Razvoj novih energijskih vozil je v polnem teku, vprašanje oskrbe z energijo pa je postalo tudi eno izmed vprašanj, ki mu je industrija namenila vso pozornost. Medtem ko vsi razpravljajo o koristih prekomernega polnjenja in zamenjave baterij, ali obstaja "načrt C" za polnjenje novih vozil z energijo?
Morda pod vplivom brezžičnega polnjenja pametnih telefonov je tudi brezžično polnjenje avtomobilov postalo ena od tehnologij, ki so jo inženirji premagali. Po poročanju medijev je nedavno tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov doživela prelomno raziskavo. Raziskovalna in razvojna skupina je trdila, da lahko brezžična polnilna plošča prenaša moč v avto z izhodno močjo 100 kW, kar lahko poveča stanje napolnjenosti baterije za 50 % v 20 minutah.
Seveda tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov ni nova tehnologija. Z vzponom novih energetskih vozil različne sile že dolgo raziskujejo brezžično polnjenje, vključno z BBA, Volvo in različnimi domačimi avtomobilskimi podjetji.
Na splošno je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov še vedno v zgodnjih fazah in številne lokalne vlade izkoriščajo to priložnost, da raziščejo večje možnosti za prihodnji transport. Vendar pa je zaradi dejavnikov, kot so stroški, moč in infrastruktura, tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov komercializirana v velikem obsegu. Veliko je težav, ki jih je treba še premagati. Nove zgodbe o brezžičnem polnjenju v avtomobilih še ni lahko povedati.
Kot vsi vemo, brezžično polnjenje ni nič novega v industriji mobilnih telefonov. Brezžično polnjenje avtomobilov sicer ni tako priljubljeno kot polnjenje mobilnih telefonov, a je že pritegnilo veliko podjetij, da so si zaželela te tehnologije.
Na splošno obstajajo štiri glavne metode brezžičnega polnjenja: elektromagnetna indukcija, resonanca magnetnega polja, sklopitev električnega polja in radijski valovi. Med njimi mobilni telefoni in električna vozila uporabljajo predvsem elektromagnetno indukcijo in resonanco magnetnega polja.
Med njimi brezžično polnjenje z elektromagnetno indukcijo uporablja princip elektromagnetne indukcije elektromagnetizma in magnetizma za ustvarjanje električne energije. Ima visoko učinkovitost polnjenja, vendar je učinkovita razdalja polnjenja kratka in tudi zahteve glede mesta polnjenja so stroge. Relativno gledano ima brezžično polnjenje z magnetno resonanco nižje zahteve glede lokacije in daljšo razdaljo polnjenja, ki lahko podpira od nekaj centimetrov do nekaj metrov, vendar je učinkovitost polnjenja nekoliko nižja od prve.
Zato so v zgodnjih fazah raziskovanja tehnologije brezžičnega polnjenja avtomobilska podjetja dajala prednost tehnologiji brezžičnega polnjenja z elektromagnetno indukcijo. Zastopniška podjetja so BMW, Daimler in druga avtomobilska podjetja. Od takrat se je tehnologija brezžičnega polnjenja z magnetno resonanco postopoma promovirala, zastopali pa so jo dobavitelji sistemov, kot sta Qualcomm in WiTricity.
Že julija 2014 sta BMW in Daimler (zdaj Mercedes-Benz) objavila sporazum o sodelovanju za skupen razvoj tehnologije brezžičnega polnjenja za električna vozila. Leta 2018 je BMW začel proizvajati sistem brezžičnega polnjenja in ga naredil kot dodatno napravo za priključni hibridni model serije 5. Njegova nazivna moč polnjenja je 3,2 kW, učinkovitost pretvorbe energije doseže 85 %, popolnoma pa ga je mogoče napolniti v 3,5 urah.
Leta 2021 bo Volvo uporabil čisto električni taksi XC40 za začetek poskusov brezžičnega polnjenja na Švedskem. Volvo je posebej postavil več testnih območij v mestnem Göteborgu na Švedskem. Vozila, ki se polnijo, morajo le parkirati na brezžične polnilne naprave, vgrajene v cesto, da samodejno zaženejo funkcijo polnjenja. Volvo je dejal, da lahko njegova moč brezžičnega polnjenja doseže 40kW in lahko prevozi 100 kilometrov v 30 minutah.
Na področju brezžičnega polnjenja avtomobilov je bila moja država vedno v ospredju industrije. Leta 2015 je China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute zgradil prvo testno stezo za brezžično polnjenje domačih električnih vozil. Leta 2018 je SAIC Roewe lansiral prvi popolnoma električni model z brezžičnim polnjenjem. Podjetje FAW Hongqi je leta 2020 lansiralo Hongqi E-HS9, ki podpira tehnologijo brezžičnega polnjenja. Marca 2023 je SAIC Zhiji uradno predstavil svojo prvo inteligentno rešitev za brezžično polnjenje z visoko močjo 11 kW.
