De ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen is in volle gang en ook de kwestie van energieaanvulling is een van de onderwerpen geworden waar de industrie volop aandacht aan besteedt. Terwijl iedereen de voordelen van overladen en het wisselen van batterijen bespreekt, is er een "Plan C" voor het opladen van nieuwe energievoertuigen?
Misschien wel beïnvloed door het draadloos opladen van smartphones, is ook het draadloos opladen van auto's een van de technologieën geworden die ingenieurs hebben overwonnen. Volgens mediaberichten heeft de technologie voor draadloos opladen in auto's nog niet zo lang geleden baanbrekend onderzoek ondergaan. Een onderzoeks- en ontwikkelingsteam beweerde dat de draadloze oplaadpad een uitgangsvermogen van 100 kW naar de auto kan sturen, wat de batterijlading binnen 20 minuten met 50% kan verhogen.
Natuurlijk is de technologie voor draadloos opladen in auto's geen nieuwe technologie. Met de opkomst van nieuwe energievoertuigen onderzoeken verschillende partijen al lange tijd draadloos opladen, waaronder BBA, Volvo en diverse lokale autofabrikanten.
Over het algemeen staat de technologie voor draadloos opladen in auto's nog in de kinderschoenen en veel lokale overheden grijpen deze kans aan om de mogelijkheden voor toekomstig transport te verkennen. Door factoren zoals kosten, energie en infrastructuur is de technologie voor draadloos opladen in auto's echter al op grote schaal gecommercialiseerd. Er zijn echter nog veel obstakels die overwonnen moeten worden. Het is nog niet eenvoudig om een nieuw verhaal over draadloos opladen in auto's te vertellen.
Zoals we allemaal weten, is draadloos opladen niets nieuws in de mobiele telefoonindustrie. Draadloos opladen voor auto's is niet zo populair als opladen voor mobiele telefoons, maar het heeft al veel bedrijven aangetrokken om deze technologie te omarmen.
Globaal zijn er vier gangbare draadloze oplaadmethoden: elektromagnetische inductie, magnetische veldresonantie, elektrische veldkoppeling en radiogolven. Mobiele telefoons en elektrische voertuigen maken voornamelijk gebruik van elektromagnetische inductie en magnetische veldresonantie.
Elektromagnetische inductie draadloos opladen maakt gebruik van het elektromagnetische inductieprincipe van elektromagnetisme en magnetisme om elektriciteit op te wekken. Het heeft een hoge laadefficiëntie, maar de effectieve laadafstand is kort en de eisen aan de laadlocatie zijn eveneens streng. Relatief gezien heeft draadloos opladen met magnetische resonantie lagere locatievereisten en een langere laadafstand, die enkele centimeters tot enkele meters kan bedragen, maar de laadefficiëntie is iets lager dan die van de eerste.
Daarom gaven autofabrikanten in de beginfase van de ontwikkeling van draadloze oplaadtechnologie de voorkeur aan elektromagnetische inductietechnologie voor draadloos opladen. Representatieve bedrijven zijn onder andere BMW, Daimler en andere autofabrikanten. Sindsdien is de technologie voor draadloos opladen met magnetische resonantie geleidelijk aan gepromoot, vertegenwoordigd door systeemleveranciers zoals Qualcomm en WiTricity.
Al in juli 2014 kondigden BMW en Daimler (nu Mercedes-Benz) een samenwerkingsovereenkomst aan om gezamenlijk draadloze laadtechnologie voor elektrische voertuigen te ontwikkelen. In 2018 begon BMW met de productie van een draadloos laadsysteem en maakte dit een optioneel apparaat voor de plug-in hybride 5-serie. Het nominale laadvermogen bedraagt 3,2 kW, de energieomzettingsefficiëntie bedraagt 85% en de auto kan in 3,5 uur volledig worden opgeladen.
