Sự phát triển của xe năng lượng mới đang diễn ra mạnh mẽ, và vấn đề bổ sung năng lượng cũng đã trở thành một trong những vấn đề được ngành công nghiệp quan tâm hàng đầu. Trong khi mọi người đang tranh luận về lợi ích của việc sạc quá mức và thay pin, liệu có "Kế hoạch C" nào cho việc sạc xe năng lượng mới không?
Có lẽ chịu ảnh hưởng từ sạc không dây trên điện thoại thông minh, sạc không dây cho ô tô cũng đã trở thành một trong những công nghệ mà các kỹ sư đã vượt qua. Theo báo cáo của giới truyền thông, cách đây không lâu, công nghệ sạc không dây trên ô tô đã đạt được những đột phá trong nghiên cứu. Một nhóm nghiên cứu và phát triển tuyên bố rằng đế sạc không dây có thể truyền tải điện năng đến xe với công suất đầu ra 100kW, giúp tăng 50% dung lượng pin trong vòng 20 phút.
Tất nhiên, công nghệ sạc không dây trên ô tô không phải là một công nghệ mới. Với sự phát triển của xe năng lượng mới, nhiều thế lực đã nghiên cứu công nghệ sạc không dây trong một thời gian dài, bao gồm BBA, Volvo và nhiều hãng xe nội địa khác.
Nhìn chung, công nghệ sạc không dây trên ô tô vẫn đang trong giai đoạn đầu, và nhiều chính quyền địa phương cũng đang tận dụng cơ hội này để khám phá những tiềm năng to lớn hơn cho giao thông vận tải trong tương lai. Tuy nhiên, do các yếu tố như chi phí, điện năng và cơ sở hạ tầng, công nghệ sạc không dây trên ô tô đã được thương mại hóa trên quy mô lớn. Vẫn còn nhiều khó khăn cần được khắc phục. Câu chuyện mới về sạc không dây trên ô tô vẫn chưa dễ dàng để kể.
Như chúng ta đã biết, sạc không dây không còn là điều mới mẻ trong ngành công nghiệp điện thoại di động. Sạc không dây cho ô tô chưa phổ biến như sạc cho điện thoại di động, nhưng nó đã thu hút được nhiều công ty quan tâm đến công nghệ này.
Nhìn chung, có bốn phương pháp sạc không dây phổ biến: cảm ứng điện từ, cộng hưởng từ trường, ghép nối điện trường và sóng vô tuyến. Trong đó, điện thoại di động và xe điện chủ yếu sử dụng cảm ứng điện từ và cộng hưởng từ trường.
Trong đó, sạc không dây cảm ứng điện từ sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ của điện từ và từ trường để tạo ra điện. Hiệu suất sạc cao, nhưng khoảng cách sạc hiệu quả ngắn và yêu cầu về vị trí sạc cũng khắt khe. Ngược lại, sạc không dây cộng hưởng từ có yêu cầu về vị trí thấp hơn và khoảng cách sạc dài hơn, có thể hỗ trợ từ vài cm đến vài mét, nhưng hiệu suất sạc thấp hơn một chút so với sạc không dây cộng hưởng từ.
Do đó, trong giai đoạn đầu khám phá công nghệ sạc không dây, các hãng xe hơi đã ưu tiên công nghệ sạc không dây cảm ứng điện từ. Các công ty tiêu biểu bao gồm BMW, Daimler và các hãng xe khác. Kể từ đó, công nghệ sạc không dây cộng hưởng từ đã dần được thúc đẩy, đại diện bởi các nhà cung cấp hệ thống như Qualcomm và WiTricity.
Ngay từ tháng 7 năm 2014, BMW và Daimler (nay là Mercedes-Benz) đã công bố thỏa thuận hợp tác phát triển công nghệ sạc không dây cho xe điện. Năm 2018, BMW bắt đầu sản xuất hệ thống sạc không dây và đưa nó trở thành thiết bị tùy chọn cho dòng xe hybrid cắm sạc 5 Series. Công suất sạc định mức của hệ thống là 3,2kW, hiệu suất chuyển đổi năng lượng đạt 85% và có thể sạc đầy trong 3,5 giờ.