In Tesla je tudi eden od raziskovalcev na področju brezžičnega polnjenja. Junija 2023 je Tesla porabil 76 milijonov ameriških dolarjev za nakup Wiferiona in ga preimenoval v Tesla Engineering Germany GmbH, pri čemer je nameraval izkoristiti brezžično polnjenje po nizki ceni. Pred tem je imel izvršni direktor Tesle Musk negativen odnos do brezžičnega polnjenja in je brezžično polnjenje kritiziral kot "nizkoenergijsko in neučinkovito". Zdaj temu pravi obetavna prihodnost.
Seveda številna avtomobilska podjetja, kot so Toyota, Honda, Nissan in General Motors, prav tako razvijajo tehnologijo brezžičnega polnjenja.
Čeprav je veliko strank izvedlo dolgoročne raziskave na področju brezžičnega polnjenja, je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov še daleč od tega, da bi postala resničnost. Ključni dejavnik, ki omejuje njegov razvoj, je moč. Kot primer vzemite Hongqi E-HS9. Tehnologija brezžičnega polnjenja, s katero je opremljen, ima največjo izhodno moč 10kW, kar je le malo več od 7kW moči počasnega polnilnika. Nekateri modeli lahko dosežejo samo moč polnjenja sistema 3,2 kW. Z drugimi besedami, pri takšni učinkovitosti polnjenja sploh ni udobja.
Seveda, če se moč brezžičnega polnjenja izboljša, je lahko druga zgodba. Na primer, kot je navedeno na začetku članka, je raziskovalno-razvojna ekipa dosegla izhodno moč 100kW, kar pomeni, da če je takšno izhodno moč mogoče doseči, je vozilo teoretično popolnoma napolnjeno v približno eni uri. Čeprav ga je še vedno težko primerjati s super polnjenjem, je še vedno nova izbira za polnjenje energije.
Z vidika scenarijev uporabe je največja prednost tehnologije avtomobilskega brezžičnega polnjenja zmanjšanje ročnih korakov. V primerjavi z žičnim polnjenjem morajo lastniki avtomobilov opraviti vrsto operacij, kot so parkiranje, izstop iz avtomobila, dviganje pištole, priklop in polnjenje itd. Ko se soočajo s kopicami polnilnikov tretjih oseb, morajo izpolniti različne informacije , kar je relativno okoren postopek.
Scenarij brezžičnega polnjenja je zelo preprost. Ko voznik parkira vozilo, ga naprava samodejno zazna in nato brezžično polni. Ko je vozilo popolnoma napolnjeno, se vozilo neposredno odpelje, lastniku pa ni treba več izvajati nobenih operacij. Z vidika uporabniške izkušnje bo ljudem dala tudi občutek razkošja pri uporabi električnih vozil.
Zakaj brezžično polnjenje avtomobilov pritegne toliko pozornosti podjetij in dobaviteljev? Z razvojnega vidika je lahko prihod dobe brez voznika tudi čas za velik razvoj tehnologije brezžičnega polnjenja. Da bi bili avtomobili resnično brez voznika, potrebujejo brezžično polnjenje, da se znebijo okovov polnilnih kablov.
Zato so številni dobavitelji polnilnikov zelo optimistični glede možnosti razvoja tehnologije brezžičnega polnjenja. Nemški velikan Siemens napoveduje, da bo trg brezžičnega polnjenja za električna vozila v Evropi in Severni Ameriki do leta 2028 dosegel 2 milijardi ameriških dolarjev. V ta namen je Siemens že junija 2022 vložil 25 milijonov ameriških dolarjev za pridobitev manjšinskega deleža v dobavitelju brezžičnih polnilnikov WiTricity. spodbujati tehnološke raziskave in razvoj sistemov za brezžično polnjenje.
Siemens verjame, da bo brezžično polnjenje električnih vozil v prihodnosti postalo mainstream. Brezžično polnjenje je poleg udobnejšega polnjenja tudi eden od nujnih pogojev za uresničitev avtonomne vožnje. Če res želimo v velikem obsegu lansirati samovozeče avtomobile, je tehnologija brezžičnega polnjenja nepogrešljiva. To je pomemben korak v svet avtonomne vožnje.
Seveda so obeti odlični, a realnost je grda. Trenutno postajajo načini dopolnjevanja energije električnih vozil vedno bolj raznoliki in možnost brezžičnega polnjenja je zelo pričakovana. Vendar pa je s trenutnega vidika tehnologija avtomobilskega brezžičnega polnjenja še vedno v fazi testiranja in se sooča s številnimi težavami, kot so visoki stroški, počasno polnjenje, nedosledni standardi in počasen napredek komercializacije.
Ena od ovir je problem učinkovitosti polnjenja. Na primer, razpravljali smo o vprašanju učinkovitosti pri prej omenjenem Hongqi E-HS9. Kritizirana je nizka učinkovitost brezžičnega polnjenja. Trenutno je učinkovitost brezžičnega polnjenja električnih vozil nižja od učinkovitosti žičnega polnjenja zaradi izgube energije med brezžičnim prenosom.
