Розробка транспортних засобів на нових джерелах енергії йде повним ходом, і питання поповнення запасів енергії також стало одним із питань, якому галузь приділяє пильну увагу. Поки всі обговорюють переваги перезаряджання та заміни акумуляторів, чи існує «План С» для заряджання транспортних засобів на нових джерелах енергії?
Можливо, під впливом бездротової зарядки смартфонів, бездротова зарядка автомобілів також стала однією з технологій, яку подолали інженери. За повідомленнями ЗМІ, нещодавно технологія бездротової зарядки автомобілів отримала прорив у дослідженнях. Команда дослідників та розробників заявила, що бездротова зарядна панель може передавати в автомобіль енергію з вихідною потужністю 100 кВт, що може збільшити рівень заряду акумулятора на 50% протягом 20 хвилин.
Звичайно, технологія бездротової зарядки автомобілів не є новою. З появою транспортних засобів на нових джерелах енергії різні компанії, включаючи BBA, Volvo та різні вітчизняні автомобільні компанії, вже давно досліджують бездротову зарядку.
Загалом, технологія бездротової зарядки автомобілів все ще перебуває на ранній стадії розвитку, і багато місцевих органів влади також користуються цією можливістю, щоб дослідити ширші можливості для майбутнього транспорту. Однак через такі фактори, як вартість, енергоспоживання та інфраструктура, технологія бездротової зарядки автомобілів була комерціалізована у великих масштабах. Існує багато труднощів, які ще потрібно подолати. Нову історію бездротової зарядки в автомобілях поки що нелегко розповісти.
Як усім відомо, бездротова зарядка не є чимось новим в індустрії мобільних телефонів. Бездротова зарядка для автомобілів не така популярна, як зарядка для мобільних телефонів, але вона вже привабила багато компаній, які прагнуть використовувати цю технологію.
Загалом існує чотири основні методи бездротової зарядки: електромагнітна індукція, резонанс магнітного поля, зв'язок електричного поля та радіохвилі. Серед них мобільні телефони та електромобілі в основному використовують електромагнітну індукцію та резонанс магнітного поля.
Серед них, бездротова зарядка з електромагнітною індукцією використовує принцип електромагнітної індукції електромагнетизму та магнетизму для вироблення електроенергії. Вона має високу ефективність заряджання, але ефективна відстань заряджання коротка, а вимоги до місця заряджання також суворі. Відносно кажучи, бездротова зарядка з магнітним резонансом має нижчі вимоги до місця розташування та довшу відстань заряджання, яка може підтримувати від кількох сантиметрів до кількох метрів, але ефективність заряджання трохи нижча, ніж у попереднього випадку.
Тому на ранніх етапах дослідження технології бездротової зарядки автомобільні компанії віддавали перевагу технології бездротової зарядки на основі електромагнітної індукції. Серед представників таких компаній, як BMW, Daimler та інші автомобільні компанії. Відтоді технологія бездротової зарядки з магнітним резонансом поступово просувається, представлена такими постачальниками систем, як Qualcomm та WiTricity.
Ще в липні 2014 року BMW та Daimler (нині Mercedes-Benz) оголосили про угоду про співпрацю щодо спільної розробки технології бездротової зарядки для електромобілів. У 2018 році BMW почала виробляти систему бездротової зарядки та зробила її додатковим пристроєм для плагін-гібридної моделі 5 серії. Її номінальна потужність зарядки становить 3,2 кВт, ефективність перетворення енергії досягає 85%, а повністю зарядити її можна за 3,5 години.
У 2021 році Volvo використовуватиме повністю електричне таксі XC40 для початку експериментів з бездротовою зарядкою у Швеції. Volvo спеціально створила кілька тестових майданчиків у міському Гетеборзі, Швеція. Заряджаним автомобілям потрібно лише припаркуватися на бездротових зарядних пристроях, вбудованих у дорогу, щоб автоматично запустити функцію зарядки. Volvo заявила, що потужність бездротової зарядки може сягати 40 кВт, а автомобіль може подолати 100 кілометрів за 30 хвилин.
У сфері бездротової зарядки автомобілів моя країна завжди була на передовій галузі. У 2015 році Гуансійський науково-дослідний інститут електроенергетики Китаю Південної енергетичної мережі побудував першу випробувальну смугу бездротової зарядки для побутових електромобілів. У 2018 році SAIC Roewe випустила першу повністю електричну модель з бездротовою зарядкою. У 2020 році FAW Hongqi випустила Hongqi E-HS9, який підтримує технологію бездротової зарядки. У березні 2023 року SAIC Zhiji офіційно запустила своє перше потужне інтелектуальне бездротове зарядне рішення для автомобілів потужністю 11 кВт.
