Rozwój nowych pojazdów energetycznych jest w pełnym rozkwicie, a kwestia uzupełniania energii stała się również jednym z problemów, na które branża zwróciła pełną uwagę. Podczas gdy wszyscy dyskutują o zaletach nadmiernego ładowania i wymiany baterii, czy istnieje „Plan C” na ładowanie nowych pojazdów energetycznych?
Być może pod wpływem bezprzewodowego ładowania smartfonów, bezprzewodowe ładowanie samochodów również stało się jedną z technologii, które inżynierowie pokonali. Według doniesień medialnych, niedawno technologia bezprzewodowego ładowania samochodów przeszła przełomowe badania. Zespół badawczo-rozwojowy twierdził, że bezprzewodowa podkładka ładująca może przesyłać moc do samochodu o mocy wyjściowej 100 kW, co może zwiększyć stan naładowania akumulatora o 50% w ciągu 20 minut.
Oczywiście, technologia bezprzewodowego ładowania samochodów nie jest nową technologią. Wraz z rozwojem pojazdów zasilanych nową energią, różne siły od dawna badają ładowanie bezprzewodowe, w tym BBA, Volvo i różne krajowe firmy samochodowe.
Ogólnie rzecz biorąc, technologia bezprzewodowego ładowania samochodów jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, a wiele lokalnych władz również wykorzystuje tę okazję, aby zbadać większe możliwości przyszłego transportu. Jednak ze względu na czynniki takie jak koszty, moc i infrastruktura, technologia bezprzewodowego ładowania samochodów została skomercjalizowana na dużą skalę. Istnieje wiele trudności, które nadal należy pokonać. Nowej historii o bezprzewodowym ładowaniu w samochodach niełatwo jeszcze opowiedzieć.
Jak wszyscy wiemy, ładowanie bezprzewodowe nie jest niczym nowym w branży telefonów komórkowych. Ładowanie bezprzewodowe samochodów nie jest tak popularne jak ładowanie telefonów komórkowych, ale już przyciągnęło wiele firm, które pragną tej technologii.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją cztery główne metody ładowania bezprzewodowego: indukcja elektromagnetyczna, rezonans pola magnetycznego, sprzężenie pola elektrycznego i fale radiowe. Spośród 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 generowania energii elektrycznej. Ma wysoką wydajność ładowania, ale efektywny dystans ładowania jest krótki, a wymagania dotyczące lokalizacji ładowania są również surowe. Relatywnie rzecz biorąc, bezprzewodowe ładowanie rezonansem magnetycznym ma niższe wymagania dotyczące lokalizacji i dłuższy dystans ładowania, który może obsługiwać kilka centymetrów do kilku metrów, ale wydajność ładowania jest nieco niższa niż poprzednia.
Dlatego na wczesnych etapach eksploracji technologii ładowania bezprzewodowego firmy samochodowe preferowały technologię ładowania bezprzewodowego z indukcją elektromagnetyczną. Do reprezentatywnych firm należą BMW, Daimler i inne firmy motoryzacyjne. Od tego czasu technologia ładowania bezprzewodowego z rezonansem magnetycznym była stopniowo promowana, reprezentowana przez dostawców systemów, takich jak Qualcomm i WiTricity.
Już w lipcu 2014 r. BMW i Daimler (obecnie Mercedes-Benz) ogłosiły umowę o współpracy w celu wspólnego opracowania technologii ładowania bezprzewodowego dla pojazdów elektrycznych. W 2018 r. BMW rozpoczęło produkcję systemu ładowania bezprzewodowego i uczyniło go opcjonalnym urządzeniem dla hybrydowego modelu plug-in serii 5. Jego znamionowa moc ładowania wynosi 3,2 kW, wydajność konwersji energii sięga 85%, a pełne naładowanie można wykonać w ciągu 3,5 godziny.
