Rozwój nowych pojazdów energetycznych idzie pełną parą, a kwestia uzupełniania energii również stała się jednym z zagadnień, któremu branża poświęciła całą uwagę.Podczas gdy wszyscy debatują nad zaletami przeładowania i wymiany akumulatorów, czy istnieje „Plan C” ładowania pojazdów o nowej energii?
Być może pod wpływem bezprzewodowego ładowania smartfonów, bezprzewodowe ładowanie samochodów stało się również jedną z technologii, które przezwyciężyli inżynierowie.Jak donoszą media, niedawno technologia bezprzewodowego ładowania samochodów przeszła przełomowe badania.Zespół badawczo-rozwojowy stwierdził, że bezprzewodowa podkładka ładująca może przesyłać do samochodu energię o mocy wyjściowej 100 kW, co może zwiększyć stan naładowania akumulatora o 50% w ciągu 20 minut.
Oczywiście technologia bezprzewodowego ładowania samochodu nie jest technologią nową.Wraz z pojawieniem się nowych pojazdów zasilanych energią różne siły, w tym BBA, Volvo i różne krajowe firmy samochodowe, od dawna badają możliwości ładowania bezprzewodowego.
Ogólnie rzecz biorąc, technologia bezprzewodowego ładowania samochodów jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju i wiele samorządów lokalnych również korzysta z okazji, aby zbadać większe możliwości przyszłego transportu.Jednak ze względu na takie czynniki, jak koszt, moc i infrastruktura, technologia bezprzewodowego ładowania samochodów została skomercjalizowana na dużą skalę.Istnieje wiele trudności, które należy jeszcze pokonać.Nowa historia o bezprzewodowym ładowaniu w samochodach nie jest jeszcze łatwa do opowiedzenia.
Jak wszyscy wiemy, ładowanie bezprzewodowe nie jest niczym nowym w branży telefonii komórkowej.Bezprzewodowe ładowanie samochodów nie jest tak popularne jak ładowanie telefonów komórkowych, ale już przyciągnęło wiele firm, które zainteresowały się tą technologią.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją cztery główne metody ładowania bezprzewodowego: indukcja elektromagnetyczna, rezonans pola magnetycznego, sprzężenie pola elektrycznego i fale radiowe.Wśród nich telefony komórkowe i pojazdy elektryczne wykorzystują głównie indukcję elektromagnetyczną i rezonans pola magnetycznego.
Wśród nich bezprzewodowe ładowanie indukcyjne elektromagnetyczne wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej elektromagnetyzmu i magnetyzmu do wytwarzania energii elektrycznej.Ma wysoką wydajność ładowania, ale efektywna odległość ładowania jest krótka, a wymagania dotyczące miejsca ładowania są również surowe.Relatywnie rzecz biorąc, bezprzewodowe ładowanie rezonansem magnetycznym ma mniejsze wymagania dotyczące lokalizacji i dłuższą odległość ładowania, która może wytrzymać od kilku centymetrów do kilku metrów, ale wydajność ładowania jest nieco niższa niż w przypadku pierwszego.
Dlatego na wczesnych etapach odkrywania technologii ładowania bezprzewodowego producenci samochodów preferowali technologię bezprzewodowego ładowania za pomocą indukcji elektromagnetycznej.Przedstawicielami firm są BMW, Daimler i inne firmy motoryzacyjne.Od tego czasu stopniowo promowana jest technologia bezprzewodowego ładowania rezonansem magnetycznym, reprezentowana przez dostawców systemów, takich jak Qualcomm i WiTricity.
Już w lipcu 2014 roku BMW i Daimler (obecnie Mercedes-Benz) ogłosiły zawarcie porozumienia o współpracy w celu wspólnego opracowania technologii bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych.W 2018 roku BMW rozpoczęło produkcję bezprzewodowego systemu ładowania i uczyniło go opcjonalnym urządzeniem dla hybrydowego modelu plug-in Serii 5.Jego znamionowa moc ładowania wynosi 3,2 kW, sprawność konwersji energii sięga 85%, a pełne naładowanie zajmuje 3,5 godziny.
