Γιατί η ασύρματη φόρτιση έχει σημασία για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα

0
Γιατί η ασύρματη φόρτιση έχει σημασία για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα

Εάν έχετε κόψει το καλώδιο για το smartphone σας με ένα μαξιλαράκι φόρτισης για το κομοδίνο και ένα στο αυτοκίνητο—και, αν είστε τυχεροί—ασύρματο CarPlay ή Android Auto— πιθανότατα θα έχετε την ιδέα για το τι είναι ένα ασύρματο που αλλάζει παιχνίδια Η επαγωγική φόρτιση θα μπορούσε να είναι για ηλεκτρικά αυτοκίνητα.

Αντί να προσπαθείτε να κάνετε ταχυδακτυλουργικά ένα νήπιο ή μια τσάντα με είδη παντοπωλείου ενώ οπλίζετε ένα βαρύ καλώδιο και βύσμα φόρτισης πρωί και βράδυ, θα μπορούσε απλώς να είναι θέμα στάθμευσης, να συνεχίσετε τη ζωή σας και να επιστρέψετε σε ένα φορτισμένο όχημα.

Και από τη στιγμή που το ζήσετε, πιθανότατα δεν υπάρχει επιστροφή. Πότε ήταν η τελευταία φορά που σκεφτήκατε να συνδέσετε ένα καλώδιο ethernet —ή μια τηλεφωνική γραμμή— στον φορητό υπολογιστή σας;

Πώς λειτουργεί η ασύρματη φόρτιση EV;

Η ασύρματη φόρτιση χρησιμοποιεί την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του αέρα ως μαγνητικό πεδίο. Μπορεί επίσης να το ακούσετε να ονομάζεται επαγωγική φόρτιση — ή, περιττό, ασύρματη επαγωγική φόρτιση.

Η Volvo δοκιμάζει την επαγωγική φόρτιση με το C30 Electric

Η Volvo δοκιμάζει την επαγωγική φόρτιση με το C30 Electric

Εν συντομία, ο ηλεκτρισμός προκαλεί ένα ρεύμα σε ένα πηνίο χάλκινου σύρματος και το εκπέμπει σε μια ορισμένη συχνότητα—μια όχι μακριά από τις ραδιοφωνικές συχνότητες FM, για τις πιο πιθανές εφαρμογές. Αυτό δημιουργεί ένα ταλαντούμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο στη συνέχεια συλλαμβάνεται από ένα άλλο χάλκινο πηνίο.

Με τη λεπτομέρεια του σήματος ανάλογα με την απόσταση και τη βοήθεια από πυκνωτές —και ορισμένες βασικές ιδέες της φυσικής, όπως η ιδέα των συχνοτήτων συντονισμού— η ασύρματη φόρτιση μπορεί να γίνει πρακτική για ηλεκτρικά οχήματα χωρίς να χάνεται υπερβολική ενέργεια στην πορεία.

Κοντά

Τεχνικά, το σύστημα απαιτεί δύο σετ υλικού: ένα μαξιλαράκι πομπού για το δρόμο ή το πάτωμα γκαράζ που είναι συνδεδεμένο σε ένα αποκλειστικό κύκλωμα, ακριβώς όπως ένας φορτιστής τοίχου, και ένα μαξιλαράκι δέκτη που πρέπει να εγκατασταθεί στο κάτω μέρος του οχήματος.

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Ασύρματη φόρτιση BMW 530e iPerformance 2018

Συστήματα από τη WiTricity, η οποία έχει αναδειχθεί ως ηγέτης τεχνολογίας, και άλλα θα τηρούν το πρότυπο J2954 που σχεδιάστηκε για να παράγει αξιόπιστα χρησιμοποιήσιμη ασύρματη φόρτιση σε απόσταση μεταξύ 10 και 25 cm (3,9 και 9,8 ίντσες), η οποία εξυπηρετεί την απόσταση από το έδαφος σχεδόν κάθε οχήματος παραγωγής, από σπορ αυτοκίνητα μέχρι SUV εκτός δρόμου. Και με ισχύ 11 kw, δίνει στο τυπικό EV περίπου 35 μίλια εμβέλειας ανά ώρα σταθμευμένο.

Με μια μέθοδο ευθυγράμμισης που είναι ενσωματωμένη στο πρότυπο, ένα σήμα φάρου χαμηλής ενέργειας από το μαξιλαράκι βοηθά είτε να εμφανιστεί στον οδηγό πού πρέπει να σταθμεύσει το όχημα είτε αυτοματοποιεί το όλο θέμα. Μια χειραψία Wi-Fi ολοκληρώνει αυτό που θα είναι ουσιαστικά μια έκδοση χωρίς άγγιγμα του Plug and Charge — ουσιαστικά Park and Charge. Voilà.

