Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων έρχεται: Δείτε πώς λειτουργεί

Ετοιμάζεστε να αντικαταστήσετε τον ογκώδη φορτιστή του ηλεκτρικού σας οχήματος με ένα ασύρματο φορτιστικό πλαίσιο; Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων και εταιρείες όπως η WiTricity το κάνουν πραγματικότητα.

Δείτε τι πρέπει να γνωρίζετε. Ένα εθνικό δίκτυο φόρτισης για ηλεκτρικά οχήματα βρίσκεται ακόμα υπό ανάπτυξη, αλλά ορισμένοι κατασκευαστές αυτοκινήτων πειραματίζονται με αυτό που θα μπορούσε να είναι το επόμενο μεγάλο πράγμα: την ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων.

Η Εταιρεία Μηχανικών Αυτοκινήτου (SAE) δημοσίευσε επίσημα πρότυπα το 2020 και οι κατασκευαστές αυτοκινήτων τώρα δοκιμάζουν και δημιουργούν πρωτότυπα διακριτικά.

Ενώ είναι δύσκολο να πούμε με ακρίβεια τι θα είναι διαθέσιμο και πότε, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να βασιστεί σε τεχνολογία της WiTricity, εταιρείας με έδρα τη Μασαχουσέτη, η οποία παραχώρησε άδεια χρήσης της πνευματικής της ιδιοκτησίας στη Wiferon, τον Γερμανό προμηθευτή ασύρματης φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων που εξαγοράστηκε από την Tesla τον Ιούλιο του 2023.

«Όλη η βιομηχανία σκέφτεται, ‘Εντάξει, η Tesla αγόρασε μια εταιρεία ασύρματης φόρτισης. Έρχεται,'” λέει ο Nathan Yang, διευθυντής προϊόντων στην FLO EV Charging. “Και πολλές άλλες εταιρείες δημιουργούν πρωτότυπα – BMW, [η μητρική της Volvo] Geely, Hyundai/Genesis και άλλες.”

Ερευνητικά κέντρα αναζητούν επίσης ασύρματες λύσεις, με μια πρόσφατη σημαντική εξέλιξη να προέρχεται από το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge. Το PCMag είδε από κοντά την τεχνολογία της WiTricity στη συνδιάσκεψη Move America πέρυσι, και αυτό που είδαμε απεικονίζει ένα πιο ευοίωνο μέλλον για τα ηλεκτρικά οχήματα – ένα όπου οι οδηγοί δεν θα χρειάζεται να παλεύουν με ογκώδη και άκαμπτα καλώδια και το τοπίο δεν θα είναι γεμάτο με οπτικά δυσάρεστους σταθμούς φόρτισης.

Τι είναι η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων;

Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων είναι μια νέα τεχνολογία που στοχεύει να αντικαταστήσει τους κοινούς φορτιστές επιπέδου 2 που χρησιμοποιούνται σήμερα για την φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων (EV) σε σπίτια και δημόσιους χώρους.

Δείτε πώς λειτουργεί:

Παραδοσιακή διάταξη έναντι ασύρματης

Σε αντίθεση με τους φορτιστές επιπέδου 2 που απαιτούν την σύνδεση καλωδίου στο αυτοκίνητο, η ασύρματη φόρτιση εξαλείφει την ανάγκη για οποιαδήποτε φυσική σύνδεση.

Πηγή ενέργειας

Το σύστημα συνδέεται σε μια τοπική παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, παρόμοια με ένα τυπικό κουτί τοίχου που βλέπετε σήμερα. Ωστόσο, το κουτί μπορεί να τοποθετηθεί διακριτικά, ακόμη και κρυμμένο μέσα σε γλάστρες.

Φορτιστικό πλαίσιο

Ένας αγωγός συνδέει το κουτί τροφοδοσίας με ένα φορτιστικό πλαίσιο στο έδαφος. Αυτό το πλαίσιο μεταδίδει ενέργεια ασύρματα στο αυτοκίνητο που είναι σταθμευμένο από πάνω του.

Άνεση και αισθητική

Οι οδηγοί απλά σταθμεύουν το αυτοκίνητό τους πάνω από το πλαίσιο για να ξεκινήσει η φόρτιση. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη αλληλεπίδρασης με ογκώδεις σταθμούς και μειώνει την “οπτική ρύπανση” σε σύγκριση με τις παραδοσιακές υποδομές φόρτισης.

