Utvecklingen av nya energifordon är i full gång, och frågan om energipåfyllning har också blivit en av de frågor som branschen har ägnat full uppmärksamhet åt. Medan alla debatterar fördelarna med överladdning och batteribyte, finns det en "Plan C" för laddning av nya energifordon?
Trådlös laddning av bilar har, möjligen påverkad av trådlös laddning av smartphones, också blivit en av de tekniker som ingenjörer har övervunnit. Enligt medierapporter fick trådlös laddningsteknik för bilar för inte så länge sedan banbrytande forskning. Ett forsknings- och utvecklingsteam hävdade att den trådlösa laddningsplattan kan överföra ström till bilen med en uteffekt på 100 kW, vilket kan öka batteriets laddningsstatus med 50 % på 20 minuter.
Trådlös laddningsteknik för bilar är naturligtvis inte en ny teknik. Med uppkomsten av nya energifordon har olika krafter länge utforskat trådlös laddning, inklusive BBA, Volvo och olika inhemska bilföretag.
Sammantaget är trådlös laddningsteknik för bilar fortfarande i ett tidigt skede, och många lokala myndigheter tar också tillfället i akt att utforska större möjligheter för framtida transporter. Men på grund av faktorer som kostnad, strömförbrukning och infrastruktur har trådlös laddningsteknik för bilar kommersialiserats i stor skala. Det finns många svårigheter som fortfarande måste övervinnas. Den nya historien om trådlös laddning i bilar är ännu inte lätt att berätta.
Som vi alla vet är trådlös laddning inget nytt inom mobiltelefonbranschen. Trådlös laddning för bilar är inte lika populärt som laddning för mobiltelefoner, men det har redan lockat många företag att eftertrakta denna teknik.
Sammantaget finns det fyra vanliga trådlösa laddningsmetoder: elektromagnetisk induktion, magnetfältsresonans, elektrisk fältkoppling och radiovågor. Bland dessa använder mobiltelefoner och elfordon huvudsakligen elektromagnetisk induktion och magnetfältsresonans.
Bland dem använder elektromagnetisk induktions trådlös laddning den elektromagnetiska induktionsprincipen för elektromagnetism och magnetism för att generera elektricitet. Den har hög laddningseffektivitet, men det effektiva laddningsavståndet är kort och kraven på laddningsplatsen är också strikta. Relativt sett har trådlös magnetisk resonansladdning lägre platskrav och ett längre laddningsavstånd, vilket kan stödja flera centimeter till flera meter, men laddningseffektiviteten är något lägre än den förra.
Därför föredrog bilföretag i tidiga skeden av utforskandet av trådlös laddningsteknik elektromagnetisk induktions trådlös laddningsteknik. Representativa företag inkluderar BMW, Daimler och andra fordonsföretag. Sedan dess har trådlös laddningsteknik för magnetisk resonans gradvis marknadsförts, representerad av systemleverantörer som Qualcomm och WiTricity.
Redan i juli 2014 tillkännagav BMW och Daimler (numera Mercedes-Benz) ett samarbetsavtal för att gemensamt utveckla trådlös laddningsteknik för elbilar. År 2018 började BMW producera ett trådlöst laddningssystem och gjorde det till en tillvalsenhet för 5-seriens plug-in hybridmodell. Dess nominella laddningseffekt är 3,2 kW, energiomvandlingseffektiviteten når 85 % och den kan laddas fullt på 3,5 timmar.
År 2021 kommer Volvo att använda den helt elektriska taxin XC40 för att starta experiment med trådlös laddning i Sverige. Volvo har specialbyggt flera testområden i Göteborg. Laddande fordon behöver bara parkera på de trådlösa laddningsenheter som är inbyggda i vägen för att laddningsfunktionen automatiskt starta. Volvo uppger att deras trådlösa laddningseffekt kan nå 40 kW och att den kan köra 100 kilometer på 30 minuter.
Inom området trådlös laddning av fordon har mitt land alltid legat i framkant. År 2015 byggde China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute den första testbanan för trådlös laddning av elfordon i hushållet. År 2018 lanserade SAIC Roewe den första helt elektriska modellen med trådlös laddning. FAW Hongqi lanserade Hongqi E-HS9 som stöder trådlös laddningsteknik år 2020. I mars 2023 lanserade SAIC Zhiji officiellt sin första intelligenta trådlösa laddningslösning för fordon på 11 kW med hög effekt.