In 2021 zal Volvo de volledig elektrische taxi XC40 gebruiken om experimenten met draadloos opladen in Zweden te starten. Volvo heeft hiervoor meerdere testgebieden ingericht in het Zweedse Göteborg. Voertuigen die opladen, hoeven alleen maar te parkeren op de in de weg ingebouwde draadloze laadpunten om de laadfunctie automatisch te starten. Volvo gaf aan dat het draadloze laadvermogen 40 kW kan bereiken en dat de auto 100 kilometer in 30 minuten kan afleggen.
Op het gebied van draadloos opladen in auto's loopt mijn land altijd voorop. In 2015 bouwde het Guangxi Electric Power Research Institute van China Southern Power Grid de eerste teststraat voor draadloos opladen in elektrische voertuigen. In 2018 lanceerde SAIC Roewe het eerste volledig elektrische model met draadloos opladen. FAW Hongqi lanceerde in 2020 de Hongqi E-HS9, die draadloze oplaadtechnologie ondersteunt. In maart 2023 lanceerde SAIC Zhiji officieel zijn eerste 11kW krachtige, intelligente, draadloze oplaadoplossing voor voertuigen.
Tesla is ook een van de pioniers op het gebied van draadloos opladen. In juni 2023 investeerde Tesla 76 miljoen dollar in de overname van Wiferion en hernoemde het tot Tesla Engineering Germany GmbH, met als doel draadloos opladen tegen lage kosten mogelijk te maken. Tesla-CEO Musk stond eerder negatief tegenover draadloos opladen en bekritiseerde het als "energiezuinig en inefficiënt". Nu noemt hij het een veelbelovende toekomst.
Uiteraard zijn veel autofabrikanten, zoals Toyota, Honda, Nissan en General Motors, ook bezig met de ontwikkeling van draadloze oplaadtechnologie.
Hoewel veel partijen al lange tijd onderzoek hebben gedaan naar draadloos opladen, is de technologie voor draadloos opladen in de auto nog lang niet werkelijkheid. De belangrijkste beperkende factor voor de ontwikkeling ervan is het vermogen. Neem bijvoorbeeld de Hongqi E-HS9. De draadloze laadtechnologie waarmee deze is uitgerust, heeft een maximaal uitgangsvermogen van 10 kW, wat slechts iets hoger is dan het vermogen van 7 kW van de langzaamlaadpaal. Sommige modellen kunnen slechts een systeemlaadvermogen van 3,2 kW bereiken. Met andere woorden, er is geen enkel voordeel bij een dergelijke laadefficiëntie.
Natuurlijk, als het vermogen van draadloos opladen wordt verbeterd, kan het een ander verhaal worden. Zoals aan het begin van dit artikel vermeld, heeft een onderzoeks- en ontwikkelingsteam bijvoorbeeld een uitgangsvermogen van 100 kW bereikt. Dit betekent dat als een dergelijk uitgangsvermogen kan worden bereikt, de auto theoretisch in ongeveer een uur volledig kan worden opgeladen. Hoewel het nog steeds moeilijk te vergelijken is met superchargen, is het nog steeds een nieuwe optie voor energieaanvulling.
Vanuit het perspectief van gebruiksscenario's is het grootste voordeel van draadloze oplaadtechnologie voor auto's de vermindering van handmatige stappen. Vergeleken met bekabeld opladen moeten autobezitters een reeks handelingen uitvoeren, zoals parkeren, uitstappen, de auto oppakken, de stekker in het stopcontact steken en opladen, enz. Bij laadpalen van derden moeten ze verschillende gegevens invullen, wat een relatief omslachtig proces is.
Het draadloos opladen is heel eenvoudig. Nadat de bestuurder de auto parkeert, detecteert het apparaat dit automatisch en laadt het deze draadloos op. Zodra de auto volledig is opgeladen, rijdt de auto direct weg en hoeft de eigenaar geen verdere handelingen uit te voeren. Vanuit het perspectief van de gebruikerservaring geeft het mensen ook een gevoel van luxe bij het gebruik van elektrische voertuigen.