S stroškovnega vidika je treba brezžično polnjenje avtomobilov še zmanjšati. Brezžično polnjenje ima visoke zahteve glede infrastrukture. Polnilne komponente so običajno položene na tla, kar bo vključevalo spremembo tal in druge težave. Stroški gradnje bodo neizogibno višji od stroškov navadnih nasipnih pilotov. Poleg tega je v zgodnji fazi promocije tehnologije brezžičnega polnjenja industrijska veriga nezrela, stroški povezanih delov pa bodo visoki, celo večkrat višji od cene gospodinjskih AC polnilnih kupov z enako močjo.
Britanski avtobusni prevoznik FirstBus je na primer razmišljal o uporabi tehnologije brezžičnega polnjenja v procesu spodbujanja elektrifikacije svojega voznega parka. Vendar pa je bilo po inšpekcijskem pregledu ugotovljeno, da je vsak dobavitelj zemeljskih plošč za polnjenje navedel 70.000 funtov. Poleg tega so visoki tudi stroški gradnje cest za brezžično polnjenje. Na primer, stroški izgradnje 1,6-kilometrske ceste za brezžično polnjenje na Švedskem znašajo približno 12,5 milijona ameriških dolarjev.
Seveda so lahko varnostna vprašanja tudi ena od težav, ki omejujejo tehnologijo brezžičnega polnjenja. Z vidika vpliva na človeško telo brezžično polnjenje ni nič posebnega. V »Začasnih predpisih o radijskem upravljanju opreme za brezžično polnjenje (prenos energije) (osnutek za pripombe)«, ki jih je objavilo Ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo, je navedeno, da je spekter 19–21 kHz in 79–90 kHz izključno za avtomobile z brezžičnim polnjenjem. Ustrezne raziskave kažejo, da ima lahko določen vpliv na telo le, če moč polnjenja preseže 20kW in je človeško telo v tesnem stiku s polnilno bazo. Vendar to tudi od vseh strani zahteva, da še naprej spodbujajo varnost, preden jo lahko prepoznajo potrošniki.
Ne glede na to, kako praktična je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov in kako priročni so scenariji uporabe, je do njene komercializacije v velikem obsegu še dolga pot. Pot do brezžičnega polnjenja avtomobilov je dolga in naporna, če gremo iz laboratorija in jo implementiramo v resnično življenje.
Medtem ko vse strani močno raziskujejo tehnologijo brezžičnega polnjenja za avtomobile, se je tiho pojavil tudi koncept "polnilnih robotov". Bolečine, ki jih bo rešilo brezžično polnjenje, predstavljajo priročnost uporabniškega polnjenja, ki bo v prihodnosti dopolnjevala koncept vožnje brez voznika. Toda v Rim vodi več kot ena cesta.
Zato so "polnilni roboti" začeli postajati tudi dodatek v procesu inteligentnega polnjenja avtomobilov. Nedolgo nazaj je nova eksperimentalna baza električnega sistema Pekinške podcentralne gradbene nacionalne demonstracijske cone za zeleni razvoj lansirala popolnoma samodejnega robota za polnjenje avtobusov, ki lahko polni električne avtobuse.
Ko električni avtobus vstopi na polnilno postajo, vizualni sistem zajame informacije o prihodu vozila, dispečerski sistem v ozadju pa robotu takoj izda nalogo za polnjenje. S pomočjo sistema za iskanje poti in mehanizma za hojo se robot samodejno pripelje do polnilne postaje in samodejno zgrabi polnilno pištolo. , ki uporablja tehnologijo vizualnega pozicioniranja za prepoznavanje lokacije priključka za polnjenje električnih vozil in izvajanje samodejnih polnjenj.
Seveda tudi avtomobilska podjetja začenjajo ugotavljati prednosti »polnilnih robotov«. Na avtomobilskem salonu v Šanghaju leta 2023 je Lotus izdal bliskovnega polnilnega robota. Ko je treba vozilo napolniti, lahko robot iztegne svojo mehansko roko in samodejno vstavi polnilno pištolo v polnilno odprtino vozila. Po polnjenju lahko tudi sam izvleče pištolo in s tem zaključi celoten postopek od začetka do polnjenja vozila.
Nasprotno pa polnilni roboti nimajo le udobja brezžičnega polnjenja, ampak lahko rešijo tudi problem omejevanja moči brezžičnega polnjenja. Uporabniki lahko uživajo tudi v užitku prekomernega polnjenja, ne da bi izstopili iz avtomobila. Seveda bodo roboti za polnjenje vključevali tudi stroške in inteligentna vprašanja, kot sta pozicioniranje in izogibanje oviram.
Povzetek: Vprašanje oskrbe z energijo za nova energetska vozila je bilo vedno vprašanje, ki mu vsi udeleženci v industriji pripisujejo velik pomen. Trenutno sta rešitev prekomernega polnjenja in rešitev zamenjave baterije dve najbolj razširjeni rešitvi. Teoretično ti dve rešitvi zadostujeta, da do določene mere zadostita potrebam uporabnikov po energiji. Seveda gredo stvari vedno naprej. Morda bodo z nastopom dobe brez voznika brezžično polnjenje in polnilni roboti prinesli nove priložnosti.
Čas objave: 13. aprila 2024