W 2021 roku Volvo użyje XC40 pure electric taxi, aby rozpocząć eksperymenty z ładowaniem bezprzewodowym w Szwecji. Volvo specjalnie utworzyło wiele obszarów testowych w miejskim Göteborgu w Szwecji. Pojazdy ładujące muszą jedynie zaparkować na urządzeniach do ładowania bezprzewodowego wbudowanych w drogę, aby automatycznie uruchomić funkcję ładowania. Volvo poinformowało, że moc ładowania bezprzewodowego może osiągnąć 40 kW, a pojazd może przejechać 100 kilometrów w 30 minut.
W dziedzinie bezprzewodowego ładowania samochodów mój kraj zawsze był na czele branży. W 2015 r. China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute zbudował pierwszy krajowy pas testowy bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych. W 2018 r. SAIC Roewe wprowadził na rynek pierwszy czysto elektryczny model z bezprzewodowym ładowaniem. FAW Hongqi wprowadził na rynek Hongqi E-HS9, który obsługuje technologię bezprzewodowego ładowania w 2020 r. W marcu 2023 r. SAIC Zhiji oficjalnie wprowadził na rynek swoje pierwsze 11-kilowatowe inteligentne rozwiązanie do bezprzewodowego ładowania pojazdów.
Tesla jest również jednym z odkrywców w dziedzinie ładowania bezprzewodowego. W czerwcu 2023 r. Tesla wydała 76 mln USD na przejęcie Wiferion i przemianowała ją na Tesla Engineering Germany GmbH, planując wykorzystanie ładowania bezprzewodowego przy niskich kosztach. Wcześniej prezes Tesli Musk miał negatywne nastawienie do ładowania bezprzewodowego i krytykował ładowanie bezprzewodowe jako „niskoenergetyczne i nieefektywne”. Teraz nazywa to obiecującą przyszłością.
Oczywiście wiele firm motoryzacyjnych, takich jak Toyota, Honda, Nissan i General Motors, również pracuje nad technologią ładowania bezprzewodowego.
Chociaż wiele stron prowadziło długoterminowe badania w dziedzinie ładowania bezprzewodowego, technologia ładowania bezprzewodowego w samochodach jest wciąż daleka od stania się rzeczywistością. Kluczowym czynnikiem ograniczającym jej rozwój jest moc. Weźmy na przykład Hongqi E-HS9. Technologia ładowania bezprzewodowego, w którą jest wyposażony, ma maksymalną moc wyjściową 10 kW, co jest tylko nieznacznie więcej niż moc 7 kW wolnego ładowania. Niektóre modele mogą osiągnąć moc ładowania systemu wynoszącą tylko 3,2 kW. Innymi słowy, nie ma żadnej wygody przy takiej wydajności ładowania.
Oczywiście, jeśli moc ładowania bezprzewodowego zostanie poprawiona, to może być inna historia. Na przykład, jak wspomniano na początku artykułu, zespół badawczo-rozwojowy osiągnął moc wyjściową 100 kW, co oznacza, że jeśli uda się osiągnąć taką moc wyjściową, pojazd może być teoretycznie w pełni naładowany w ciągu około godziny. Chociaż nadal trudno jest porównywać to z superładowaniem, to nadal jest to nowy wybór w zakresie uzupełniania energii.
Z perspektywy scenariuszy użytkowania największą zaletą technologii bezprzewodowego ładowania samochodów jest redukcja czynności manualnych. W porównaniu z ładowaniem przewodowym właściciele samochodów muszą wykonać szereg czynności, takich jak parkowanie, wysiadanie z samochodu, podnoszenie broni, podłączanie i ładowanie itp. W przypadku korzystania ze stosów ładowania innych firm muszą oni wypełniać różne informacje, co jest stosunkowo uciążliwym procesem.
Scenariusz ładowania bezprzewodowego jest bardzo prosty. Po zaparkowaniu pojazdu przez kierowcę urządzenie automatycznie go wyczuwa i ładuje bezprzewodowo. Po pełnym naładowaniu pojazdu pojazd odjeżdża bezpośrednio, a właściciel nie musi wykonywać żadnych dalszych operacji. Z perspektywy doświadczenia użytkownika, da to również ludziom poczucie luksusu podczas korzystania z pojazdów elektrycznych.