W 2021 r. Volvo wykorzysta w pełni elektryczną taksówkę XC40 do rozpoczęcia eksperymentów z bezprzewodowym ładowaniem w Szwecji.Volvo specjalnie utworzyło wiele obszarów testowych w miejskim Göteborgu w Szwecji.Ładujące się pojazdy muszą jedynie zaparkować na urządzeniach do ładowania bezprzewodowego wbudowanych w drogę, aby automatycznie rozpocząć funkcję ładowania.Volvo twierdzi, że moc ładowania bezprzewodowego może sięgać 40 kW, a 100 kilometrów może pokonać w 30 minut.
W dziedzinie bezprzewodowego ładowania samochodów mój kraj zawsze znajdował się w czołówce branży.W 2015 r. Instytut Badań nad Energią Elektryczną China Southern Power Grid Guangxi zbudował pierwszy tor testowy do bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych w kraju.W 2018 roku firma SAIC Roewe wprowadziła na rynek pierwszy model całkowicie elektryczny z funkcją ładowania bezprzewodowego.W 2020 r. firma FAW Hongqi wprowadziła na rynek model Hongqi E-HS9 obsługujący technologię ładowania bezprzewodowego. W marcu 2023 r. firma SAIC Zhiji oficjalnie wprowadziła na rynek swoje pierwsze inteligentne rozwiązanie do inteligentnego bezprzewodowego ładowania pojazdów o mocy 11 kW i dużej mocy.
Tesla jest także jednym z odkrywców w dziedzinie ładowania bezprzewodowego.W czerwcu 2023 roku Tesla wydała 76 mln dolarów na przejęcie Wiferion i zmieniła nazwę na Tesla Engineering Germany GmbH, planując wykorzystanie ładowania bezprzewodowego niskim kosztem.Wcześniej dyrektor generalny Tesli, Musk, miał negatywne nastawienie do ładowania bezprzewodowego i krytykował ładowanie bezprzewodowe jako „niskoenergetyczne i nieefektywne”.Teraz nazywa to obiecującą przyszłością.
Oczywiście wiele firm samochodowych, takich jak Toyota, Honda, Nissan i General Motors, również opracowuje technologię bezprzewodowego ładowania.
Chociaż wiele stron przeprowadziło długoterminowe badania w dziedzinie ładowania bezprzewodowego, technologia bezprzewodowego ładowania w samochodach wciąż jest daleka od urzeczywistnienia.Kluczowym czynnikiem ograniczającym jego rozwój jest władza.Weźmy na przykład Hongqi E-HS9.Technologia ładowania bezprzewodowego, w którą jest wyposażony, ma maksymalną moc wyjściową 10 kW, czyli tylko nieznacznie więcej niż moc 7 kW stosu wolnego ładowania.Niektóre modele mogą osiągnąć moc ładowania systemu jedynie 3,2 kW.Innymi słowy, przy takiej wydajności ładowania nie ma żadnej wygody.
Oczywiście, jeśli poprawi się moc ładowania bezprzewodowego, może to być inna historia.Przykładowo, jak podano na początku artykułu, zespół badawczo-rozwojowy osiągnął moc wyjściową na poziomie 100kW, co oznacza, że jeśli taką moc wyjściową uda się osiągnąć, to teoretycznie pojazd będzie można w pełni naładować w około godzinę.Chociaż nadal trudno to porównać z superładowaniem, to wciąż jest to nowy wybór w zakresie uzupełniania energii.
Z punktu widzenia scenariuszy użytkowania największą zaletą samochodowej technologii bezprzewodowego ładowania jest ograniczenie czynności wykonywanych ręcznie.W porównaniu z ładowaniem przewodowym właściciele samochodów muszą wykonać szereg operacji, takich jak parkowanie, wysiadanie z samochodu, podniesienie broni, podłączenie i ładowanie itp. W obliczu stosów ładowania innych firm muszą wypełnić różne informacje , co jest procesem stosunkowo uciążliwym.
Scenariusz ładowania bezprzewodowego jest bardzo prosty.Po zaparkowaniu pojazdu przez kierowcę urządzenie automatycznie go wykrywa, a następnie bezprzewodowo ładuje.Po całkowitym naładowaniu pojazdu pojazd od razu odjeżdża, a właściciel nie musi już wykonywać żadnych dodatkowych czynności.Z punktu widzenia doświadczenia użytkownika da to także poczucie luksusu podczas korzystania z pojazdów elektrycznych.
