El desenvolupament de vehicles de nova energia està en ple apogeu, i la qüestió de la reposició d'energia també s'ha convertit en un dels temes als quals la indústria ha prestat molta atenció. Mentre tothom debat els avantatges de la sobrecàrrega i l'intercanvi de bateries, hi ha un "Pla C" per carregar vehicles de nova energia?
Potser influenciada per la càrrega sense fil dels telèfons intel·ligents, la càrrega sense fil dels cotxes també s'ha convertit en una de les tecnologies que els enginyers han superat. Segons informes dels mitjans de comunicació, no fa gaire, la tecnologia de càrrega sense fil dels cotxes va rebre una investigació innovadora. Un equip de recerca i desenvolupament va afirmar que la plataforma de càrrega sense fil pot transmetre energia al cotxe amb una potència de sortida de 100 kW, cosa que pot augmentar l'estat de càrrega de la bateria en un 50% en 20 minuts.
Per descomptat, la tecnologia de càrrega sense fil per a cotxes no és una tecnologia nova. Amb l'auge dels vehicles de nova energia, diverses forces han estat explorant la càrrega sense fil durant molt de temps, com ara BBA, Volvo i diverses companyies automobilístiques nacionals.
En general, la tecnologia de càrrega sense fil per a cotxes encara es troba en les seves primeres etapes, i molts governs locals també aprofiten aquesta oportunitat per explorar més possibilitats per al transport futur. Tanmateix, a causa de factors com el cost, la potència i la infraestructura, la tecnologia de càrrega sense fil per a cotxes s'ha comercialitzat a gran escala. Hi ha moltes dificultats que encara cal superar. La nova història sobre la càrrega sense fil als cotxes encara no és fàcil de contar.
Com tots sabem, la càrrega sense fil no és res de nou a la indústria de la telefonia mòbil. La càrrega sense fil per a cotxes no és tan popular com la càrrega per a telèfons mòbils, però ja ha atret moltes empreses a cobejar aquesta tecnologia.
En general, hi ha quatre mètodes de càrrega sense fil principals: inducció electromagnètica, ressonància de camp magnètic, acoblament de camp elèctric i ones de ràdio. Entre ells, els telèfons mòbils i els vehicles elèctrics utilitzen principalment la inducció electromagnètica i la ressonància de camp magnètic.
Entre elles, la càrrega sense fil per inducció electromagnètica utilitza el principi d'inducció electromagnètica de l'electromagnetisme i el magnetisme per generar electricitat. Té una alta eficiència de càrrega, però la distància de càrrega efectiva és curta i els requisits d'ubicació de càrrega també són estrictes. Relativament parlant, la càrrega sense fil per ressonància magnètica té requisits d'ubicació més baixos i una distància de càrrega més llarga, que pot suportar des de diversos centímetres fins a diversos metres, però l'eficiència de càrrega és lleugerament inferior a l'anterior.
Per tant, en les primeres etapes d'exploració de la tecnologia de càrrega sense fil, les companyies automobilístiques van afavorir la tecnologia de càrrega sense fil per inducció electromagnètica. Entre les empreses representatives hi ha BMW, Daimler i altres companyies de vehicles. Des de llavors, la tecnologia de càrrega sense fil per ressonància magnètica s'ha anat promovent gradualment, representada per proveïdors de sistemes com Qualcomm i WiTricity.
Ja al juliol de 2014, BMW i Daimler (ara Mercedes-Benz) van anunciar un acord de cooperació per desenvolupar conjuntament tecnologia de càrrega sense fil per a vehicles elèctrics. El 2018, BMW va començar a produir un sistema de càrrega sense fil i el va convertir en un dispositiu opcional per al model híbrid endollable de la Sèrie 5. La seva potència de càrrega nominal és de 3,2 kW, l'eficiència de conversió d'energia arriba al 85% i es pot carregar completament en 3,5 hores.
El 2021, Volvo utilitzarà el taxi elèctric pur XC40 per iniciar experiments de càrrega sense fil a Suècia. Volvo ha establert especialment diverses zones de prova a la zona urbana de Göteborg, Suècia. Els vehicles de càrrega només han d'aparcar als dispositius de càrrega sense fil integrats a la carretera per iniciar automàticament la funció de càrrega. Volvo va dir que la seva potència de càrrega sense fil pot arribar als 40 kW i que pot recórrer 100 quilòmetres en 30 minuts.
En el camp de la càrrega sense fil per a automòbils, el meu país sempre ha estat a l'avantguarda de la indústria. El 2015, l'Institut de Recerca d'Energia Elèctrica de Guangxi de China Southern Power Grid va construir la primera pista de proves de càrrega sense fil per a vehicles elèctrics domèstics. El 2018, SAIC Roewe va llançar el primer model completament elèctric amb càrrega sense fil. FAW Hongqi va llançar el Hongqi E-HS9, que admet tecnologia de càrrega sense fil, el 2020. El març del 2023, SAIC Zhiji va llançar oficialment la seva primera solució de càrrega sense fil intel·ligent per a vehicles d'alta potència d'11 kW.
