Разработка новых энергетических транспортных средств идет полным ходом, и вопрос пополнения энергии также стал одним из вопросов, на которые отрасль обратила все свое внимание. Пока все обсуждают преимущества перезарядки и замены аккумуляторов, есть ли «План C» для зарядки новых энергетических транспортных средств?
Возможно, под влиянием беспроводной зарядки смартфонов, беспроводная зарядка автомобилей также стала одной из технологий, которую инженеры преодолели. По сообщениям СМИ, не так давно технология беспроводной зарядки автомобилей получила прорывное исследование. Группа исследователей и разработчиков заявила, что беспроводная зарядная панель может передавать энергию в автомобиль с выходной мощностью 100 кВт, что может повысить уровень заряда батареи на 50% в течение 20 минут.
Конечно, технология беспроводной зарядки автомобиля не является новой технологией. С ростом популярности транспортных средств на новой энергии различные силы уже давно изучают беспроводную зарядку, включая BBA, Volvo и различные отечественные автомобильные компании.
В целом, технология беспроводной зарядки автомобилей все еще находится на ранних стадиях, и многие местные органы власти также пользуются этой возможностью, чтобы изучить большие возможности для будущего транспорта. Однако из-за таких факторов, как стоимость, мощность и инфраструктура, технология беспроводной зарядки автомобилей была коммерциализирована в больших масштабах. Есть много трудностей, которые еще предстоит преодолеть. Новую историю о беспроводной зарядке в автомобилях пока нелегко рассказать.
Как мы все знаем, беспроводная зарядка не является чем-то новым в индустрии мобильных телефонов. Беспроводная зарядка для автомобилей не так популярна, как зарядка для мобильных телефонов, но она уже привлекла множество компаний, желающих использовать эту технологию.
В целом, существует четыре основных метода беспроводной зарядки: электромагнитная индукция, резонанс магнитного поля, связь электрического поля и радиоволны. Среди них мобильные телефоны и электромобили в основном используют электромагнитную индукцию и резонанс магнитного поля.
Среди них, беспроводная зарядка с электромагнитной индукцией использует принцип электромагнитной индукции электромагнетизма и магнетизма для генерации электроэнергии. Она имеет высокую эффективность зарядки, но эффективное расстояние зарядки короткое, а требования к месту зарядки также строгие. Относительно говоря, беспроводная зарядка с магнитным резонансом имеет более низкие требования к местоположению и большее расстояние зарядки, которое может поддерживать от нескольких сантиметров до нескольких метров, но эффективность зарядки немного ниже, чем у первой.
Поэтому на ранних этапах изучения технологии беспроводной зарядки автомобильные компании отдавали предпочтение технологии беспроводной зарядки с электромагнитной индукцией. Среди компаний-представителей можно назвать BMW, Daimler и другие автомобильные компании. С тех пор технология беспроводной зарядки с магнитным резонансом постепенно продвигалась, представляемая поставщиками систем, такими как Qualcomm и WiTricity.
Еще в июле 2014 года BMW и Daimler (ныне Mercedes-Benz) объявили о соглашении о сотрудничестве по совместной разработке технологии беспроводной зарядки для электромобилей. В 2018 году BMW начала производить систему беспроводной зарядки и сделала ее дополнительным устройством для подключаемой гибридной модели 5 серии. Ее номинальная мощность зарядки составляет 3,2 кВт, эффективность преобразования энергии достигает 85%, а полная зарядка занимает 3,5 часа.
В 2021 году Volvo будет использовать чисто электрическое такси XC40 для начала экспериментов по беспроводной зарядке в Швеции. Volvo специально создала несколько испытательных площадок в городском Гетеборге, Швеция. Заряжаемым автомобилям достаточно припарковаться на беспроводных зарядных устройствах, встроенных в дорогу, чтобы автоматически запустить функцию зарядки. Volvo заявила, что мощность беспроводной зарядки может достигать 40 кВт, и она может проехать 100 километров за 30 минут.
В области автомобильной беспроводной зарядки моя страна всегда была в авангарде отрасли. В 2015 году Китайский южный электросетевой научно-исследовательский институт электроэнергетики Гуанси построил первую отечественную испытательную полосу беспроводной зарядки электромобилей. В 2018 году SAIC Roewe выпустила первую чисто электрическую модель с беспроводной зарядкой. FAW Hongqi выпустила Hongqi E-HS9, поддерживающую технологию беспроводной зарядки, в 2020 году. В марте 2023 года SAIC Zhiji официально представила свое первое интеллектуальное решение для беспроводной зарядки транспортных средств мощностью 11 кВт.