Dlaczego bezprzewodowe ładowanie samochodu przyciąga tak wiele uwagi przedsiębiorstw i dostawców?Z perspektywy rozwojowej nadejście ery bez kierowcy może być także czasem wielkiego rozwoju technologii ładowania bezprzewodowego.Aby samochody naprawdę mogły być autonomiczne, potrzebują bezprzewodowego ładowania, aby pozbyć się kajdan kabli ładujących.
Dlatego wielu dostawców usług ładowania bardzo optymistycznie ocenia perspektywy rozwoju technologii ładowania bezprzewodowego.Niemiecki gigant Siemens przewiduje, że rynek bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych w Europie i Ameryce Północnej osiągnie do 2028 r. poziom 2 miliardów dolarów. W tym celu już w czerwcu 2022 roku Siemens zainwestował 25 milionów dolarów, zdobywając mniejszościowy udział w dostawcy ładowania bezprzewodowego WiTricity promowanie badań technologicznych i rozwoju systemów ładowania bezprzewodowego.
Siemens wierzy, że bezprzewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych stanie się w przyszłości powszechne.Oprócz tego, że ładowanie staje się wygodniejsze, ładowanie bezprzewodowe jest również jednym z warunków niezbędnych do autonomicznej jazdy.Jeśli naprawdę chcemy wypuścić na szeroką skalę samochody autonomiczne, technologia ładowania bezprzewodowego jest niezbędna.To ważny krok w świat autonomicznej jazdy.
Oczywiście perspektywy są wspaniałe, ale rzeczywistość jest paskudna.Obecnie sposoby uzupełniania energii pojazdów elektrycznych stają się coraz bardziej zróżnicowane, a perspektywa bezprzewodowego ładowania jest bardzo oczekiwana.Jednak z obecnego punktu widzenia technologia bezprzewodowego ładowania samochodów jest wciąż w fazie testów i boryka się z wieloma problemami, takimi jak wysokie koszty, powolne ładowanie, niespójne standardy i powolny postęp komercjalizacji.
Jedną z przeszkód jest problem wydajności ładowania.Kwestię wydajności omawialiśmy np. we wspomnianym Hongqi E-HS9.Krytykowano niską wydajność ładowania bezprzewodowego.Obecnie efektywność bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych jest niższa niż ładowania przewodowego ze względu na straty energii podczas transmisji bezprzewodowej.
Z punktu widzenia kosztów należy jeszcze bardziej ograniczyć bezprzewodowe ładowanie samochodów.Ładowanie bezprzewodowe stawia wysokie wymagania infrastrukturze.Elementy ładujące są zazwyczaj układane na ziemi, co wiąże się z modyfikacją podłoża i innymi problemami.Koszt budowy będzie nieuchronnie wyższy niż koszt zwykłych pali załadowczych.Ponadto na wczesnym etapie promocji technologii ładowania bezprzewodowego łańcuch przemysłowy jest niedojrzały, a koszt powiązanych części będzie wysoki, nawet kilkukrotnie wyższy niż cena domowych stosów ładowania AC o tej samej mocy.
Na przykład brytyjski przewoźnik autobusowy FirstBus rozważał zastosowanie technologii ładowania bezprzewodowego w procesie promowania elektryfikacji swojej floty.Jednak po kontroli ustalono, że każdy dostawca naziemnych paneli ładowania oferował cenę 70 000 funtów.Ponadto koszt budowy dróg do ładowania bezprzewodowego jest również wysoki.Na przykład koszt budowy 1,6-kilometrowej drogi do ładowania bezprzewodowego w Szwecji wynosi około 12,5 mln dolarów.