I Tesla també és un dels exploradors en el camp de la càrrega sense fil. El juny de 2023, Tesla va gastar 76 milions de dòlars per adquirir Wiferion i la va rebatejar com a Tesla Engineering Germany GmbH, amb la intenció d'aprofitar la càrrega sense fil a baix cost. Anteriorment, el CEO de Tesla, Musk, tenia una actitud negativa envers la càrrega sense fil i la criticava per "baix consum d'energia i ineficient". Ara la qualifica de futur prometedor.
Per descomptat, moltes companyies automobilístiques com Toyota, Honda, Nissan i General Motors també estan desenvolupant tecnologia de càrrega sense fil.
Tot i que moltes parts han dut a terme exploracions a llarg termini en el camp de la càrrega sense fil, la tecnologia de càrrega sense fil per a automòbils encara està lluny de convertir-se en una realitat. El factor clau que restringeix el seu desenvolupament és la potència. Prenguem com a exemple el Hongqi E-HS9. La tecnologia de càrrega sense fil amb què està equipat té una potència de sortida màxima de 10 kW, que és només lleugerament superior a la potència de 7 kW de la pila de càrrega lenta. Alguns models només poden aconseguir una potència de càrrega del sistema de 3,2 kW. En altres paraules, no hi ha cap comoditat amb aquesta eficiència de càrrega.
Per descomptat, si es millora la potència de la càrrega sense fil, potser serà una altra història. Per exemple, com s'ha dit al principi de l'article, un equip de recerca i desenvolupament ha aconseguit una potència de sortida de 100 kW, cosa que significa que si es pot aconseguir aquesta potència de sortida, el vehicle teòricament es pot carregar completament en aproximadament una hora. Tot i que encara és difícil de comparar amb la supercàrrega, continua sent una nova opció per a la reposició d'energia.
Des de la perspectiva dels escenaris d'ús, el major avantatge de la tecnologia de càrrega sense fil per a automòbils és la reducció dels passos manuals. En comparació amb la càrrega amb cable, els propietaris de cotxes han de realitzar una sèrie d'operacions com ara aparcar, baixar del cotxe, agafar la pistola, connectar i carregar, etc. Quan s'enfronten a piles de càrrega de tercers, han d'omplir diversa informació, cosa que és un procés relativament feixuc.
L'escenari de càrrega sense fil és molt senzill. Després que el conductor aparqui el vehicle, el dispositiu el detecta automàticament i el carrega sense fil. Un cop el vehicle estigui completament carregat, aquest marxa directament i el propietari no ha de realitzar cap altra operació. Des de la perspectiva de l'experiència de l'usuari, també donarà a la gent una sensació de luxe a l'hora d'utilitzar vehicles elèctrics.
Per què la càrrega sense fil per a cotxes atrau tanta atenció de les empreses i els proveïdors? Des d'una perspectiva de desenvolupament, l'arribada de l'era sense conductor també pot ser un moment per a un gran desenvolupament de la tecnologia de càrrega sense fil. Perquè els cotxes siguin realment sense conductor, necessiten una càrrega sense fil per desfer-se de les cadenes dels cables de càrrega.
Per tant, molts proveïdors de càrrega són molt optimistes sobre les perspectives de desenvolupament de la tecnologia de càrrega sense fil. El gegant alemany Siemens preveu que el mercat de la càrrega sense fil per a vehicles elèctrics a Europa i Amèrica del Nord arribarà als 2.000 milions de dòlars el 2028. Amb aquesta finalitat, ja al juny de 2022, Siemens va invertir 25 milions de dòlars per obtenir una participació minoritària en el proveïdor de càrrega sense fil WiTricity per promoure la investigació tecnològica i el desenvolupament de sistemes de càrrega sense fil.
Siemens creu que la càrrega sense fil de vehicles elèctrics esdevindrà una pràctica habitual en el futur. A més de fer que la càrrega sigui més convenient, la càrrega sense fil també és una de les condicions necessàries per aconseguir la conducció autònoma. Si realment volem llançar cotxes autònoms a gran escala, la tecnologia de càrrega sense fil és indispensable. Aquest és un pas important en el món de la conducció autònoma.
Per descomptat, les perspectives són excel·lents, però la realitat és lletja. Actualment, els mètodes de reposició d'energia dels vehicles elèctrics són cada cop més diversos, i la perspectiva de la càrrega sense fil és molt esperada. Tanmateix, des del punt de vista actual, la tecnologia de càrrega sense fil per a automòbils encara es troba en fase de proves i s'enfronta a molts problemes, com ara un cost elevat, una càrrega lenta, estàndards inconsistents i un progrés lent en la comercialització.
El problema de l'eficiència de la càrrega és un dels obstacles. Per exemple, hem discutit el tema de l'eficiència a l'esmentat Hongqi E-HS9. La baixa eficiència de la càrrega sense fil ha estat criticada. Actualment, l'eficiència de la càrrega sense fil dels vehicles elèctrics és inferior a la de la càrrega amb cable a causa de la pèrdua d'energia durant la transmissió sense fil.
