Vývoj vozidel s novými energetickými zdroji je v plném proudu a otázka doplňování energie se stala jednou z věcí, kterým toto odvětví věnuje plnou pozornost. Zatímco všichni diskutují o výhodách přebíjení a výměny baterií, existuje nějaký „plán C“ pro nabíjení vozidel s novými energetickými zdroji?
Možná ovlivněno bezdrátovým nabíjením chytrých telefonů se bezdrátové nabíjení automobilů stalo jednou z technologií, které inženýři překonali. Podle zpráv z médií se nedávno technologie bezdrátového nabíjení automobilů dočkala průlomového výzkumu. Výzkumný a vývojový tým tvrdil, že bezdrátová nabíjecí podložka dokáže do automobilu přenášet energii s výstupním výkonem 100 kW, což může zvýšit stav nabití baterie o 50 % během 20 minut.
Technologie bezdrátového nabíjení automobilů samozřejmě není nová. S nástupem vozidel na novou energii různé subjekty, včetně BBA, Volvo a různých domácích automobilek, zkoumají bezdrátové nabíjení již dlouhou dobu.
Celkově je technologie bezdrátového nabíjení automobilů stále v rané fázi a mnoho místních samospráv využívá této příležitosti k prozkoumání větších možností budoucí dopravy. Vzhledem k faktorům, jako jsou náklady, energie a infrastruktura, však byla technologie bezdrátového nabíjení automobilů ve velkém měřítku komerčně využita. Stále však existuje mnoho obtíží, které je třeba překonat. Nový příběh o bezdrátovém nabíjení v automobilech zatím není snadné vyprávět.
Jak všichni víme, bezdrátové nabíjení není v odvětví mobilních telefonů ničím novým. Bezdrátové nabíjení pro automobily není tak populární jako nabíjení pro mobilní telefony, ale již přilákalo mnoho společností, které tuto technologii využívají.
Celkově existují čtyři hlavní metody bezdrátového nabíjení: elektromagnetická indukce, rezonance magnetického pole, vazba elektrického pole a rádiové vlny. Mobilní telefony a elektrická vozidla mezi nimi využívají hlavně elektromagnetickou indukci a rezonanci magnetického pole.
Mezi nimi elektromagnetické indukční bezdrátové nabíjení využívá princip elektromagnetické indukce elektromagnetismu a magnetismu k výrobě elektřiny. Má vysokou účinnost nabíjení, ale efektivní nabíjecí vzdálenost je krátká a požadavky na místo nabíjení jsou také přísné. Relativně vzato má magnetické rezonanční bezdrátové nabíjení nižší požadavky na umístění a delší nabíjecí vzdálenost, která může umožnit nabíjení od několika centimetrů do několika metrů, ale účinnost nabíjení je o něco nižší než u prvního typu.
Proto v raných fázích zkoumání technologie bezdrátového nabíjení automobilky upřednostňovaly technologii bezdrátového nabíjení s elektromagnetickou indukcí. Mezi reprezentativní značky patří BMW, Daimler a další automobilky. Od té doby se technologie bezdrátového nabíjení s magnetickou rezonancí postupně prosazuje, a to prostřednictvím dodavatelů systémů, jako jsou Qualcomm a WiTricity.
Již v červenci 2014 oznámily společnosti BMW a Daimler (nyní Mercedes-Benz) dohodu o spolupráci na společném vývoji technologie bezdrátového nabíjení pro elektromobily. V roce 2018 začala společnost BMW vyrábět systém bezdrátového nabíjení a udělala jej volitelným zařízením pro plug-in hybridní model řady 5. Jeho jmenovitý nabíjecí výkon je 3,2 kW, účinnost přeměny energie dosahuje 85 % a baterii lze plně nabít za 3,5 hodiny.
V roce 2021 Volvo použije čistě elektrické taxi XC40 k zahájení experimentů s bezdrátovým nabíjením ve Švédsku. Volvo speciálně zřídilo několik testovacích oblastí v městském Göteborgu ve Švédsku. Nabíjecí vozidla stačí zaparkovat na bezdrátových nabíjecích zařízeních zabudovaných do vozovky, aby se automaticky spustil proces nabíjení. Volvo uvedlo, že výkon bezdrátového nabíjení může dosáhnout 40 kW a vozidlo dokáže ujet 100 kilometrů za 30 minut.
V oblasti bezdrátového nabíjení automobilů byla moje země vždy v popředí tohoto odvětví. V roce 2015 postavil Výzkumný ústav elektrické energie v Guangxi společnosti China Southern Power Grid první zkušební dráhu pro bezdrátové nabíjení domácích elektromobilů. V roce 2018 společnost SAIC Roewe uvedla na trh první čistě elektrický model s bezdrátovým nabíjením. Společnost FAW Hongqi v roce 2020 uvedla na trh model Hongqi E-HS9 s podporou technologie bezdrátového nabíjení. V březnu 2023 společnost SAIC Zhiji oficiálně uvedla na trh své první vysoce výkonné inteligentní bezdrátové nabíjecí řešení pro vozidla s výkonem 11 kW.