Με περίπου το 85% της φόρτισης να γίνεται στο σπίτι, αυτή έχει σχεδιαστεί για να είναι η καθημερινή μέθοδος φόρτισης και όχι η τεχνολογία ειδικής περίστασης για οδικά ταξίδια. «Τελικά το αυτοκίνητο θα αισθάνεται σαν να έχει ένα αυτοκίνητο απεριόριστης εμβέλειας», δήλωσε ο CEO της WiTricity, Alex Gruzen. «Το οδηγούν, το παρκάρουν, δεν χρειάζεται να κάνουν ποτέ τίποτα».

Πόσο αποτελεσματική είναι η ασύρματη φόρτιση αυτοκινήτου;

Η απόδοση της ασύρματης φόρτισης Qi στο smartphone σας είναι τόσο υψηλή όσο 80% στην καλύτερη περίπτωση, αλλά πιθανότατα μικρότερη από 70%, γι‘ αυτό το τηλέφωνό σας είναι τόσο ζεστό όταν το βγάζετε από έναν τέτοιο φορτιστή. Αυτό το σύστημα σχεδιάστηκε για να είναι λεπτό και φθηνό, αλλά με τόσο υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, ένα σύστημα φόρτισης αυτοκινήτου δεν μπορεί να είναι σπατάλη με αυτόν τον τρόπο και έχει σχεδιαστεί ειδικά για την απόδοση.

Σύστημα ασύρματης φόρτισης Nissan

Σύστημα ασύρματης φόρτισης Nissan

Από την τελευταία φορά που μερικές αυτοκινητοβιομηχανίες εξέτασαν την τεχνολογία για εργοστασιακές εγκαταστάσεις – όπως η Nissan για το Leaf, πριν από περισσότερο από μια δεκαετία (παραπάνω), η απόδοση έχει βελτιωθεί. Coil to coil, η τεχνολογία της WiTricity λαμβάνει το 99% της ενέργειας που μεταφέρεται στο διάκενο αέρα. Τα περισσότερα από τα άλλα στάδια είναι τα ίδια—και δεν απαιτείται μετασχηματιστής απομόνωσης με απώλειες, ο οποίος εξοικονομεί ενέργεια. Από το κιβώτιο κυκλώματος μέχρι το όχημα, η απόδοση ενός ασύρματου συστήματος είναι συνήθως 90% έως 92%, ακριβώς εκεί που είναι η περισσότερη φόρτιση plug-in.

Γιατί είναι καλύτερα;

Από την άποψη της αγοράς, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης θα μπορούσε να κάνει τα EV πολύ πιο εύχρηστα σε καθημερινή βάση—ειδικά για όσους βλέπουν τα καλώδια και τις υποδοχές καθημερινής φόρτισης ως ταλαιπωρία.

Ενώ αυτά τα καλώδια και οι υποδοχές πρέπει να αντικαθίστανται κάθε λίγα χρόνια, το υλικό ασύρματης φόρτισης δεν έχει αυτά τα σημεία φθοράς. Το χιόνι και ο πάγος δεν θα εμποδίσουν επίσης.

Σύστημα ασύρματης επαγωγικής φόρτισης Mercedes-Benz

Σύστημα ασύρματης επαγωγικής φόρτισης Mercedes-Benz

Επίσης, όταν φτάνουμε σε υψηλότερα επίπεδα υιοθέτησης EV, εάν η ασύρματη φόρτιση χρησιμοποιείται συχνότερα, λόγω ευκολίας, θα μειώσει δυνητικά την ανάγκη για γρήγορη φόρτιση DC που επιβαρύνει περισσότερο το ηλεκτρικό δίκτυο.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα;

Το κόστος είναι το μεγάλο. Η τιμή επιλογής της ασύρματης φόρτισης είναι πιθανό να είναι σε χιλιάδες. Δεδομένης της ανάγκης για δύο μεγάλα σετ εξαρτημάτων υλικού, θα κοστίζει πάντα περισσότερο από έναν φορτιστή τοίχου ή ταχυδρομικού φορτιστή.

Με τη μετατόπιση της βάσης φόρτισης πολύ πιο δύσκολη από μια υποδοχή φόρτισης, η ανελαστικότητα της ασύρματης φόρτισης μπορεί να είναι ένα πρόβλημα για ορισμένα νοικοκυριά που έχουν συνηθίσει να αλλάζουν σχέδια στάθμευσης τη νύχτα.