Des del punt de vista del cost, cal reduir encara més la càrrega sense fil per a cotxes. La càrrega sense fil té uns requisits d'infraestructura elevats. Els components de càrrega generalment es col·loquen a terra, cosa que implicarà modificacions del terreny i altres problemes. El cost de construcció inevitablement serà superior al cost de les piles de càrrega ordinàries. A més, en la fase inicial de la promoció de la tecnologia de càrrega sense fil, la cadena industrial és immadura i el cost de les peces relacionades serà elevat, fins i tot diverses vegades superior al preu de les piles de càrrega de CA domèstiques amb la mateixa potència.
Per exemple, l'operador d'autobusos britànic FirstBus ha considerat utilitzar tecnologia de càrrega sense fil en el procés de promoció de l'electrificació de la seva flota. No obstant això, després d'una inspecció, es va descobrir que cada proveïdor de panells de càrrega terrestre va cotitzar 70.000 lliures. A més, el cost de construcció de carreteres de càrrega sense fil també és elevat. Per exemple, el cost de construir una carretera de càrrega sense fil d'1,6 quilòmetres a Suècia és d'aproximadament 12,5 milions de dòlars.
Per descomptat, els problemes de seguretat també poden ser un dels problemes que restringeixen la tecnologia de càrrega sense fil. Des de la perspectiva del seu impacte en el cos humà, la càrrega sense fil no és un gran problema. El "Reglament provisional sobre la gestió de ràdio d'equips de càrrega sense fil (transmissió d'energia) (esborrany per a comentaris)" publicat pel Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació estableix que l'espectre de 19-21 kHz i 79-90 kHz és exclusiu per a cotxes de càrrega sense fil. La investigació pertinent mostra que només quan la potència de càrrega supera els 20 kW i el cos humà està en contacte estret amb la base de càrrega, pot tenir un cert impacte en el cos. Tanmateix, això també requereix que totes les parts continuïn popularitzant la seguretat abans que els consumidors la puguin reconèixer.
Per molt pràctica que sigui la tecnologia de càrrega sense fil per a cotxes i per molt convenients que siguin els escenaris d'ús, encara queda un llarg camí per recórrer abans que es pugui comercialitzar a gran escala. Sortint del laboratori i implementant-la a la vida real, el camí cap a la càrrega sense fil per a cotxes és llarg i ardu.
Mentre totes les parts estan explorant vigorosament la tecnologia de càrrega sense fil per a cotxes, el concepte de "robots de càrrega" també ha sorgit discretament. Els punts febles que s'han de resoldre amb la càrrega sense fil representen el problema de la comoditat de càrrega per a l'usuari, que complementarà el concepte de conducció sense conductor en el futur. Però hi ha més d'un camí per arribar a Roma.
Per tant, els "robots de càrrega" també han començat a convertir-se en un complement en el procés de càrrega intel·ligent dels automòbils. No fa gaire, la nova base experimental del sistema d'energia de la Zona de Demostració de Desenvolupament Verd Nacional de la Construcció Subcentral de Pequín va llançar un robot de càrrega d'autobusos totalment automàtic que pot carregar autobusos elèctrics.
Després que l'autobús elèctric entri a l'estació de càrrega, el sistema de visió captura la informació d'arribada del vehicle i el sistema de despatx en segon pla envia immediatament una tasca de càrrega al robot. Amb l'ajuda del sistema de localització de trajectòries i el mecanisme de caminada, el robot es dirigeix automàticament a l'estació de càrrega i agafa automàticament la pistola de càrrega, utilitzant tecnologia de posicionament visual per identificar la ubicació del port de càrrega del vehicle elèctric i realitzar operacions de càrrega automàtiques.
Per descomptat, les companyies automobilístiques també comencen a veure els avantatges dels "robots de càrrega". Al Saló de l'Automòbil de Xangai del 2023, Lotus va llançar un robot de càrrega instantània. Quan cal carregar el vehicle, el robot pot estendre el seu braç mecànic i inserir automàticament la pistola de càrrega al forat de càrrega del vehicle. Després de carregar-lo, també pot treure la pistola pel seu compte, completant tot el procés des de l'inici fins a la càrrega del vehicle.
En canvi, els robots de càrrega no només tenen la comoditat de la càrrega sense fil, sinó que també poden resoldre el problema de la limitació de potència de la càrrega sense fil. Els usuaris també poden gaudir del plaer de sobrecarregar sense sortir del cotxe. Per descomptat, els robots de càrrega també implicaran costos i qüestions intel·ligents com ara el posicionament i l'evitació d'obstacles.
Resum: El problema de la reposició d'energia per a vehicles de nova energia sempre ha estat un tema al qual totes les parts del sector donen molta importància. Actualment, la solució de sobrecàrrega i la solució de substitució de bateries són les dues solucions més convencionals. Teòricament, aquestes dues solucions són suficients per satisfer les necessitats de reposició d'energia dels usuaris fins a cert punt. Per descomptat, les coses sempre avancen. Potser amb l'arribada de l'era sense conductor, la càrrega sense fil i els robots de càrrega poden obrir noves oportunitats.
Data de publicació: 13 d'abril de 2024