Tesla также является одним из исследователей в области беспроводной зарядки. В июне 2023 года Tesla потратила 76 миллионов долларов США на приобретение Wiferion и переименовала ее в Tesla Engineering Germany GmbH, планируя использовать беспроводную зарядку по низкой цене. Ранее генеральный директор Tesla Маск негативно относился к беспроводной зарядке и критиковал беспроводную зарядку как «низкоэнергетическую и неэффективную». Теперь он называет ее многообещающим будущим.
Конечно, многие автомобильные компании, такие как Toyota, Honda, Nissan и General Motors, также разрабатывают технологию беспроводной зарядки.
Хотя многие стороны проводили долгосрочные исследования в области беспроводной зарядки, технология автомобильной беспроводной зарядки все еще далека от того, чтобы стать реальностью. Ключевым фактором, ограничивающим ее развитие, является мощность. Возьмем в качестве примера Hongqi E-HS9. Технология беспроводной зарядки, которой он оснащен, имеет максимальную выходную мощность 10 кВт, что лишь немного выше мощности 7 кВт медленной зарядки. Некоторые модели могут достигать мощности зарядки системы только 3,2 кВт. Другими словами, при такой эффективности зарядки нет никакого удобства.
Конечно, если мощность беспроводной зарядки будет улучшена, это может быть другой историей. Например, как было сказано в начале статьи, группа исследователей и разработчиков достигла выходной мощности в 100 кВт, что означает, что если такая выходная мощность будет достигнута, то теоретически транспортное средство может быть полностью заряжено примерно за час. Хотя это все еще трудно сравнить с суперзарядкой, это все еще новый выбор для восполнения энергии.
С точки зрения сценариев использования, самым большим преимуществом технологии автомобильной беспроводной зарядки является сокращение ручных действий. По сравнению с проводной зарядкой, владельцам автомобилей необходимо выполнить ряд операций, таких как парковка, выход из машины, взятие пистолета, подключение и зарядка и т. д. При столкновении со сторонними зарядными станциями им приходится заполнять различную информацию, что является относительно обременительным процессом.
Сценарий беспроводной зарядки очень прост. После того, как водитель припаркует автомобиль, устройство автоматически распознает это и затем заряжает его по беспроводной сети. После того, как автомобиль полностью заряжен, он сразу же уезжает, и владельцу не нужно выполнять никаких дополнительных операций. С точки зрения пользовательского опыта, это также даст людям ощущение роскоши при использовании электромобилей.
Почему беспроводная зарядка автомобиля привлекает так много внимания со стороны предприятий и поставщиков? С точки зрения развития, наступление эпохи беспилотных автомобилей может также стать временем для большого развития технологии беспроводной зарядки. Чтобы автомобили действительно стали беспилотными, им нужна беспроводная зарядка, чтобы избавиться от оков зарядных кабелей.
Поэтому многие поставщики зарядных устройств весьма оптимистично настроены относительно перспектив развития технологии беспроводной зарядки. Немецкий гигант Siemens прогнозирует, что рынок беспроводной зарядки электромобилей в Европе и Северной Америке достигнет 2 миллиардов долларов США к 2028 году. С этой целью еще в июне 2022 года Siemens инвестировала 25 миллионов долларов США в приобретение миноритарного пакета акций поставщика беспроводной зарядки WiTricity для содействия технологическим исследованиям и разработкам систем беспроводной зарядки.
Siemens считает, что беспроводная зарядка электромобилей станет мейнстримом в будущем. Помимо того, что она делает зарядку более удобной, беспроводная зарядка также является одним из необходимых условий для реализации автономного вождения. Если мы действительно хотим запустить беспилотные автомобили в больших масштабах, технология беспроводной зарядки незаменима. Это важный шаг в мир автономного вождения.
Конечно, перспективы большие, но реальность ужасна. В настоящее время методы пополнения энергии электромобилей становятся все более разнообразными, и перспектива беспроводной зарядки весьма ожидаема. Однако, с текущей точки зрения, технология беспроводной зарядки автомобилей все еще находится на стадии тестирования и сталкивается со многими проблемами, такими как высокая стоимость, медленная зарядка, непоследовательные стандарты и медленный прогресс коммерциализации.
Проблема эффективности зарядки является одним из препятствий. Например, мы обсуждали вопрос эффективности в вышеупомянутом Hongqi E-HS9. Низкая эффективность беспроводной зарядки подвергалась критике. В настоящее время эффективность беспроводной зарядки электромобилей ниже, чем у проводной зарядки из-за потерь энергии при беспроводной передаче.