Năm 2021, Volvo sẽ sử dụng xe taxi điện thuần túy XC40 để bắt đầu thử nghiệm sạc không dây tại Thụy Điển. Volvo đã thiết lập nhiều khu vực thử nghiệm đặc biệt tại thành phố Gothenburg, Thụy Điển. Xe sạc chỉ cần đỗ trên các thiết bị sạc không dây được tích hợp trên đường là chức năng sạc sẽ tự động được kích hoạt. Volvo cho biết công suất sạc không dây của xe có thể đạt tới 40kW và có thể di chuyển 100 km trong 30 phút.
Trong lĩnh vực sạc không dây cho ô tô, Trung Quốc luôn đi đầu trong ngành. Năm 2015, Viện Nghiên cứu Điện lực Quảng Tây thuộc Tổng công ty Điện lực miền Nam Trung Quốc đã xây dựng làn đường thử nghiệm sạc không dây cho xe điện nội địa đầu tiên. Năm 2018, SAIC Roewe ra mắt mẫu xe điện thuần túy đầu tiên được trang bị sạc không dây. FAW Hongqi ra mắt Hongqi E-HS9 hỗ trợ công nghệ sạc không dây vào năm 2020. Tháng 3 năm 2023, SAIC Zhiji chính thức ra mắt giải pháp sạc không dây thông minh cho xe công suất lớn 11kW đầu tiên.
Tesla cũng là một trong những nhà tiên phong trong lĩnh vực sạc không dây. Vào tháng 6 năm 2023, Tesla đã chi 76 triệu đô la Mỹ để mua lại Wiferion và đổi tên thành Tesla Engineering Germany GmbH, dự định tận dụng công nghệ sạc không dây với chi phí thấp. Trước đây, CEO Tesla, Musk, từng có thái độ tiêu cực đối với sạc không dây và chỉ trích nó là "tiêu thụ ít năng lượng và kém hiệu quả". Giờ đây, ông gọi đó là một tương lai đầy hứa hẹn.
Tất nhiên, nhiều công ty ô tô như Toyota, Honda, Nissan và General Motors cũng đang phát triển công nghệ sạc không dây.
Mặc dù nhiều bên đã có những nghiên cứu dài hạn trong lĩnh vực sạc không dây, công nghệ sạc không dây cho ô tô vẫn còn rất xa vời. Yếu tố then chốt hạn chế sự phát triển của nó chính là công suất. Lấy Hongqi E-HS9 làm ví dụ. Công nghệ sạc không dây được trang bị trên xe có công suất đầu ra tối đa là 10kW, chỉ cao hơn một chút so với công suất 7kW của bộ sạc chậm. Một số mẫu xe chỉ có thể đạt công suất sạc hệ thống là 3,2kW. Nói cách khác, hiệu suất sạc như vậy hoàn toàn không mang lại sự tiện lợi.
Tất nhiên, nếu công suất sạc không dây được cải thiện, mọi chuyện có thể sẽ khác. Ví dụ, như đã đề cập ở đầu bài viết, một nhóm nghiên cứu và phát triển đã đạt được công suất đầu ra 100kW, nghĩa là nếu đạt được công suất đầu ra như vậy, về mặt lý thuyết, xe có thể được sạc đầy trong khoảng một giờ. Mặc dù vẫn khó so sánh với công nghệ siêu sạc, nhưng đây vẫn là một lựa chọn mới để bổ sung năng lượng.
Xét về mặt tình huống sử dụng, ưu điểm lớn nhất của công nghệ sạc không dây cho ô tô là giảm thiểu các bước thủ công. So với sạc có dây, chủ xe cần thực hiện một loạt thao tác như đỗ xe, xuống xe, nhặt súng, cắm sạc, v.v. Khi phải đối mặt với các đơn vị sạc bên thứ ba, họ phải điền nhiều thông tin khác nhau, đây là một quá trình tương đối phức tạp.
Kịch bản sạc không dây rất đơn giản. Sau khi tài xế đỗ xe, thiết bị sẽ tự động cảm biến và sạc không dây. Sau khi xe được sạc đầy, xe sẽ tự động lái đi, chủ xe không cần thực hiện thêm bất kỳ thao tác nào. Từ góc độ trải nghiệm người dùng, nó cũng sẽ mang lại cảm giác sang trọng khi sử dụng xe điện.
