隨着應用市場擴大，雙電混合系統的性能將持續提升。
在電動化與智能化浪潮席捲全球之際，如何更高效及安全地使用能源，成為產業與科研界共同關注的議題。面對無人機、智慧交通、人形智能機械人等應用對動力系統要求日益提高，由香港大學化學及材料科學講座教授郭正曉教授團隊研發一項名為「5D Power」的創新動力系統，嘗試結合人工智能與新型能源架構，突破傳統電池在能量與功率之間的傳統限制，為未來多元化的高端應用場景提供嶄新的解決方案。
研究團隊指出，傳統動力系統大多以固定參數運作，較難因應實際環境及任務變化作出調整。5D Power的設計理念，着重於在系統設計與部署階段引入數據整合、深度學習與數碼模擬等技術，透過數據分析及預測模型，讓動力系統在運作過程中能根據實際需求動態調整供電策略，從而在效能、安全與能源效益之間取得更合適的平衡，以應對未來設備愈趨複雜的運作需求。
高功率與長續航之間的長期限制
在現行電動設備中，高功率輸出與長時間續航往往難以同時兼顧，這一限制在無人機、電動公共交通工具及其他高載荷應用中最為明顯。以無人機為例，其在起飛及爬升階段需要瞬間提供較大的動力，而其後進入巡航狀態時，用電需求則相對穩定。然而，主流電池技術較適合長時間、均衡輸出的使用模式，對於頻繁出現的高功率需求，往往在效率及使用壽命方面出現限制。
為應付這類情況，傳統設計在實際應用中需要增加電池容量以提升可用功率，結果導致系統重量增加、散熱負擔加重，並進一步影響整體使用壽命。隨着香港近年積極探討低空經濟及智慧交通的發展方向，如何在有限空間內兼顧性能與能源效益，逐漸成為技術研發與城市應用層面共同面對的挑戰。
港大團隊研發5D Power，以滿足未來日益增長的「載荷－里程」雙需求。
雙電混合的系統思路：提升能源使用效率
針對上述問題，港大團隊在5D Power系統中引入雙電混合的架構設計，將不同性質的供電需求分別交由合適的模組處理。系統以高能量電池模組負責長時間穩定供電，應付續航需求，同時配置高功率模組，專門應對起飛、加速或高負載等瞬時用電情況，避免單一電源在不同負荷條件下承受過度壓力。
在系統運作過程中，5D Power透過AI智能數據分析與預測機制，根據不同任務需求，實時調整各供電模組的工作比例，確保在滿足效能需要的同時，減少不必要的能量損耗。研究團隊強調，這種設計並非單純追求更大的能源儲存量，而是希望提升整體能源使用的有效性與可控性，使系統在安全性、靈活性與效率之間取得更理想的平衡。
對低空經濟及智慧交通應用的潛在影響
隨着低空物流、巡查無人機及其他新型空中應用逐步發展，動力系統的效能與可靠性將直接影響相關技術實際應用的可行性。這類應用場景普遍具有「高啟動功率、長時間運行」的特點，對動力系統的調度質管理能力提出更高要求。
根據研究團隊的初步測試結果，在合適的控制策略下，系統在減速或下坡等運作情況中所產生的部分餘能，有機會被回收再利用，從而提升整體能源效率。相關設計有助減輕設備重量、延長運作時間，並降低整體使用成本。
夥城巴測試 冀拓智慧交通與機械人市場
在應用部署方面，團隊計劃先以小型無人機作為測試場景，利用其低成本及運行環境多變的特性，進行系統驗證與AI模型訓練，逐步完善狀態預測與能量調度策略。其後，團隊擬與香港城巴合作，透過實際巴士路線的運行數據，進一步優化能量與功率的匹配方案，特別針對香港多山、多坡及頻繁起停的行車環境，驗證系統在實際城市應用中的效能，為更大規模的部署及應用建立工程化基礎。
隨着測試逐步成熟，相關技術亦有望延伸至大型無人機、人形智能機械人等對動力系統要求更高的應用領域。團隊指出，隨着應用場景擴展及運行數據累積，雙電混合系統的性能仍有進一步提升的空間，而整體成本亦有望持續下降。
在能源效率與智能調度愈趨重要的趨勢下，5D Power所提出的不僅是一項具體技術方案，亦反映了一種動力系統設計思維的轉變。當動力系統由被動供電，逐步走向具主動調控能力的角色，其對未來各類高性能設備及智慧城市應用，或將帶來深遠的影響，有助推動更深層次的系統革新。
專欄：港大「港創未來」
簡介：本專欄聚焦香港大學的科研創新，探討那些在香港研發並對世界具有深遠影響的科研項目。透過清晰而深入的報導，彰顯港大科研成果轉化的強大實力。
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