Och Tesla är också en av upptäcktsresandena inom trådlös laddning. I juni 2023 spenderade Tesla 76 miljoner USD på att förvärva Wiferion och döpte om det till Tesla Engineering Germany GmbH, med planer på att utnyttja trådlös laddning till låg kostnad. Tidigare hade Teslas VD Musk en negativ inställning till trådlös laddning och kritiserade trådlös laddning som "låg energiförbrukning och ineffektivitet". Nu kallar han det en lovande framtid.
Naturligtvis utvecklar många bilföretag som Toyota, Honda, Nissan och General Motors också trådlös laddningsteknik.
Även om många parter har genomfört långsiktiga undersökningar inom området trådlös laddning är trådlös laddningsteknik för bilar fortfarande långt ifrån att bli verklighet. Den viktigaste faktorn som begränsar dess utveckling är strömförbrukningen. Ta Hongqi E-HS9 som exempel. Den trådlösa laddningstekniken som den är utrustad med har en maximal utgångseffekt på 10 kW, vilket bara är något högre än 7 kW-effekten hos den långsamma laddningsstapeln. Vissa modeller kan bara uppnå en systemladdningseffekt på 3,2 kW. Med andra ord finns det ingen bekvämlighet alls med en sådan laddningseffektivitet.
Om kraften i trådlös laddning förbättras kan det förstås vara en annan historia. Till exempel, som nämnts i början av artikeln, har ett forsknings- och utvecklingsteam uppnått en uteffekt på 100 kW, vilket innebär att om en sådan uteffekt kan uppnås kan fordonet teoretiskt sett laddas helt på ungefär en timme. Även om det fortfarande är svårt att jämföra med superladdning är det fortfarande ett nytt val för energipåfyllning.
Ur ett användningsperspektiv är den största fördelen med trådlös laddningsteknik för bilar minskningen av manuella steg. Jämfört med trådbunden laddning måste bilägare utföra en rad åtgärder, såsom att parkera, stiga av bilen, plocka upp laddningsstationen, koppla in och ladda, etc. När de står inför laddningshögar från tredje part måste de fylla i olika uppgifter, vilket är en relativt besvärlig process.
Det trådlösa laddningsscenariot är mycket enkelt. När föraren parkerar fordonet känner enheten av det automatiskt och laddar det sedan trådlöst. När fordonet är fulladdat kör det direkt iväg, och ägaren behöver inte utföra några fler åtgärder. Ur användarupplevelsens perspektiv kommer det också att ge människor en känsla av lyx när de använder elfordon.
Varför lockar trådlös laddning av bilar så mycket uppmärksamhet från företag och leverantörer? Ur ett utvecklingsperspektiv kan ankomsten av den förarlösa eran också vara en tid för stor utveckling av trådlös laddningsteknik. För att bilar verkligen ska kunna vara förarlösa behöver de trådlös laddning för att bli av med laddningskablarnas bojor.
Därför är många laddningsleverantörer mycket optimistiska om utvecklingsutsikterna för trådlös laddningsteknik. Den tyska jätten Siemens förutspår att marknaden för trådlös laddning för elfordon i Europa och Nordamerika kommer att nå 2 miljarder USD år 2028. I detta syfte investerade Siemens redan i juni 2022 25 miljoner USD för att få en minoritetsandel i leverantören av trådlös laddning, WiTricity, för att främja teknikforskning och utveckling av trådlösa laddningssystem.
Siemens tror att trådlös laddning av elfordon kommer att bli mainstream i framtiden. Förutom att göra laddning enklare är trådlös laddning också en av de nödvändiga förutsättningarna för att förverkliga autonom körning. Om vi verkligen vill lansera självkörande bilar i stor skala är trådlös laddningsteknik oumbärlig. Detta är ett viktigt steg in i världen av autonom körning.
Naturligtvis är utsikterna fantastiska, men verkligheten är ful. För närvarande blir metoderna för energipåfyllning av elbilar alltmer mångsidiga, och möjligheterna till trådlös laddning är mycket efterlängtade. Men ur ett nuvarande perspektiv är trådlös laddningsteknik för bilar fortfarande i teststadiet och står inför många problem, såsom höga kostnader, långsam laddning, inkonsekventa standarder och långsamma kommersialiseringsframsteg.
Problemet med laddningseffektivitet är ett av hindren. Till exempel diskuterade vi frågan om effektivitet i den tidigare nämnda Hongqi E-HS9. Den låga effektiviteten hos trådlös laddning har kritiserats. För närvarande är effektiviteten hos trådlös laddning av elfordon lägre än den hos trådbunden laddning på grund av energiförlust under trådlös överföring.