A Tesla je také jedním z průzkumníků v oblasti bezdrátového nabíjení. V červnu 2023 Tesla investovala 76 milionů amerických dolarů do akvizice společnosti Wiferion a přejmenovala ji na Tesla Engineering Germany GmbH s plánem využít bezdrátové nabíjení za nízkou cenu. Dříve měl generální ředitel Tesly Musk k bezdrátovému nabíjení negativní postoj a kritizoval ho jako „nízkoenergetické a neefektivní“. Nyní jej označuje za slibnou budoucnost.
Technologie bezdrátového nabíjení samozřejmě vyvíjí i mnoho automobilek, jako například Toyota, Honda, Nissan a General Motors.
Přestože mnoho stran provádí dlouhodobý výzkum v oblasti bezdrátového nabíjení, technologie bezdrátového nabíjení automobilů je stále daleko od reality. Klíčovým faktorem omezujícím její rozvoj je výkon. Vezměte si jako příklad Hongqi E-HS9. Technologie bezdrátového nabíjení, kterou je vybaven, má maximální výstupní výkon 10 kW, což je jen o málo více než 7 kW výkonu pomalého nabíjecího systému. Některé modely dokáží dosáhnout systémového nabíjecího výkonu pouze 3,2 kW. Jinými slovy, s takovou účinností nabíjení není žádné pohodlí.
Samozřejmě, pokud se zlepší výkon bezdrátového nabíjení, může to být jiný příběh. Například, jak je uvedeno na začátku článku, výzkumný a vývojový tým dosáhl výstupního výkonu 100 kW, což znamená, že pokud lze takového výstupního výkonu dosáhnout, vozidlo lze teoreticky plně nabít přibližně za hodinu. I když je stále obtížné srovnávat to s supernabíjením, stále se jedná o novou volbu pro doplňování energie.
Z pohledu scénářů použití je největší výhodou technologie bezdrátového nabíjení automobilů snížení manuálních kroků. Ve srovnání s kabelovým nabíjením musí majitelé automobilů provádět řadu operací, jako je parkování, vystupování z auta, zvednutí zařízení, zapojení do zásuvky a nabíjení atd. Pokud čelí hromadám nabíječek třetích stran, musí vyplňovat různé informace, což je poměrně těžkopádný proces.
Scénář bezdrátového nabíjení je velmi jednoduchý. Poté, co řidič zaparkuje vozidlo, zařízení to automaticky detekuje a bezdrátově jej nabije. Po plném nabití se vozidlo ihned rozjede a majitel nemusí provádět žádné další operace. Z hlediska uživatelské zkušenosti to lidem také poskytne pocit luxusu při používání elektromobilů.
Proč bezdrátové nabíjení automobilů přitahuje tolik pozornosti podniků a dodavatelů? Z hlediska rozvoje může být příchod éry bez řidiče také dobou pro velký rozvoj technologie bezdrátového nabíjení. Aby auta skutečně mohla být bez řidiče, potřebují bezdrátové nabíjení, aby se zbavila pout nabíjecích kabelů.
Mnoho dodavatelů nabíjecích systémů je proto velmi optimistických ohledně vyhlídek na rozvoj technologie bezdrátového nabíjení. Německý gigant Siemens předpovídá, že trh s bezdrátovým nabíjením elektromobilů v Evropě a Severní Americe dosáhne do roku 2028 hodnoty 2 miliard USD. Za tímto účelem společnost Siemens již v červnu 2022 investovala 25 milionů USD do získání menšinového podílu ve společnosti WiTricity, dodavateli bezdrátového nabíjení, s cílem podpořit technologický výzkum a vývoj systémů bezdrátového nabíjení.
Společnost Siemens věří, že bezdrátové nabíjení elektromobilů se v budoucnu stane běžnou záležitostí. Kromě toho, že je nabíjení pohodlnější, je bezdrátové nabíjení také jednou z nezbytných podmínek pro realizaci autonomního řízení. Pokud chceme skutečně uvést na trh autonomní vozidla ve velkém měřítku, je technologie bezdrátového nabíjení nezbytná. To je důležitý krok do světa autonomního řízení.
Vyhlídky jsou samozřejmě skvělé, ale realita je nepříjemná. V současné době se metody doplňování energie elektromobilů stávají stále rozmanitějšími a vyhlídky na bezdrátové nabíjení jsou velmi očekávané. Z současného hlediska je však technologie bezdrátového nabíjení automobilů stále ve fázi testování a čelí mnoha problémům, jako jsou vysoké náklady, pomalé nabíjení, nekonzistentní standardy a pomalý postup komercializace.
Problém s účinností nabíjení je jednou z překážek. Například jsme diskutovali o otázce účinnosti u výše zmíněného Hongqi E-HS9. Nízká účinnost bezdrátového nabíjení byla kritizována. V současné době je účinnost bezdrátového nabíjení elektromobilů nižší než u kabelového nabíjení kvůli ztrátám energie během bezdrátového přenosu.
