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龐大商機觸動設計巧思 電動車充電環境漸趨完整
 

【作者: 王明德】   2020年12月30日 星期三

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電動車市場前景看好,各大汽車與科技大廠的布局動作也開始加速,在充電站領域,更已出現多種俱實用性的創意想法。


電動車被視為汽車產業的未來,各國政府與車廠都將之視為重點發展目標,根據Cairn Energy Research Advisors報告預測,預計2021年全球電動車銷售量將躍升36%,並首次突破300萬輛的大關。不過,電動車如果要如官方與產業預期,要在2030年取代燃油車,西門子智慧基礎建設產品與系統業務處技術應用工程師錢昱達指出,除了車輛本身技術的進化外,充電技術也是關鍵。


Tesla建構完善充電體系

就全球電動車的充電技術現況來看,由於Tesla仍是最大的電動車業者,因此充電建設也最普及,目前該公司的充電方式有四種,包括超級充電站(Super Charger)、目的地充電站、通用移動式充電與家用充電等四種。超級充電站的效率最高,僅需20分鐘就能充滿一半的電能,40分鐘可衝到80%,Tesla目前已在全球設置超過2千個超級充電站與2萬個以上超級充電座。



圖1 : 西門子智慧基礎建設產品與系統業務處技術應用工程師錢昱達指出,除了車輛本身技術的進化外,充電技術也是電動車的普及關鍵。(攝影/王明德)
圖1 : 西門子智慧基礎建設產品與系統業務處技術應用工程師錢昱達指出,除了車輛本身技術的進化外,充電技術也是電動車的普及關鍵。(攝影/王明德)

超級充電站通常是旅程前特地前往充電,目的地充電站則是在工作或旅程中途,過夜或停留時間稍長時順道充電,這類型充電樁的電流為40A、電壓為220V,每充一小時,續航里程可增加30~50公里。移動式充電為Tesla購車時所配備的設備,讓車主利用工業或家用插座充電,其充電速度較慢,主要為應急之用。至於家用充電是在家中有停車場者所設置,這類充電樁與目的地充電樁一樣,都使用高功率壁掛式充電器(High Power Wall Connector),其充電效率相同。


對車主而言,錢昱達認為上述四種充電方式中,家用充電的成本最佳,尤其是Tesla未來打算收取超級充電站的超時收費後,在家充電更是好選擇。他建議家中有充電站的車主,可與台電更改為時間議價,並在離峰時間進行充電,如此可讓電動車的電費低至原有的1/4,若以特斯拉超充充電費用來看: 一元可行駛0.64公里,已與95汽油相當,再加上無機油與少剎車皮的損耗,持車成本可大幅降低。


三大未來電動車充電趨勢

Tesla固然是現在電動車領域的領頭羊,但在市場前景看好之下,各大汽車與科技大廠的布局動作也開始加速,在充電站領域,更已出現多種具實用性的創意想法。錢昱達表示,除了既有得固定充電樁之外,目前充電站的開發趨勢還有無線、隱藏與充電機器人等三種。


無線充電目前多應用於消費性電子產品,在電動車領域一般被認為充電速度較慢,因此投入者較少,不過近期由汽車大廠JAGUAR LAND ROVER與無線充電廠商Momentum Dynamics攜手開發的車用無線充電技術,功率可達50~75kW,已接近直流充電。此一方式可解決電動計程車的充電問題,駕駛無須下車就可在排班時,將車停在有充電器的停車位充電,以目前電動車電池40~95kW的容量估算,大約30分鐘即可充電80%,Momentum Dynamics執行長Andy Daga認為,如果是採換班作業,此一運作方式可以讓計程車持續運作24小時,讓電動車的應用更多元。


第二種充電趨勢是隱藏式充電樁,此一設計是由英國新創公司Trojan Energy提出,構想是在街道上設置彈出式充電樁,車主將車開到定點後,地面會彈出充電樁,設計用意是希望讓街道平整美觀。此類型充電系統的供電來源可一次供應18組充電樁同時使用,每一充電樁的充電效率最高可達22kW。


第三種充電方式是由福斯汽車提出的充電機器人,目前仍停留在概念階段。此一構想的運作方式,是在停車場設置充電站與充電機器人,機器人一般時刻停留在充電站中蓄電,車主如有需求時,再透過停車場軟體平台呼叫機器人前來車旁充電。相較於現行作法,充電機器人不必在停車場中設置專用的電動車停車位,僅需闢一充電站,就可供全面性的充電服務,藉此降低車電基礎建設成本,並讓停車空間的應用更具彈性。此技術雖有成本與彈性優勢,不過錢昱達指出,機器人的定位與眼手協調問題,仍是待解難題。


電動公車發展潛力雄厚


圖2 : 現在歐美國家已有公車業者利用集電弓方式,在停靠站為公車充電。(source:西門子)
圖2 : 現在歐美國家已有公車業者利用集電弓方式,在停靠站為公車充電。(source:西門子)

上述三種充電方式都未商品化,因此電動車的自用車充電方式仍以現行充電樁方式為主,至於商用車則有車廠採用類似鐵路系統的集電弓方式,集電弓充電功率可分為300 kW、400 kW、600kW,歐美廠商多採用300W,目前已有公車業者在總站停車場與公車停靠站,以此方式為旗下公車充電。


與一般自用車相比,電動公車的需求明確,且有政府補助,因此成為電動車廠商近年來的重點市場,台灣多數縣市就已開始推動電動公車。目前台灣電動公車的充電方式多在夜間充電,以避開電費高峰期,不過如果所有公車都集中在夜間充電,仍有可能超過契約電量,相較之下,集電弓在公車停靠站的短暫充電方式,則可平攤電量,對公車業者而言會是較佳選擇。


西門子在2010年就曾推出電動車充電解決方案,不過當時市場規模有限,因此計畫暫緩,一直到2015年市場成熟,才推出第二代產品,並於近期推出第三代。西門子的第三代產品強化了子機效能,一座主機可透過 Wi-Fi 連結10台子機,在管理子機的同時,主機也會擷取、彙整子機的數據,再透過長距離無線通訊方式,將數據傳至雲端平台,此外,子機也多了RFID設計,可以識別車輛身分,兼做停車管理用途。


西門子的充電解決方案,目前已廣泛應用於歐美地區,錢昱達表示,歐洲國家由於有減碳壓力,電動公車的發展較快,前文提到的公車集電弓充電方式,就有多起成功案例。至於台灣,這幾年中央與地方政府已全力推動,產業也全力配合,市場已出現榮景,西門子在台灣會以造價較低的AC充電產品為主,未來將視台灣車商需求,提供市場完整的解決方案。


**刊頭圖(source:西門子)


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