Oczywiście kwestie bezpieczeństwa mogą być również jednym z problemów ograniczających technologię ładowania bezprzewodowego.Z punktu widzenia wpływu na organizm ludzki ładowanie bezprzewodowe nie jest wielkim problemem.W opublikowanych przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych „Przepisy przejściowe w sprawie zarządzania radiowego urządzeniami do bezprzewodowego ładowania (przesyłania mocy) (projekt do komentarzy)” stwierdza się, że widmo 19–21 kHz i 79–90 kHz jest przeznaczone wyłącznie dla samochodów ładowanych bezprzewodowo.Z odpowiednich badań wynika, że dopiero gdy moc ładowania przekracza 20kW i ciało człowieka znajduje się w bliskim kontakcie z bazą ładującą, może to mieć pewien wpływ na organizm.Wymaga to jednak również od wszystkich stron dalszej popularyzacji bezpieczeństwa, zanim będzie ono mogło zostać docenione przez konsumentów.
Niezależnie od tego, jak praktyczna jest technologia bezprzewodowego ładowania samochodu i jak wygodne są scenariusze jej użytkowania, przed jej komercjalizacją na dużą skalę wciąż pozostaje długa droga.Wychodząc z laboratorium i wdrażając to w życie, droga do bezprzewodowego ładowania samochodów jest długa i żmudna.
Podczas gdy wszystkie strony intensywnie badają technologię bezprzewodowego ładowania samochodów, po cichu pojawiła się także koncepcja „robotów ładujących”.Problemy, które należy rozwiązać dzięki ładowaniu bezprzewodowemu, to kwestia wygody ładowania przez użytkownika, co w przyszłości uzupełni koncepcję jazdy bez kierowcy.Ale jest więcej niż jedna droga do Rzymu.
Dlatego też „roboty ładujące” zaczęły być uzupełnieniem inteligentnego procesu ładowania samochodów.Niedawno w nowej bazie eksperymentalnej systemów zasilania w Pekińskiej Sub-Central Construction National Green Development Zone w Strefie Demonstracyjnej uruchomiono w pełni automatycznego robota do ładowania autobusów, który może ładować autobusy elektryczne.
Gdy autobus elektryczny wjedzie do stacji ładowania, system wizyjny rejestruje informację o przybyciu pojazdu, a system dyspozytorski w tle natychmiast wysyła robotowi zadanie ładowania.Przy pomocy systemu odnajdywania ścieżki i mechanizmu kroczącego robot automatycznie podjeżdża do stacji ładującej i automatycznie chwyta pistolet ładujący., wykorzystując technologię pozycjonowania wizualnego do identyfikacji lokalizacji portu ładowania pojazdów elektrycznych i wykonywania operacji automatycznego ładowania.
Oczywiście koncerny samochodowe również zaczynają dostrzegać zalety „robotów ładujących”.Na Salonie Samochodowym w Szanghaju w 2023 r. Lotus wypuścił robota ładującego lampę błyskową.Gdy pojazd wymaga naładowania, robot może wysunąć swoje mechaniczne ramię i automatycznie włożyć pistolet ładujący do otworu ładowania pojazdu.Po naładowaniu może również samodzielnie wyciągnąć broń, kończąc cały proces od rozpoczęcia ładowania pojazdu.
Natomiast roboty ładujące nie tylko zapewniają wygodę ładowania bezprzewodowego, ale mogą również rozwiązać problem ograniczenia mocy podczas ładowania bezprzewodowego.Użytkownicy mogą także cieszyć się przyjemnością doładowania bez wysiadania z samochodu.Oczywiście roboty ładujące będą się wiązać także z kosztami i inteligentnymi kwestiami, takimi jak pozycjonowanie i omijanie przeszkód.
Podsumowanie: Kwestia uzupełniania energii w pojazdach o nowej energii zawsze była kwestią, do której wszystkie strony w branży przywiązują dużą wagę.Obecnie rozwiązanie polegające na przeładowaniu i wymianie akumulatora to dwa najbardziej popularne rozwiązania.Teoretycznie te dwa rozwiązania są wystarczające, aby w pewnym stopniu zaspokoić potrzeby użytkowników w zakresie uzupełnienia energii.Oczywiście wszystko zawsze posuwa się do przodu.Być może wraz z nadejściem ery bez kierowcy bezprzewodowe ładowanie i roboty ładujące mogą otworzyć nowe możliwości.
Czas publikacji: 13 kwietnia 2024 r