А Tesla також є одним із дослідників у галузі бездротової зарядки. У червні 2023 року Tesla витратила 76 мільйонів доларів США на придбання Wiferion та перейменувала її на Tesla Engineering Germany GmbH, плануючи використовувати бездротову зарядку за низькою ціною. Раніше генеральний директор Tesla Маск негативно ставився до бездротової зарядки та критикував її як «низькоенергетичну та неефективну». Тепер він називає її перспективним майбутнім.
Звичайно, багато автомобільних компаній, таких як Toyota, Honda, Nissan та General Motors, також розробляють технологію бездротової зарядки.
Хоча багато компаній проводили тривалі дослідження в галузі бездротової зарядки, технологія бездротової зарядки для автомобілів все ще далека від реальності. Ключовим фактором, що обмежує її розвиток, є потужність. Візьмемо, наприклад, Hongqi E-HS9. Технологія бездротової зарядки, якою він оснащений, має максимальну вихідну потужність 10 кВт, що лише трохи вище, ніж потужність 7 кВт повільної зарядної батареї. Деякі моделі можуть досягти лише 3,2 кВт потужності системної зарядки. Іншими словами, така ефективність зарядки зовсім не забезпечує зручності.
Звичайно, якщо потужність бездротової зарядки буде покращена, це може бути зовсім інша історія. Наприклад, як зазначено на початку статті, команда дослідників та розробників досягла вихідної потужності 100 кВт, а це означає, що якщо такої вихідної потужності вдасться досягти, автомобіль теоретично можна буде повністю зарядити приблизно за годину. Хоча це все ще важко порівняти з суперзарядкою, це все ще новий вибір для поповнення енергії.
З точки зору сценаріїв використання, найбільшою перевагою технології бездротової зарядки автомобілів є зменшення кількості ручних кроків. Порівняно з дротовою зарядкою, власникам автомобілів потрібно виконувати низку операцій, таких як паркування, вихід з автомобіля, підняття зарядного пристрою, підключення до мережі та заряджання тощо. Зіткнувшись із сторонніми зарядними пристроями, їм доводиться заповнювати різноманітну інформацію, що є досить громіздким процесом.
Сценарій бездротової зарядки дуже простий. Після того, як водій припаркує автомобіль, пристрій автоматично розпізнає це та заряджає його бездротовим способом. Після повної зарядки автомобіль одразу ж рушає, і власнику не потрібно виконувати жодних додаткових операцій. З точки зору зручності використання, це також дасть людям відчуття розкоші під час користування електромобілями.
Чому бездротова зарядка автомобілів привертає стільки уваги з боку підприємств та постачальників? З точки зору розвитку, настання ери безпілотних систем також може бути часом для значного розвитку технології бездротової зарядки. Щоб автомобілі справді були безпілотними, їм потрібна бездротова зарядка, щоб позбутися кайданів зарядних кабелів.
Тому багато постачальників зарядних пристроїв дуже оптимістично налаштовані щодо перспектив розвитку технології бездротової зарядки. Німецький гігант Siemens прогнозує, що ринок бездротової зарядки для електромобілів у Європі та Північній Америці досягне 2 мільярдів доларів США до 2028 року. З цією метою ще в червні 2022 року Siemens інвестував 25 мільйонів доларів США, щоб отримати міноритарну частку в постачальнику бездротової зарядки WiTricity для просування технологічних досліджень та розробок систем бездротової зарядки.
Siemens вважає, що бездротова зарядка електромобілів стане мейнстрімом у майбутньому. Окрім того, що вона робить зарядку зручнішою, бездротова зарядка також є однією з необхідних умов для реалізації автономного водіння. Якщо ми дійсно хочемо запустити безпілотні автомобілі у великих масштабах, технологія бездротової зарядки є незамінною. Це важливий крок у світ автономного водіння.
Звичайно, перспективи чудові, але реальність похмура. Наразі методи поповнення енергії електромобілів стають дедалі різноманітнішими, а перспектива бездротової зарядки є дуже очікуваною. Однак, з поточної точки зору, технологія бездротової зарядки автомобілів все ще перебуває на стадії тестування та стикається з багатьма проблемами, такими як висока вартість, повільна зарядка, невідповідність стандартів та повільний прогрес у комерціалізації.
Проблема ефективності заряджання є однією з перешкод. Наприклад, ми обговорювали питання ефективності у вищезгаданому Hongqi E-HS9. Низька ефективність бездротової зарядки була піддана критиці. Наразі ефективність бездротової зарядки електромобілів нижча, ніж у дротової зарядки, через втрати енергії під час бездротової передачі.