Η διαλειτουργικότητα μεταξύ μεικτών και ταιριασμένων στοιχείων ασύρματης φόρτισης δεν θα πρέπει να είναι το πρόβλημα. Αυτό ήταν το νόημα της αναμονής έως ότου η βιομηχανία συμφωνήσει σε ένα πρότυπο, και είναι εδώ.

Ποια ηλεκτρικά οχήματα προσφέρουν ασύρματη φόρτιση;

Καμία προς το παρόν στις ΗΠΑ, αλλά αυτό πρόκειται να αλλάξει σύντομα.

2023 Genesis GV60

2023 Genesis GV60

Σε παγκόσμιο επίπεδο, η διάθεση έχει ξεκινήσει και είναι όλα πολύ πρόσφατα. Το Genesis GV60 προσφέρει την πρώτη εργοστασιακή ενσωμάτωση ασύρματης φόρτισης στον κόσμο και περιλαμβάνεται στις εκδόσεις της Νότιας Κορέας της εγχώριας αγοράς ως μέρος ενός πιλοτικού προγράμματος. Η Hyundai συμπεριέλαβε την τεχνολογία στην ανάπτυξη της πλατφόρμας E-GMP για αποκλειστικά ηλεκτρικά οχήματα, οπότε αναμένετε να δείτε την τεχνολογία σε περισσότερα μοντέλα και αγορές σύντομα.

Στην Κίνα, η τεχνολογία υιοθετήθηκε πρόσφατα σε ηλεκτρικά οχήματα από τη μάρκα Hongqi της FAW, καθώς και στην IM Motors, μια κοινοπραξία της κινεζικής SAIC Motor και του κολοσσού του ηλεκτρονικού εμπορίου Alibaba. Είναι επίσης στο Zhiji L7 που υποστηρίζεται από την Alibaba.

Υπάρχουν λύσεις ασύρματης φόρτισης aftermarket εδώ και χρόνια—κυρίως από την Plugless Power, η οποία έχει προσφέρει ένα σύστημα για το Tesla Model S. Ένα σύστημα Tesla Model 3 από τη WiTricity είναι επίσης στα σκαριά.

plug-in υβριδικό ασύρματο σύστημα φόρτισης BMW Σειρά 5

plug-in υβριδικό ασύρματο σύστημα φόρτισης BMW Σειρά 5

Η BMW δοκίμασε ασύρματη φόρτιση στις ΗΠΑ στο plug-in υβριδικό της Σειρά 5, αλλά η δοκιμή δεν επεκτάθηκε πέρα ​​από ένα μικρό πιλοτικό πρόγραμμα.

Άλλα εργαστήρια και νεοφυείς επιχειρήσεις εργάζονται επί του παρόντος σε ασύρματη φόρτιση υψηλής ισχύος, σε ρυθμούς που συγκρίνονται με τη γρήγορη φόρτιση DC, αλλά μπορεί να περάσει μια δεκαετία προτού γίνει βιώσιμη επιλογή.

Γιατί δεν έχει ξεκινήσει ακόμα η ασύρματη φόρτιση;

Με απλά λόγια, η τεχνολογία δεν είναι ακόμη έτοιμη. Αλλά είναι στα σκαριά εδώ και πολύ καιρό.

Η ασύρματη φόρτιση προτάθηκε και επιδείχθηκε αρχικά από τον Νίκολα Τέσλα πριν από περισσότερα από εκατό χρόνια, αλλά υπάρχει εδώ και δεκαετίες σε πειραματικό στάδιο εφαρμογής. Μια σειρά από προόδους τα τελευταία 15 χρόνια έχουν επιταχύνει την πρόοδο της τεχνολογίας σε σημείο όπου είναι αξιόπιστη, αποτελεσματική και εύκολη στη συσκευασία.

Αν και η ασύρματη φόρτιση Qi για smartphone μπορεί να είναι η πρώτη φορά που αυτή η τεχνολογία έγινε κυρίαρχη, δοκιμάστηκε και εφαρμόστηκε για πρώτη φορά σε οχήματα — πριν από δεκαετίες. Όμως, μια σειρά από ενοποιήσεις τα τελευταία χρόνια την βοήθησαν να ωθηθεί από το σημείο να είναι πιο εμπορικά βιώσιμη. Το Halo και το WiTricity ξεκίνησαν και οι δύο το 2010 και μετέφεραν τις προσπάθειες ασύρματης φόρτισης οχημάτων από πανεπιστημιακά εργαστήρια και σε νεοσύστατες εταιρείες. Η Qualcomm αγόρασε το HaloIPT το 2011, τότε η WiTricity με έδρα τις ΗΠΑ, η οποία εργαζόταν για τη δική της ελαφρώς διαφορετική λύση, εξαγόρασε και συγχωνεύθηκε με την Qualcomm Halo το 2019.

