政大大學報

磁共振結合無線充電 提升功率擴大應用

2020/10/07 21:50:29

【記者陳卓希綜合報導】無線電能的傳輸,可取代接觸式充電的問題,但目前市面上的無線充電技術,僅能用在小功率的3C產品。有鑑於此,國立臺灣科技大學電子工程系特聘教授邱煌仁帶領團隊,研發「電動車無線電能傳輸系統」,提升無線充電效率與傳輸距離,使其能應用於電動車等高功率載體。此作品在「2020未來科技展」中獲「2020未來科技獎」。

國立臺灣科技大學團隊研發的無線傳輸系統,商業價值受肯定,獲「未來科技獎」。 圖/邱煌仁提供

「過去的無線傳輸,多僅能限於手機等低功率應用。」邱煌仁提及,團隊研發的無線傳輸系統屬高功率,效率高達98%。「傳統的無線充電效率,都在80%以下。」他說,此次研發改善大多無線充電產品不穩定的問題,且傳輸距離超過20公分,獨步全球,因此能擴大應用於電動自行車(E-bike)、無人搬運車、電動車等場域。

「電動車無線電能傳輸系統」可運用在高功率的無人車,打破無線傳輸僅受用小功率3C產品的現況,希望分擔人力以增加效率。 圖/張佑丞提供

團隊表示,他們利用「磁共振」技術,實現高功率密度的電能轉換。團隊成員、臺科大電子工程系博士張佑丞說明,一般手機無線充電,大多使用功率小的「磁感應」技術。團隊選擇磁共振技術,以提高傳輸功率,他補充,困難在於設計磁性元件與電路,線圈完成後,電路會因設計與實體參數的誤差,而無法達到最佳工作狀態。團隊歷經多次測量、對照參數值,反覆修正電路的參數後,才成功提高收發電能的傳輸效率。

無線傳輸需先設計好線圈,再調整電路,才能提高傳輸效率。圖為無線電能傳輸系統半成品。 圖/張佑丞提供

過去無線電能有損耗機器和過熱等疑慮,美國化學學會(American Chemical Society, ACS)的研究就指出,手機無線充電盤運作時會持續發熱,耗損電池壽「效率越高,越不會產生熱。」張佑丞解釋說,此次研發充電效率達98%,傳輸過程只有2%的損耗,能有效避免過熱問題。

國立宜蘭大學電機工程學系副教授劉宇晨,對於此系統進一步商品化表示期待,他舉例,台北市9月上路的無人公車,若能結合無線式充電,即可減少人力充電的時間,多載客幾趟。

國立臺灣科技大學研發的無線傳輸,可用於工廠搬運車,分擔人力搬貨時間,提升效率和產值。 圖/張佑丞提供

無線電能前景看好,因相較傳統需要接觸式傳輸能源,無線更安全,團隊期許將無線電能擴展至實體車,現階段則希望找到實際車輛做配合。而針對磁共振對人體的安全疑慮,張佑丞說明,團隊目前正在研發「異物偵測」,若無人車感應到生物體經過,會自動關閉電磁波。