Dlaczego bezprzewodowe ładowanie samochodów przyciąga tak wiele uwagi przedsiębiorstw i dostawców? Z perspektywy rozwoju nadejście ery samochodów autonomicznych może być również czasem wielkiego rozwoju technologii ładowania bezprzewodowego. Aby samochody naprawdę mogły być autonomiczne, potrzebują ładowania bezprzewodowego, aby uwolnić się od kajdan kabli ładujących.
Dlatego wielu dostawców ładowania jest bardzo optymistycznie nastawionych do perspektyw rozwoju technologii ładowania bezprzewodowego. Niemiecki gigant Siemens przewiduje, że rynek ładowania bezprzewodowego pojazdów elektrycznych w Europie i Ameryce Północnej osiągnie 2 miliardy dolarów do 2028 roku. W tym celu już w czerwcu 2022 roku Siemens zainwestował 25 milionów dolarów, aby uzyskać mniejszościowy udział w dostawcy ładowania bezprzewodowego WiTricity, aby promować badania technologiczne i rozwój systemów ładowania bezprzewodowego.
Siemens uważa, że bezprzewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych stanie się w przyszłości powszechne. Oprócz uczynienia ładowania wygodniejszym, bezprzewodowe ładowanie jest również jednym z niezbędnych warunków realizacji autonomicznej jazdy. Jeśli naprawdę chcemy wprowadzić na rynek samochody autonomiczne na dużą skalę, technologia bezprzewodowego ładowania jest niezbędna. To ważny krok w kierunku świata autonomicznej jazdy.
Oczywiście, perspektywy są świetne, ale rzeczywistość jest brzydka. Obecnie metody uzupełniania energii w pojazdach elektrycznych stają się coraz bardziej zróżnicowane, a perspektywa ładowania bezprzewodowego jest bardzo oczekiwana. Jednak z obecnego punktu widzenia technologia ładowania bezprzewodowego w samochodach jest nadal w fazie testów i napotyka wiele problemów, takich jak wysokie koszty, powolne ładowanie, niespójne standardy i powolny postęp komercjalizacji.
Problem wydajności ładowania jest jedną z przeszkód. Na przykład omawialiśmy kwestię wydajności w wyżej wymienionym Hongqi E-HS9. Niska wydajność ładowania bezprzewodowego była krytykowana. Obecnie wydajność ładowania bezprzewodowego pojazdów elektrycznych jest niższa niż ładowania przewodowego z powodu utraty energii podczas transmisji bezprzewodowej.
Z perspektywy kosztów, bezprzewodowe ładowanie samochodów musi zostać jeszcze bardziej ograniczone. Bezprzewodowe ładowanie ma wysokie wymagania co do infrastruktury. Komponenty ładowania są zazwyczaj układane na ziemi, co wiąże się z modyfikacją gruntu i innymi problemami. Koszt budowy będzie nieuchronnie wyższy niż koszt zwykłych pali ładowania. Ponadto, na wczesnym etapie promocji technologii ładowania bezprzewodowego, łańcuch przemysłowy jest niedojrzały, a koszt powiązanych części będzie wysoki, nawet kilkakrotnie wyższy niż cena domowych pali ładowania prądem przemiennym o tej samej mocy.
Na przykład brytyjski operator autobusowy FirstBus rozważał wykorzystanie technologii ładowania bezprzewodowego w procesie promowania elektryfikacji swojej floty. Jednak po inspekcji ustalono, że każdy dostawca paneli ładowania naziemnego wycenił je na 70 000 funtów. Ponadto koszt budowy dróg ładowania bezprzewodowego jest również wysoki. Na przykład koszt budowy 1,6-kilometrowej drogi ładowania bezprzewodowego w Szwecji wynosi około 12,5 miliona dolarów amerykańskich.