Μελλοντικές εφαρμογές

Το όραμα είναι να ενσωματωθούν αυτά τα φορτιστικά πλαίσια σε διάφορες τοποθεσίες, όπως δρόμους, χώρους στάθμευσης, σπίτια και χώρους εργασίας, επιτρέποντας την απρόσκοπτη “φόρτιση snack” καθ’ όλη τη διάρκεια της ημέρας, όπως την περιγράφει ο CEO της WiTricity, Alex Gruzen.

Αυτό θα επέτρεπε ευκαιρίες φόρτισης κατά τη διάρκεια θεωρημάτων, μετακινήσεων ή ακόμα και ενώ είστε σταθμευμένοι στη δουλειά.

Στη διάσκεψη, η WiTricity παρουσίασε ένα μετασκευασμένο Ford Mustang Mach-E, στο οποίο είχε προσθέσει μια τρίτη οθόνη στον πίνακα οργάνων. Ένας οδηγός δοκιμής στάθμευσε πάνω από το φορτιστικό πλαίσιο και πάτησε “έναρξη φόρτισης” σε αυτήν την οθόνη.

Στη συνέχεια, η οθόνη της Ford πίσω από το τιμόνι έδειξε ότι το όχημα φορτιζόταν.

Σε ένα ηλεκτρικό όχημα έτοιμο προς πώληση, αυτή η πρόσθετη οθόνη δοκιμής δεν θα υπήρχε. Αντίθετα, το λογισμικό θα ήταν ενσωματωμένο στις κύριες οθόνες του πίνακα οργάνων του οχήματος.

“Όταν κάνουμε μια ολοκλήρωση με τον κατασκευαστή πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM), θα ενεργοποιούσε αυτόματα την μπροστινή κάμερα και θα σας ενημέρωνε πότε είστε σταθμευμένοι σωστά πάνω στην περιοχή στόχου,” λέει ο Eric Barber, ανώτερος διευθυντής μηχανικής ολοκλήρωσης οχημάτων στην WiTricity.

“Στη συνέχεια, το μόνο που θα κάνετε είναι να βάλετε το όχημα στη θέση στάθμευσης και η φόρτιση θα ξεκινούσε αυτόματα.”

Πώς λειτουργεί

Μαγνητικός Συντονισμός

Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων βασίζεται στον μαγνητικό συντονισμό για τη μεταφορά ενέργειας από το φορτιστικό πλαίσιο στο αυτοκίνητο. Ακολουθεί μια ανάλυση:

Μαγνητικό Πεδίο

Σύμφωνα με το Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), η μεταφορά ενέργειας πραγματοποιείται μέσω ενός μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται μεταξύ δύο “μαγνητικά συνδεδεμένων πηνίων συντονισμού”.

Ασύρματη Μεταφορά Ισχύος (WPT)

Αυτό το μαγνητικό πεδίο διευκολύνει την ασύρματη μεταφορά ισχύος (WPT) μεταξύ του επίγειου πλαίσματος και ενός πηνίου λήψης μέσα στο όχημα.
Δέκτης εντός οχήματος

“Ο δέκτης μπαίνει στο αυτοκίνητο και διοχετεύει ενέργεια συνεχούς ρεύματος απευθείας στην μπαταρία,” εξηγεί η Barzdukas. Εγκαθίσταται πάνω από τον υπάρχον ενσωματωμένο φορτιστή του αυτοκινήτου.

Συμβατότητα ηλεκτρικών οχημάτων

Για να φορτιστεί ασύρματα ένα αυτοκίνητο, απαιτείται η εγκατάσταση αυτού του δέκτη από τον κατασκευαστή. Δυστυχώς, τα υπάρχοντα ηλεκτρικά οχήματα δεν θα είναι συμβατά χωρίς σημαντικές τροποποιήσεις.

Αποδοτικότητα και τοποθέτηση

Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της WiTricity είναι η κατάρριψη της εσφαλμένης αντίληψης ότι η ασύρματη φόρτιση είναι λιγότερο αποδοτική από την ενσύρματη φόρτιση.

“Ο κόσμος λέει, ‘α, αν φορτίζω το τηλέφωνό μου ασύρματα χρειάζεται περισσότερο χρόνο’, αλλά δεν ισχύει εδώ“, λέει η Barzdukas. “Έτσι, εκπαιδεύουμε συνεχώς τους ανθρώπους ότι δεν χρειάζεται να κάνουν συμβιβασμούς όταν επιλέγουν την ασύρματη φόρτιση.”