Waarom trekt draadloos opladen in auto's zoveel aandacht van bedrijven en leveranciers? Vanuit ontwikkelingsperspectief kan de komst van het zelfrijdende tijdperk ook een moment zijn voor een grote ontwikkeling van draadloze oplaadtechnologie. Om auto's echt zelfrijdend te maken, hebben ze draadloos opladen nodig om de beperkingen van laadkabels te doorbreken.
Veel leveranciers van oplaadsystemen zijn daarom zeer optimistisch over de ontwikkelingsvooruitzichten van draadloze oplaadtechnologie. De Duitse gigant Siemens voorspelt dat de markt voor draadloos opladen voor elektrische voertuigen in Europa en Noord-Amerika tegen 2028 een omzet van 2 miljard dollar zal bereiken. Om dit te bereiken, investeerde Siemens al in juni 2022 25 miljoen dollar in de verwerving van een minderheidsbelang in WiTricity, leverancier van draadloos opladen, om technologisch onderzoek en ontwikkeling van draadloze oplaadsystemen te bevorderen.
Siemens gelooft dat draadloos opladen van elektrische voertuigen in de toekomst mainstream zal worden. Naast het gemak van het opladen, is draadloos opladen ook een van de noodzakelijke voorwaarden voor de realisatie van autonoom rijden. Willen we zelfrijdende auto's echt op grote schaal lanceren, dan is draadloze laadtechnologie onmisbaar. Dit is een belangrijke stap in de wereld van autonoom rijden.
De vooruitzichten zijn natuurlijk veelbelovend, maar de realiteit is somber. Momenteel worden de methoden voor het opladen van energie in elektrische voertuigen steeds diverser en wordt er met spanning uitgekeken naar draadloos opladen. Vanuit het huidige perspectief bevindt de technologie voor draadloos opladen in de auto-industrie zich echter nog in de testfase en kampt met veel problemen, zoals hoge kosten, traag opladen, inconsistente standaarden en een trage commercialisering.
Het probleem van de laadefficiëntie is een van de obstakels. We hebben het bijvoorbeeld besproken in de eerder genoemde Hongqi E-HS9. De lage efficiëntie van draadloos opladen is bekritiseerd. Momenteel is de efficiëntie van draadloos opladen van elektrische voertuigen lager dan die van bedraad opladen vanwege energieverlies tijdens de draadloze transmissie.
Vanuit kostenoogpunt moet het draadloos opladen van auto's verder worden teruggebracht. Draadloos opladen stelt hoge eisen aan de infrastructuur. Laadcomponenten worden doorgaans op de grond gelegd, wat grondaanpassingen en andere problemen met zich meebrengt. De bouwkosten zullen onvermijdelijk hoger zijn dan die van gewone laadpalen. Bovendien is de industriële keten in de beginfase van de promotie van draadloze laadtechnologie nog onvolwassen en zullen de kosten van bijbehorende onderdelen hoog zijn, zelfs enkele malen hoger dan de prijs van AC-laadpalen voor huishoudelijk gebruik met hetzelfde vermogen.
Zo heeft de Britse busmaatschappij FirstBus overwogen om draadloze laadtechnologie te gebruiken in het kader van de elektrificatie van haar vloot. Na inspectie bleek echter dat elke leverancier van laadpanelen op de grond 70.000 pond (ongeveer 31.000 euro) vroeg. Bovendien zijn de aanlegkosten van wegen met draadloos opladen hoog. Zo bedragen de kosten voor de aanleg van een 1,6 kilometer lange weg met draadloos opladen in Zweden ongeveer 12,5 miljoen dollar.