С точки зрения затрат беспроводная зарядка автомобиля должна быть еще более снижена. Беспроводная зарядка предъявляет высокие требования к инфраструктуре. Компоненты зарядки обычно прокладываются на земле, что повлечет за собой изменение грунта и другие проблемы. Стоимость строительства неизбежно будет выше, чем стоимость обычных зарядных столбов. Кроме того, на ранней стадии продвижения технологии беспроводной зарядки промышленная цепочка незрелая, а стоимость сопутствующих деталей будет высокой, даже в несколько раз превышающей цену бытовых зарядных столбов переменного тока той же мощности.
Например, британский автобусный оператор FirstBus рассматривал возможность использования технологии беспроводной зарядки в процессе продвижения электрификации своего парка. Однако после проверки было обнаружено, что каждый поставщик наземных зарядных панелей указал цену в 70 000 фунтов стерлингов. Кроме того, стоимость строительства беспроводных зарядных дорог также высока. Например, стоимость строительства 1,6-километровой беспроводной зарядной дороги в Швеции составляет около 12,5 млн долларов США.
Конечно, вопросы безопасности также могут быть одной из проблем, ограничивающих технологию беспроводной зарядки. С точки зрения ее воздействия на организм человека беспроводная зарядка не представляет большой проблемы. Во «Временных правилах радиоуправления оборудованием беспроводной зарядки (передачи энергии) (проект для комментариев)», опубликованных Министерством промышленности и информационных технологий, говорится, что спектр 19–21 кГц и 79–90 кГц является эксклюзивным для автомобилей с беспроводной зарядкой. Соответствующие исследования показывают, что только когда мощность зарядки превышает 20 кВт, а тело человека находится в тесном контакте с зарядной базой, это может оказать определенное воздействие на организм. Однако это также требует от всех сторон продолжать популяризировать безопасность, прежде чем она будет признана потребителями.
Независимо от того, насколько практична технология беспроводной зарядки автомобиля и насколько удобны сценарии использования, предстоит еще долгий путь, прежде чем она сможет быть коммерциализирована в больших масштабах. Выходя из лаборатории и внедряя ее в реальную жизнь, путь к беспроводной зарядке для автомобилей долог и труден.
Пока все стороны активно изучают технологию беспроводной зарядки для автомобилей, концепция «зарядных роботов» также тихо появилась. Болевые точки, которые должна решить беспроводная зарядка, представляют собой вопрос удобства зарядки для пользователя, что дополнит концепцию беспилотного вождения в будущем. Но в Рим ведет не одна дорога.
Поэтому «зарядные роботы» также начали становиться дополнением к интеллектуальному процессу зарядки автомобилей. Не так давно экспериментальная база новой энергетической системы Пекинской субцентральной строительной национальной демонстрационной зоны зеленого развития запустила полностью автоматического робота для зарядки автобусов, который может заряжать электробусы.
После того, как электробус въезжает на зарядную станцию, система визуального контроля фиксирует информацию о прибытии транспортного средства, а фоновая система диспетчеризации немедленно выдает роботу задание на зарядку. С помощью системы поиска пути и шагающего механизма робот автоматически подъезжает к зарядной станции и автоматически захватывает зарядный пистолет. , используя технологию визуального позиционирования для определения местоположения зарядного порта электромобиля и выполнения автоматических операций по зарядке.
Конечно, автомобильные компании также начинают видеть преимущества «зарядных роботов». На Шанхайском автосалоне 2023 года Lotus представила робота для быстрой зарядки. Когда транспортное средство нуждается в зарядке, робот может вытянуть свою механическую руку и автоматически вставить зарядный пистолет в зарядное отверстие транспортного средства. После зарядки он также может самостоятельно вытащить пистолет, завершив весь процесс от запуска до зарядки транспортного средства.
В отличие от этого, зарядные роботы не только обладают удобством беспроводной зарядки, но и могут решить проблему ограничения мощности беспроводной зарядки. Пользователи также могут наслаждаться удовольствием от перезарядки, не выходя из машины. Конечно, зарядные роботы также будут включать в себя расходы и интеллектуальные вопросы, такие как позиционирование и обход препятствий.
Резюме: Вопрос пополнения энергии для новых энергетических транспортных средств всегда был вопросом, которому все стороны в отрасли придают большое значение. В настоящее время решение по перезарядке и решение по замене аккумулятора являются двумя наиболее распространенными решениями. Теоретически, эти два решения достаточны для удовлетворения потребностей пользователей в пополнении энергии в определенной степени. Конечно, все постоянно движется вперед. Возможно, с наступлением эры беспилотников беспроводная зарядка и зарядные роботы могут открыть новые возможности.
Время публикации: 13 апреля 2024 г.