Ένα άλλο πλεονέκτημα σε σχέση με την ασύρματη φόρτιση κινητού τηλεφώνου: Η τοποθέτηση του οχήματος πάνω στο πλαίσιο δεν χρειάζεται να είναι τόσο ακριβής, καθώς η ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή.

“Η διαφορά με αυτό που έχουμε αναπτύξει εδώ είναι η ελευθερία τοποθέτησης”, λέει η Barzdukas. “Δεν θέλετε να χρειάζεται να παρκάρετε ακριβώς στο σωστό σημείο, και θέλετε έναν φορτιστή στο έδαφος που να λειτουργεί για σπορ αυτοκίνητο, sedan ή SUV.”

Η θέση στάθμευσης δεν αποτέλεσε μέχρι στιγμής πρόβλημα στις δοκιμές της WiTricity. “Έχουμε κάνει εκδηλώσεις όπου 100 άτομα οδηγούν το αυτοκίνητο και πάνω από το 90% το τοποθετούν σωστά στην πρώτη προσπάθεια“, λέει ο Barber.

Ένα Ακριβό Νέο Σύστημα Φόρτισης

Όταν τα προϊόντα ασύρματης φόρτισης φτάσουν στα καταστήματα, είναι πιθανό να αποτελέσουν είδη πολυτελείας (ídi politeléias), τουλάχιστον στην αρχή. “Η τιμή θα μειωθεί με την πάροδο του χρόνου“, λέει η Barzdukas.

“Έχουμε κάνει εκτεταμένη έρευνα καταναλωτών και μας έχουν πει ότι θα πλήρωναν με χαρά χιλιάδες ευρώ για αυτή την άνεση.”

Καθώς οι κατασκευαστές αυτοκινήτων θα πρέπει να ενσωματώσουν τον εξοπλισμό της WiTricity στα οχήματά τους για να υποστηρίξουν την ασύρματη φόρτιση, ο Yang της FLO EV Charging προβλέπει ότι οι αγοραστές ηλεκτρικών οχημάτων θα το επιλέξουν ως προαιρετική αναβάθμιση κατά τη διαμόρφωση των οχημάτων τους, μαζί με άλλες βελτιώσεις όπως λειτουργίες αυτόνομης οδήγησης και μεγαλύτερες μπαταρίες.

Το Μέλλον της Ασύρματης Φόρτισης Ηλεκτρικών Οχημάτων

Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων δοκιμάζεται αυτή τη στιγμή από στόλους εταιρικών οχημάτων, οι οποίοι λειτουργούν ως “πεδίο δοκιμών” πριν την κυκλοφορία της τεχνολογίας σε επιβατικά αυτοκίνητα, αναφέρει η Barzdukas.

Στην CES 2024, η WiTricity ανακοίνωσε το επόμενο βήμα της: ασύρματα πλαίσια φόρτισης για οχήματα χαμηλής ταχύτητας, όπως τα καροτσάκια γκολφ, τα οποία θα κυκλοφορήσουν προς πώληση το καλοκαίρι του 2024.

Η εταιρεία εξερευνά επίσης την ασύρματη φόρτιση οχήματος προς δίκτυο (V2G). “Έχουμε ήδη αρχίσει να τη δοκιμάζουμε με μερικούς παγκόσμιους κατασκευαστές αυτοκινήτων“, λέει ο Pamposh Zutshi, ανώτερος διευθυντής διαχείρισης προϊόντων.

“Ανοίγει μια ολοκαίνουργια ευκαιρία για το δίκτυο και τη δημιουργία αξίας για τον ιδιοκτήτη του αυτοκινήτου.”

Ούτε η Barzdukas ούτε ο Zutshi αποκάλυψαν την πλήρη λίστα των συνεργατών τους για την τεχνολογία V2G ή οποιοδήποτε άλλο προϊόν, εκτός από το να πουν: “Τους έχετε ακούσει.”

“Τα πράγματα χρειάζονται πολύ χρόνο για δοκιμές στη βιομηχανία αυτοκινήτων, αλλά βρισκόμαστε στο τελικό στάδιο όλων αυτών,” λέει η Barzdukas. “Το πρότυπο ήταν μια μεγάλη ανοιχτή πόρτα, και τώρα που έχουμε φτάσει στο επίπεδο ωριμότητας όπου οι άνθρωποι μπορούν να δουν ότι φορτίζει και λειτουργεί, τα πάντα δείχνουν ανοδικά.”

πηγή: https://www.pcmag.com/