Ασύρματη φόρτιση σε κτίριο πάρκινγκ - WiTricity

Ασύρματη φόρτιση σε κτίριο πάρκινγκ – WiTricity

Μετά από αυτό, η WiTricity «εργάστηκε αμέσως για την εδραίωση της αρχιτεκτονικής… παίρνοντας ό,τι καλύτερο και από τις δύο πλευρές, για να μπορέσουμε να παρουσιάσουμε στο SAE μια κοινή αρχιτεκτονική που πιστεύαμε ότι ήταν η απάντηση», θυμάται ο Gruzen.

Αυτό ήταν κρίσιμο για την επίτευξη του προτύπου SAE J2954 που επικυρώθηκε τον Οκτώβριο του 2020 — ουσιαστικά ένα μήνυμα ότι η τεχνολογία μπορεί να κυκλοφορήσει στην αγορά.

Το μέλλον

Ο παγκόσμιος προμηθευτής αυτοκινήτων και οχημάτων Siemens πραγματοποίησε μια επένδυση 25 εκατομμυρίων δολαρίων στο WiTricity τον Ιούνιο του 2022 και αυτή η συνεργασία θα οδηγήσει σε λύσεις για το σπίτι, το πάρκινγκ, τον χώρο εργασίας ή τον στόλο.

Η Siemens βλέπει ότι η αγορά ασύρματης φόρτισης θα φτάσει τα 2 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2028 μόνο στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική.

Επίδειξη ασύρματης φόρτισης ORNL με υβριδικό φορτηγό UPS

Επίδειξη ασύρματης φόρτισης ORNL με υβριδικό φορτηγό UPS

Αν και οι οικιακές λύσεις —και το τρέχον πρότυπο SAE— φτάνουν τα 11 kw—θα δούμε εκδόσεις υψηλότερης ισχύος αυτού του συστήματος για στόλους. Αυτό μπορεί να προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από ένα διαφορετικό σύνολο εταιρειών, όπως η HEVO και η Momentum Wireless, μεταξύ άλλων. Ξεχωριστά, υπάρχει ένα άλλο σύνολο εταιρειών που εργάζονται για την ασύρματη δυναμική φόρτιση – ένα σχετικό όνειρο προς το παρόν που φορτίζει τα οχήματα σύμφωνα με ορισμένες από τις ίδιες αρχές με την οδήγηση του οχήματος.

Το aftermarket θα μπορούσε επίσης να αναπτυχθεί. Η Plugless Power, η οποία έχει πουλήσει συστήματα aftermarket στο παρελθόν για τα Tesla Model S, Nissan Leaf και άλλα, πρόκειται επίσης να αποκαλύψει συστήματα νέας γενιάς φέτος σε τιμή στόχο περίπου 3.500 $, με ένα σύστημα που θα επιτύχει την ευθυγράμμιση των μαξιλαριών μέσω διασύνδεσης Apple CarPlay.

Ασύρματος φορτιστής Evatran Plugless για Tesla Model S

Ασύρματος φορτιστής Evatran Plugless για Tesla Model S

Η WiTricity επισημαίνει τις έρευνες που έχει αναθέσει η ίδια η εταιρεία που δείχνουν μεγάλο ενδιαφέρον για μια τεχνολογία που πιθανότατα δεν έχουν συναντήσει ποτέ αυτοπροσώπως στα αυτοκίνητα. Διαπίστωσε ότι με βάση την ιδέα και μόνο, οι «θεατές EV» που δεν είχαν ακόμη δεσμευτεί στην ιδέα να αγοράσουν ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο αύξησαν την πρόθεση αγοράς τους από 35% σε 59% με τη διαθεσιμότητα ασύρματης φόρτισης. Μια πιο πρόσφατη έρευνα για την εταιρεία διαπίστωσε ότι πολλοί ιδιοκτήτες μη ηλεκτρικών οχημάτων το θέλουν ως επιλογή σε ένα μελλοντικό EV.

«Ήταν μια συζήτηση με ένα σωρό μηχανικούς σε ένα δωμάτιο για δέκα χρόνια», είπε ο Gruzen. «Τώρα έχουμε ένα πραγματικό προϊόν στην αγορά».

Και καθώς η τιμή πέφτει και όλοι οι πρώτοι που υιοθέτησαν ηλεκτρικά οχήματα, θα μπορούσε να γίνει αυτό που θα βοηθήσει στην πώληση πολλών περισσότερων Αμερικανών στην ιδιοκτησία EV.

Schreibe einen Kommentar