Tại sao sạc không dây trên ô tô lại thu hút sự chú ý lớn từ các doanh nghiệp và nhà cung cấp? Xét về mặt phát triển, sự xuất hiện của kỷ nguyên xe tự lái cũng có thể là thời điểm công nghệ sạc không dây phát triển vượt bậc. Để xe hơi thực sự không cần người lái, chúng cần sạc không dây để thoát khỏi sự ràng buộc của dây sạc.
Do đó, nhiều nhà cung cấp sạc rất lạc quan về triển vọng phát triển của công nghệ sạc không dây. Tập đoàn Siemens của Đức dự đoán thị trường sạc không dây cho xe điện tại châu Âu và Bắc Mỹ sẽ đạt 2 tỷ đô la Mỹ vào năm 2028. Để đạt được mục tiêu này, ngay từ tháng 6 năm 2022, Siemens đã đầu tư 25 triệu đô la Mỹ để mua cổ phần thiểu số tại nhà cung cấp sạc không dây WiTricity nhằm thúc đẩy nghiên cứu và phát triển công nghệ hệ thống sạc không dây.
Siemens tin rằng sạc không dây cho xe điện sẽ trở nên phổ biến trong tương lai. Ngoài việc giúp việc sạc pin trở nên thuận tiện hơn, sạc không dây còn là một trong những điều kiện cần thiết để hiện thực hóa xe tự lái. Nếu chúng ta thực sự muốn triển khai xe tự lái trên quy mô lớn, công nghệ sạc không dây là điều không thể thiếu. Đây là một bước tiến quan trọng vào thế giới xe tự lái.
Tất nhiên, triển vọng rất tốt, nhưng thực tế lại rất khó lường. Hiện nay, các phương pháp nạp năng lượng cho xe điện ngày càng đa dạng, và triển vọng sạc không dây đang được kỳ vọng rất cao. Tuy nhiên, xét trên góc độ hiện tại, công nghệ sạc không dây cho ô tô vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và gặp phải nhiều vấn đề như chi phí cao, sạc chậm, tiêu chuẩn không nhất quán và tiến độ thương mại hóa chậm.
Vấn đề hiệu suất sạc là một trong những trở ngại. Ví dụ, chúng tôi đã thảo luận về vấn đề hiệu suất của mẫu xe Hongqi E-HS9 nói trên. Hiệu suất thấp của sạc không dây đã bị chỉ trích. Hiện nay, hiệu suất sạc không dây của xe điện thấp hơn sạc có dây do hao hụt năng lượng trong quá trình truyền dẫn không dây.
Xét về chi phí, sạc không dây trên xe hơi cần được giảm hơn nữa. Sạc không dây có yêu cầu cao về cơ sở hạ tầng. Các bộ phận sạc thường được đặt trên mặt đất, đòi hỏi phải cải tạo mặt đất và các vấn đề khác. Chi phí xây dựng chắc chắn sẽ cao hơn chi phí của các cột sạc thông thường. Ngoài ra, trong giai đoạn đầu phát triển công nghệ sạc không dây, chuỗi công nghiệp còn non trẻ, chi phí cho các bộ phận liên quan sẽ cao, thậm chí gấp nhiều lần giá của các cột sạc AC gia dụng có cùng công suất.
Ví dụ, hãng xe buýt FirstBus của Anh đã cân nhắc sử dụng công nghệ sạc không dây trong quá trình thúc đẩy điện khí hóa đội xe của mình. Tuy nhiên, sau khi kiểm tra, người ta phát hiện ra rằng mỗi nhà cung cấp tấm sạc mặt đất báo giá 70.000 bảng Anh. Ngoài ra, chi phí xây dựng đường sạc không dây cũng rất cao. Ví dụ, chi phí xây dựng một đường sạc không dây dài 1,6 km ở Thụy Điển là khoảng 12,5 triệu đô la Mỹ.