Ur ett kostnadsperspektiv behöver trådlös laddning av bilar minskas ytterligare. Trådlös laddning har höga krav på infrastruktur. Laddningskomponenter läggs vanligtvis på marken, vilket kommer att innebära markmodifiering och andra problem. Byggkostnaden kommer oundvikligen att vara högre än kostnaden för vanliga laddningsstolpar. Dessutom är industrikedjan omogen i det tidiga skedet av marknadsföringen av trådlös laddningsteknik, och kostnaden för relaterade delar kommer att vara hög, till och med flera gånger priset för hushållsladdstolpar med samma effekt.
Till exempel har den brittiska bussoperatören FirstBus övervägt att använda trådlös laddningsteknik i processen att främja elektrifieringen av sin fordonsflotta. Efter en inspektion fann man dock att varje leverantör av markladdningspaneler offererade 70 000 pund. Dessutom är byggkostnaden för trådlösa laddningsvägar också hög. Till exempel är kostnaden för att bygga en 1,6 kilometer lång trådlös laddningsväg i Sverige cirka 12,5 miljoner USD.
Säkerhetsfrågor kan naturligtvis också vara en av de problem som begränsar trådlös laddningsteknik. Ur ett perspektiv av dess inverkan på människokroppen är trådlös laddning inte en stor sak. I "Interimförordningarna om radiohantering av trådlös laddningsutrustning (kraftöverföring) (utkast för kommentarer)" som publicerats av ministeriet för industri och informationsteknik anges att spektrumet 19-21 kHz och 79-90 kHz är exklusivt för trådlös laddning av bilar. Relevant forskning visar att endast när laddningseffekten överstiger 20 kW och människokroppen är i nära kontakt med laddningsbasen kan det ha en viss inverkan på kroppen. Detta kräver dock också att alla parter fortsätter att popularisera säkerhet innan den kan erkännas av konsumenterna.
Oavsett hur praktisk tekniken för trådlös laddning av bilar är och hur bekväma användningsscenarierna är, är det fortfarande en lång väg att gå innan den kan kommersialiseras i stor skala. Vägen till trådlös laddning för bilar är lång och mödosam, trots att man har gått ut ur laboratoriet och implementerat den i verkligheten.
Medan alla parter intensivt utforskar trådlös laddningsteknik för bilar, har konceptet med "laddningsrobotar" också i tysthet dykt upp. De problem som ska lösas med trådlös laddning representerar frågan om bekvämligheten med användarladdning, vilket kommer att komplettera konceptet med förarlös körning i framtiden. Men det finns mer än en väg till Rom.
Därför har "laddningsrobotar" också börjat bli ett komplement i den intelligenta laddningsprocessen för bilar. För inte så länge sedan lanserade Beijing Sub-Central Construction National Green Development Demonstration Zones nya experimentella kraftsystem en helautomatisk bussladdningsrobot som kan ladda elbussar.
Efter att elbussen har anlänt till laddstationen registrerar visionssystemet fordonets ankomstinformation, och bakgrundssystemet utfärdar omedelbart en laddningsuppgift till roboten. Med hjälp av vägvisningssystemet och gångmekanismen kör roboten automatiskt till laddstationen och tar automatiskt tag i laddningspistolen. Med hjälp av visuell positioneringsteknik identifierar roboten platsen för elfordonsladdningsporten och utför automatiska laddningsoperationer.
Naturligtvis börjar även biltillverkare se fördelarna med ”laddningsrobotar”. På Shanghai Auto Show 2023 släppte Lotus en blixtladdningsrobot. När fordonet behöver laddas kan roboten sträcka ut sin mekaniska arm och automatiskt sätta in laddningspistolen i fordonets laddningshål. Efter laddningen kan den också dra ut pistolen på egen hand och slutföra hela processen från att starta till att ladda fordonet.
Däremot har laddningsrobotar inte bara bekvämligheten med trådlös laddning, utan kan också lösa problemet med strömbegränsningen vid trådlös laddning. Användare kan också njuta av nöjet att överladda utan att behöva gå ur bilen. Naturligtvis kommer laddningsrobotar också att innebära kostnader och intelligenta aspekter som positionering och undvikande av hinder.
Sammanfattning: Frågan om energipåfyllning för nya energifordon har alltid varit en fråga som alla parter i branschen fäster stor vikt vid. För närvarande är överladdningslösningen och batteribyteslösningen de två mest etablerade lösningarna. Teoretiskt sett är dessa två lösningar tillräckliga för att till viss del möta användarnas behov av energipåfyllning. Naturligtvis går saker och ting ständigt framåt. Kanske med tillkomsten av den förarlösa eran kan trådlös laddning och laddningsrobotar inleda nya möjligheter.
Publiceringstid: 13 april 2024