Z hlediska nákladů je třeba bezdrátové nabíjení automobilů dále omezit. Bezdrátové nabíjení má vysoké nároky na infrastrukturu. Nabíjecí komponenty se obvykle pokládají na zem, což s sebou nese úpravy terénu a další problémy. Náklady na výstavbu budou nevyhnutelně vyšší než náklady na běžné nabíjecí sloupy. Navíc v rané fázi propagace technologie bezdrátového nabíjení je průmyslový řetězec nezralý a náklady na související díly budou vysoké, dokonce několikanásobně vyšší než cena domácích nabíjecích sloupů se stejným výkonem.
Například britský autobusový dopravce FirstBus zvažoval využití technologie bezdrátového nabíjení v rámci podpory elektrifikace svého vozového parku. Po inspekci se však zjistilo, že každý dodavatel pozemních nabíjecích panelů uvedl cenu 70 000 liber. Kromě toho jsou vysoké i náklady na výstavbu bezdrátových nabíjecích silnic. Například náklady na výstavbu 1,6kilometrové bezdrátové nabíjecí silnice ve Švédsku činí přibližně 12,5 milionu amerických dolarů.
Bezpečnostní otázky mohou být samozřejmě také jedním z problémů omezujících technologii bezdrátového nabíjení. Z hlediska dopadu na lidské tělo není bezdrátové nabíjení velkým problémem. „Prozatímní nařízení o rádiovém řízení bezdrátových nabíjecích (energetických) zařízení (návrh k připomínkám)“ zveřejněné Ministerstvem průmyslu a informačních technologií uvádí, že spektrum 19–21 kHz a 79–90 kHz je výhradní pro bezdrátové nabíjení automobilů. Relevantní výzkum ukazuje, že pouze tehdy, když nabíjecí výkon přesáhne 20 kW a lidské tělo je v těsném kontaktu s nabíjecí základnou, může to mít určitý dopad na tělo. To však také vyžaduje, aby všechny strany nadále popularizovaly bezpečnost, než si ji spotřebitelé uvědomí.
Bez ohledu na to, jak praktická je technologie bezdrátového nabíjení automobilů a jak pohodlné jsou její scénáře použití, je před ní ještě dlouhá cesta, než bude možné ji komerčně využít ve velkém měřítku. Cesta k bezdrátovému nabíjení automobilů, od laboratoře až po její implementaci do reálného života, je dlouhá a náročná.
Zatímco všechny strany energicky zkoumají technologii bezdrátového nabíjení automobilů, tiše se objevil i koncept „nabíjecích robotů“. Problémy, které by bezdrátové nabíjení mělo vyřešit, představují otázku pohodlí uživatelů, která v budoucnu doplní koncept autonomního řízení. Do Říma však vede více než jedna cesta.
Proto se „nabíjecí roboti“ také začali stávat doplňkem inteligentního procesu nabíjení automobilů. Nedávno spustila nová experimentální základna energetického systému v demonstrační zóně Národního zeleného rozvoje v Pekingu plně automatický robot pro nabíjení autobusů, který dokáže nabíjet elektrické autobusy.
Poté, co elektrobus vjede do nabíjecí stanice, systém vidění zaznamená informace o příjezdu vozidla a systém dispečingu na pozadí okamžitě vydá robotovi úkol k nabíjení. S pomocí systému pro vyhledávání trasy a mechanismu chůze se robot automaticky dostane k nabíjecí stanici a automaticky uchopí nabíjecí pistoli. Pomocí technologie vizuálního polohování identifikuje polohu nabíjecího portu elektromobilu a provádí automatické nabíjení.
Automobilky si samozřejmě také začínají uvědomovat výhody „nabíjecích robotů“. Na autosalonu v Šanghaji v roce 2023 představil Lotus robota pro bleskové nabíjení. Když je potřeba vozidlo nabít, robot může vysunout své mechanické rameno a automaticky vložit nabíjecí pistoli do nabíjecího otvoru vozidla. Po nabití může pistoli také sám vytáhnout, čímž dokončí celý proces od spuštění až po nabíjení vozidla.
Naproti tomu nabíjecí roboti nejenže nabízejí pohodlí bezdrátového nabíjení, ale také dokáží vyřešit problém s omezením výkonu bezdrátového nabíjení. Uživatelé si také mohou užívat potěšení z přebíjení, aniž by museli vystoupit z auta. Nabíjecí roboti samozřejmě také zahrnují náklady a inteligentní aspekty, jako je určování polohy a vyhýbání se překážkám.
Shrnutí: Otázka doplňování energie pro vozidla s novými zdroji energie byla vždy tématem, kterému všechny strany v tomto odvětví přikládají velký význam. V současné době jsou řešením přebíjení a řešením výměny baterií dvě nejběžnější řešení. Teoreticky tato dvě řešení do určité míry postačují k uspokojení potřeb uživatelů v oblasti doplňování energie. Věci se samozřejmě neustále posouvají vpřed. Možná s příchodem éry bez řidiče by bezdrátové nabíjení a nabíjecí roboti mohli otevřít nové příležitosti.
Čas zveřejnění: 13. dubna 2024