З точки зору витрат, бездротову зарядку автомобілів потрібно ще більше скоротити. Бездротова зарядка має високі вимоги до інфраструктури. Зарядні компоненти зазвичай укладаються на землі, що передбачає модифікацію ґрунту та інші проблеми. Вартість будівництва неминуче буде вищою, ніж вартість звичайних зарядних паль. Крім того, на ранній стадії просування технології бездротової зарядки промисловий ланцюг є незрілим, а вартість супутніх деталей буде високою, навіть у кілька разів перевищуючи ціну побутових зарядних паль змінного струму такої ж потужності.
Наприклад, британський автобусний оператор FirstBus розглядав можливість використання технології бездротової зарядки в процесі просування електрифікації свого автопарку. Однак після перевірки було виявлено, що кожен постачальник наземних зарядних панелей вказав ціну в 70 000 фунтів стерлінгів. Крім того, вартість будівництва бездротових зарядних доріг також висока. Наприклад, вартість будівництва 1,6-кілометрової бездротової зарядної дороги у Швеції становить приблизно 12,5 мільйона доларів США.
Звичайно, питання безпеки також можуть бути однією з проблем, що обмежують технологію бездротової зарядки. З точки зору її впливу на організм людини, бездротова зарядка не є великою проблемою. У «Тимчасових положеннях щодо радіокерування бездротовим зарядним (передавальною) обладнанням (проект для коментарів)», опублікованих Міністерством промисловості та інформаційних технологій, зазначено, що спектр 19-21 кГц та 79-90 кГц є виключним для бездротових зарядних автомобілів. Відповідні дослідження показують, що лише коли потужність зарядки перевищує 20 кВт, а тіло людини знаходиться в тісному контакті із зарядною базою, це може мати певний вплив на організм. Однак це також вимагає від усіх сторін продовжувати популяризацію безпеки, перш ніж споживачі зможуть її визнати.
Незалежно від того, наскільки практичною є технологія бездротової зарядки автомобілів і наскільки зручними є сценарії використання, до її комерціалізації у великих масштабах ще належить пройти довгий шлях. Вихід за межі лабораторії та впровадження її в реальне життя – шлях до бездротової зарядки для автомобілів довгий і складний.
Хоча всі сторони активно досліджують технологію бездротової зарядки для автомобілів, непомітно з'явилася також концепція «зарядних роботів». Проблема зручності заряджання для користувачів полягає в тому, що бездротова зарядка доповнить концепцію безпілотного водіння в майбутньому. Але до Риму веде не одна дорога.
Тому «зарядні роботи» також почали доповнювати процес інтелектуальної зарядки автомобілів. Нещодавно нова експериментальна база енергосистеми Національної демонстраційної зони зеленого розвитку в Пекінському субцентральному будівельному районі запустила повністю автоматичного робота для заряджання автобусів, який може заряджати електробуси.
Після того, як електробус прибуває на зарядну станцію, система відеоспостереження фіксує інформацію про прибуття транспортного засобу, і система диспетчерської роботи негайно видає роботу завдання на зарядку. За допомогою системи пошуку шляху та механізму ходьби робот автоматично під'їжджає до зарядної станції та автоматично захоплює зарядний пістолет, використовуючи технологію візуального позиціонування для визначення місця розташування зарядного порту електромобіля та виконання автоматичних операцій заряджання.
Звичайно, автомобільні компанії також починають бачити переваги «зарядних роботів». На Шанхайському автосалоні 2023 року Lotus представила робота-блискавку. Коли автомобіль потрібно зарядити, робот може висунути свою механічну руку та автоматично вставити зарядний пістолет у зарядний отвір автомобіля. Після заряджання він також може самостійно витягнути пістолет, завершивши весь процес від запуску до заряджання автомобіля.
Натомість, зарядні роботи не лише мають зручність бездротової зарядки, але й можуть вирішити проблему обмеження потужності бездротової зарядки. Користувачі також можуть насолоджуватися надмірною зарядкою, не виходячи з автомобіля. Звичайно, зарядні роботи також пов'язані з витратами та інтелектуальними рішеннями, такими як позиціонування та уникнення перешкод.
Короткий зміст: Питання поповнення запасів енергії для транспортних засобів на нових джерелах енергії завжди було проблемою, якій усі сторони галузі надають великого значення. Наразі рішення щодо перезаряджання та заміни акумулятора є двома найпоширенішими рішеннями. Теоретично, цих двох рішень достатньо для певної міри задоволення потреб користувачів у поповненні запасів енергії. Звичайно, справи завжди рухаються вперед. Можливо, з настанням ери безпілотних автомобілів бездротова зарядка та зарядні роботи можуть відкрити нові можливості.
Час публікації: 13 квітня 2024 р.