車輛研究測試中心  電動車系統技術專案 江朝文

環境問題為目前全球重要議題之一，因此各種綠能技術相繼被提出以解決空氣汙染與化解石油危機，例如電動車之發展即為對策之一。然而，電動車發展尚有幾個重要議題需被解決才有可能普及化，如動力電池之容量、重量與壽命、充電時間、行駛里程與充電設備普及等。過去充電一般採接觸式充電，因受限於某些環境與技術因素，電動車輛無線充電議題已開始被廣泛的討論，且技術持續在快速發展中。

相較於有線之傳導充電，無線充電具有下列幾項發展優勢：
(1). 安全：非接觸式電力傳輸，電力傳輸裝置可被完整遮蔽，可將觸電與暴露於電磁波之危險降至最低。
(2). 不受氣候影響：無任何金屬機構暴露在外，儘管是雨天或氣候潮濕，僅需將車輛停於充電位置即可，無需下車操作任何充電設備，降低觸電危機。
(3). 佔據空間小：接觸式充電需設立固定式充電樁，需佔據一定之空間範圍；而無線充電系統可將裝置埋設於地面下，完全不佔據地面上之空間。
(4). 移動性佳：車輛之無線充電不僅於非移動中充電，亦可於車輛移動中充電，不受限於停車充電時間之長短，可增加車輛之行駛里程。

由於上述諸多優點，無線充電已成為電動車接觸式充電外另一項選擇，目前已有相當多的國際知名車廠與系統廠投入相關技術研發並進行專利佈局，確認了電動車應用無線充電的發展趨勢。

電動車無線充電技術之發展，可分為感應式、共振式、微波等幾種不同型式，但無論何種技術開發，其「傳輸效率」與「使用安全」最為使用者關心，此亦為無線充電系統發展最重要的兩項議題；因此，車輛中心針對無線充電之傳輸/接收線圈開發出高傳輸效率之集中磁場型傳輸/接收線圈，如圖1所示，經由線圈之構形設計(五面盒型設計)可將線圈磁場整形與集中，將磁場匯聚於電力傳輸作用區(如圖2所示)，如此一來不但增加系統傳輸效率，也可增加傳輸距離；此外因大量減少非磁場作用區之磁場分布，達到降低對於周邊電子電路之電磁干擾，亦改善屏蔽材料因渦電流所產生高溫之影響。車輛中心所開發的集中磁場型無線充電系統雛型如圖3所示，本雛型系統經由測試，與傳統無線充電之線圈相比，於同一傳輸功率與距離的基準下，本技術可提升約46%之感應電壓，即是本系統具有提升傳輸效率之成效。

車輛中心針對此項設計技術已進行美、中、台三地之專利布局申請，並於2013年4月參加瑞士日內瓦國際發明展，榮獲金牌獎之殊榮，請參考「車輛中心創新發明閃耀日內瓦發明展」的相關報導(http://www.artc.org.tw/chinese/06_news/06_01detail.aspx?pid=71)。

圖1 集中磁場型傳輸/接收線圈

圖2 集中磁場型無線充電系統之磁場分布分析

圖3 集中磁場型無線充電系統雛型