Oczywiście kwestie bezpieczeństwa mogą być również jednym z problemów ograniczających technologię ładowania bezprzewodowego. Z perspektywy wpływu na ludzkie ciało ładowanie bezprzewodowe nie jest wielkim problemem. „Przepisy tymczasowe dotyczące zarządzania radiowego urządzeniami do ładowania bezprzewodowego (przesyłania mocy) (projekt do komentarzy)” opublikowane przez Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych stanowią, że widmo 19–21 kHz i 79–90 kHz jest wyłącznym obszarem dla samochodów z ładowaniem bezprzewodowym. Odpowiednie badania pokazują, że tylko wtedy, gdy moc ładowania przekracza 20 kW, a ludzkie ciało znajduje się w bliskim kontakcie z bazą ładującą, może to mieć pewien wpływ na ciało. Wymaga to jednak również, aby wszystkie strony nadal popularyzowały bezpieczeństwo, zanim zostanie ono uznane przez konsumentów.
Niezależnie od tego, jak praktyczna jest technologia bezprzewodowego ładowania samochodów i jak wygodne są scenariusze użytkowania, wciąż jest długa droga do przebycia, zanim będzie można ją skomercjalizować na dużą skalę. Wychodząc z laboratorium i wdrażając ją w życie, droga do bezprzewodowego ładowania samochodów jest długa i trudna.
Podczas gdy wszystkie strony energicznie badają technologię ładowania bezprzewodowego samochodów, koncepcja „robotów ładujących” również po cichu się pojawiła. Problemy, które należy rozwiązać za pomocą ładowania bezprzewodowego, stanowią kwestię wygody ładowania przez użytkownika, która uzupełni koncepcję jazdy bez kierowcy w przyszłości. Ale jest więcej niż jedna droga do Rzymu.
Dlatego „roboty ładujące” zaczęły również stawać się uzupełnieniem inteligentnego procesu ładowania samochodów. Niedawno nowa eksperymentalna baza systemu zasilania Beijing Sub-Central Construction National Green Development Demonstration Zone uruchomiła w pełni automatycznego robota ładującego autobusy, który może ładować autobusy elektryczne.
Po wjeździe autobusu elektrycznego do stacji ładowania system wizyjny przechwytuje informacje o przyjeździe pojazdu, a system dyspozytorski w tle natychmiast wydaje robotowi zadanie ładowania. Dzięki pomocy systemu wyszukiwania ścieżki i mechanizmu chodzenia robot automatycznie jedzie do stacji ładowania i automatycznie chwyta pistolet ładujący. , wykorzystując technologię pozycjonowania wizualnego do określenia lokalizacji portu ładowania pojazdu elektrycznego i wykonywania automatycznych operacji ładowania.
Oczywiście firmy samochodowe również zaczynają dostrzegać zalety „robotów ładujących”. Podczas Shanghai Auto Show 2023 firma Lotus wypuściła robota z ładowaniem błyskawicznym. Gdy pojazd wymaga naładowania, robot może wysunąć swoje ramię mechaniczne i automatycznie włożyć pistolet ładujący do otworu ładowania pojazdu. Po naładowaniu może również samodzielnie wyciągnąć pistolet, kończąc cały proces od uruchomienia do naładowania pojazdu.
W przeciwieństwie do tego, roboty ładujące nie tylko oferują wygodę ładowania bezprzewodowego, ale mogą również rozwiązać problem ograniczenia mocy ładowania bezprzewodowego. Użytkownicy mogą również cieszyć się przyjemnością przeładowywania bez wychodzenia z samochodu. Oczywiście, roboty ładujące będą również wiązać się z kosztami i inteligentnymi problemami, takimi jak pozycjonowanie i unikanie przeszkód.
Streszczenie: Kwestia uzupełniania energii w pojazdach zasilanych nowymi źródłami energii zawsze była kwestią, do której wszystkie strony w branży przywiązują dużą wagę. Obecnie rozwiązanie polegające na przeładowaniu i rozwiązaniu polegającym na wymianie baterii to dwa najpopularniejsze rozwiązania. Teoretycznie te dwa rozwiązania są wystarczające, aby w pewnym stopniu zaspokoić potrzeby użytkowników w zakresie uzupełniania energii. Oczywiście, sprawy zawsze idą naprzód. Być może wraz z nadejściem ery pojazdów autonomicznych ładowanie bezprzewodowe i roboty ładujące mogą zapoczątkować nowe możliwości.
Czas publikacji: 13-kwi-2024