Tất nhiên, vấn đề an toàn cũng có thể là một trong những rào cản đối với công nghệ sạc không dây. Xét về tác động của nó đối với cơ thể con người, sạc không dây không phải là vấn đề lớn. "Quy định tạm thời về Quản lý Vô tuyến của Thiết bị Sạc Không dây (Truyền điện) (Dự thảo xin ý kiến)" do Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin ban hành nêu rõ phổ tần 19-21kHz và 79-90kHz là dành riêng cho xe sạc không dây. Các nghiên cứu liên quan cho thấy chỉ khi công suất sạc vượt quá 20kW và cơ thể người tiếp xúc gần với đế sạc, nó mới có thể gây ra những tác động nhất định. Tuy nhiên, điều này cũng đòi hỏi tất cả các bên phải tiếp tục phổ biến về an toàn trước khi người tiêu dùng có thể nhận thức được.
Dù công nghệ sạc không dây cho ô tô có thực tiễn và tiện lợi đến đâu, vẫn còn một chặng đường dài phía trước trước khi nó có thể được thương mại hóa trên quy mô lớn. Từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế, con đường đến với sạc không dây cho ô tô vẫn còn dài và gian nan.
Trong khi tất cả các bên đang ráo riết khai thác công nghệ sạc không dây cho ô tô, khái niệm "robot sạc" cũng đã âm thầm xuất hiện. Những vấn đề nan giải cần giải quyết bằng sạc không dây nằm ở sự tiện lợi khi sạc của người dùng, điều này sẽ bổ sung cho khái niệm xe tự lái trong tương lai. Nhưng thành Rome không chỉ có một con đường.
Do đó, "robot sạc" cũng bắt đầu trở thành một phần bổ sung cho quá trình sạc thông minh của ô tô. Cách đây không lâu, cơ sở thử nghiệm hệ thống điện mới của Khu trình diễn phát triển xanh quốc gia thuộc Sở Xây dựng Bắc Kinh đã ra mắt robot sạc xe buýt hoàn toàn tự động, có thể sạc xe buýt điện.
Sau khi xe buýt điện vào trạm sạc, hệ thống thị giác sẽ ghi lại thông tin xe đến, và hệ thống điều phối nền tảng sẽ ngay lập tức đưa ra nhiệm vụ sạc cho robot. Với sự hỗ trợ của hệ thống tìm đường và cơ chế di chuyển, robot tự động lái đến trạm sạc và tự động cầm súng sạc. Sử dụng công nghệ định vị thị giác, robot xác định vị trí cổng sạc của xe điện và thực hiện các thao tác sạc tự động.
Tất nhiên, các hãng xe hơi cũng bắt đầu nhận thấy lợi ích của "robot sạc". Tại Triển lãm Ô tô Thượng Hải 2023, Lotus đã ra mắt robot sạc nhanh. Khi xe cần sạc, robot có thể duỗi cánh tay cơ khí và tự động đưa súng sạc vào lỗ sạc của xe. Sau khi sạc, nó cũng có thể tự động rút súng ra, hoàn thành toàn bộ quá trình từ lúc bắt đầu đến khi sạc xong xe.
Ngược lại, robot sạc không chỉ có tính năng sạc không dây tiện lợi mà còn giải quyết được vấn đề hạn chế về công suất. Người dùng cũng có thể tận hưởng cảm giác sạc đầy pin mà không cần phải ra khỏi xe. Tất nhiên, robot sạc cũng sẽ liên quan đến chi phí và các vấn đề thông minh như định vị và tránh chướng ngại vật.
Tóm tắt: Vấn đề bổ sung năng lượng cho xe năng lượng mới luôn là vấn đề được tất cả các bên trong ngành công nghiệp quan tâm. Hiện nay, giải pháp sạc quá mức và giải pháp thay thế pin là hai giải pháp phổ biến nhất. Về mặt lý thuyết, hai giải pháp này đủ để đáp ứng nhu cầu bổ sung năng lượng của người dùng ở một mức độ nhất định. Tất nhiên, mọi thứ luôn tiến triển. Có lẽ với sự ra đời của kỷ nguyên xe tự lái, sạc không dây và robot sạc có thể mở ra những cơ hội mới.
Thời gian đăng: 13-04-2024