Veiligheid kan natuurlijk ook een van de factoren zijn die de technologie voor draadloos opladen beperkt. Vanuit het perspectief van de impact op het menselijk lichaam is draadloos opladen geen groot probleem. De "Tijdelijke Regeling voor het radiobeheer van draadloze oplaadapparatuur (stroomtransmissie) (ontwerp voor commentaar)" van het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie stelt dat het spectrum van 19-21 kHz en 79-90 kHz exclusief is voor draadloos opladen in auto's. Relevant onderzoek toont aan dat alleen wanneer het laadvermogen hoger is dan 20 kW en het menselijk lichaam in nauw contact staat met de laadbasis, dit een zekere impact op het lichaam kan hebben. Dit vereist echter ook dat alle partijen veiligheid blijven populariseren voordat consumenten het kunnen herkennen.
Hoe praktisch de technologie voor draadloos opladen in auto's ook is en hoe handig de gebruiksscenario's ook zijn, er is nog een lange weg te gaan voordat deze op grote schaal kan worden gecommercialiseerd. Van laboratoriumtests tot de implementatie ervan in de praktijk: de weg naar draadloos opladen in auto's is lang en moeizaam.
Terwijl alle partijen zich enthousiast inzetten voor de ontwikkeling van draadloze oplaadtechnologie voor auto's, is ook in stilte het concept van "laadrobots" ontstaan. De pijnpunten die door draadloos opladen moeten worden opgelost, zijn het gemak van het opladen voor de gebruiker, wat in de toekomst een aanvulling zal vormen op het concept van zelfrijdende auto's. Maar er is meer dan één weg naar Rome.
Daarom zijn "laadrobots" ook een aanvulling geworden op het intelligente laadproces van auto's. Nog niet zo lang geleden lanceerde de nieuwe experimentele basis voor energiesystemen van de Beijing Sub-Central Construction National Green Development Demonstration Zone een volledig automatische buslaadrobot die elektrische bussen kan opladen.
Zodra de elektrische bus het laadstation binnenrijdt, registreert het camerasysteem de aankomstinformatie van het voertuig en geeft het achtergronddispatchsysteem direct een laadopdracht aan de robot. Met behulp van het padvindsysteem en het loopmechanisme rijdt de robot automatisch naar het laadstation en pakt automatisch het laadpistool. Visuele positioneringstechnologie wordt gebruikt om de locatie van de laadpoort van het elektrische voertuig te identificeren en automatisch te laden.
Natuurlijk beginnen autofabrikanten ook de voordelen van 'laadrobots' in te zien. Op de Shanghai Auto Show van 2023 presenteerde Lotus een flitslaadrobot. Wanneer de auto moet worden opgeladen, kan de robot zijn mechanische arm uitschuiven en het laadpistool automatisch in de laadopening van de auto plaatsen. Na het opladen kan hij het pistool ook zelf uittrekken en zo het hele proces voltooien, van het starten tot het opladen van de auto.
Laadrobots bieden daarentegen niet alleen het gemak van draadloos opladen, maar kunnen ook het probleem van de beperkte stroomvoorziening van draadloos opladen oplossen. Gebruikers kunnen bovendien genieten van het plezier van overladen zonder uit de auto te hoeven stappen. Laadrobots brengen uiteraard ook kosten en intelligente aspecten met zich mee, zoals positionering en het vermijden van obstakels.
Samenvatting: Het aanvullen van energie voor voertuigen met nieuwe energie is altijd een onderwerp geweest waar alle partijen in de sector veel belang aan hechten. Momenteel zijn de overlaadoplossing en de batterijvervangingsoplossing de twee meest gangbare oplossingen. Theoretisch gezien zijn deze twee oplossingen voldoende om tot op zekere hoogte te voldoen aan de energiebehoefte van gebruikers. Natuurlijk zijn er altijd ontwikkelingen. Wellicht bieden de komst van het zelfrijdende tijdperk nieuwe mogelijkheden voor draadloos opladen en oplaadrobots.
Plaatsingstijd: 13-04-2024