVC技术在现实世界公路上的可行性;高通的HALO系统採用埋在路面的50公分线圈,能在车辆通过时与车上配备的类似线圈感应藕合。
不过当车辆快速通过线圈时会出现明显的气隙,使得藕合效率相对较低,因此得採用谐振电源(resonant power supply)拓朴来补偿;地面下每个线圈的任何一端,只要有车辆经过就会主动进行充电,而且需要以短电路(short circuit)确保一次只有一个线圈为每辆BEV充电。
目前那些线圈能在4ms内切换开关,不过雷诺的Caillierez表示时间还可以再改善。Caillierez表示,线圈的磁性以及封装于道路中的方式还有一些地方可以优化。
而在以全国性规模来安装这种基础设施的经济挑战方面,Lassartesses还分享了一份由雷诺与法国电力业者EDF、法国高速公路营运商SANEF合作进行的调查,指出该种动态电动车无线充电道路的建设成本,约为每公里400万欧元(包括双向车道),其中有35%成本是国家电网,55%是电子系统与线圈,而15%是道路施工费用。
在全法国的高速公路(全长9,000公里)安装该种充电系统,约需要400亿欧元,或是分20年、每年支付20亿欧元;将高速公路通行费提高能够支付部分投资,而上述调查也显示,以支援无线动态充电技术的小型电池(50kWh) BEV行驶高速公路的每公里成本,低于采用现有充电技术的大电池(130kWh) BEV每公里行驶成本。
Lassartesses强调了电动车无线充电技术对大幅降低二氧化碳排放量的潜在好处,并表示雷诺将电气道路技术视为未来BEV充电的领导级解决方案;不过他也指出,虽然动态无线充电技术目前已经在规格比照正式道路的测试车道上证实可行,但在部署于现实世界的道路之前还有许多工作要做。
“产业界的伙伴们需要团结在一起,专注于适合所有使用者的最佳技术;我们需要能提供各种车辆使用的解决方案,包括卡车、大客车与轿车;” Lassartesses指出:“因为高速功率佈署需要钜额投资──光是一个国家就要400亿欧元──欧盟以及成员国需要确保业务营运模式,才能把与合作伙伴的实验拓展到更大规模。”
编译:Judith Cheng
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