كيف يعمل الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية
نشرت: 2022-11-04
لقد اعتدنا جميعًا على شحن الهواتف الذكية لاسلكيًا الآن ، ولكن ماذا لو كان بإمكانك شحن سيارة كهربائية بنفس الطريقة؟ يتم تطوير التكنولوجيا حاليًا - قريبًا جدًا ، كل ما قد تحتاج إلى القيام به لشحن سيارة Tesla الخاصة بك هو إيقافها.
كيف يعمل شحن السيارة الكهربائية لاسلكيًا
يعمل الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية بطريقة مشابهة لطريقة شحن الهواتف الذكية - عبر الحث المغناطيسي. يعمل الشحن التعريفي عن طريق إنشاء مجال كهرومغناطيسي في منطقة واحدة ، عادةً عن طريق ملف معدني مشحون ، والذي يخلق تيارًا في منطقة أخرى قريبة بما يكفي للتأثر بهذا المجال. نظرًا لأن المجال الكهرومغناطيسي يخلق التيار ، فلا يلزم وجود سلك لنقل الطاقة.
في الهواتف الذكية ، تتم العملية عبر مغناطيس أو وسادات يجب أن يظل الهاتف على اتصال بها. في السيارات الكهربائية ، يتم استخدام نفس المفهوم الأساسي على نطاق أوسع مع المزيد من الطاقة التي تتيح مساحة أكبر بين لوحة الشحن والسيارة. توجد وسادة شحن حثي على الأرض ، والسيارة متوقفة فوقها. تخبر الكاميرات الموجودة داخل السيارة السائق عندما يتم وضعها بشكل صحيح فوق لوحة الشحن.
بمجرد إيقاف السيارة فوق الوسادة ، تولد الوسادة الأرضية والوسادة المتصلة بالمركبة الكهربائية تيارًا. يتم شحن الوسادة الأرضية بالطاقة من الشبكة ، مما يؤدي إلى إنشاء مجال كهرومغناطيسي. يتردد صدى لوحة الشحن الموجودة على الجانب السفلي من السيارة عند نفس التردد المغناطيسي مثل الوسادة الموجودة على الأرض ، ويتم إنشاء تيار لشحن بطارية السيارة. على عكس شحن الهاتف الذكي الذي يتطلب محاذاة المغناطيسات ولمسها بدقة ، فإن الشحن الاستقرائي EV له مساحة أكبر - يمكن أن تكون فجوة الهواء بوصات بدلاً من ملليمترات.
عندما يكون شحن الهواتف الذكية لاسلكيًا فعالاً بنسبة 80٪ تقريبًا مع نقل الطاقة ، فإن الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية يدعي أنه أفضل بكثير. تحدث مات فيريل Tech YouTuber في أحد مقاطع الفيديو الخاصة به مع شركة تصنع تقنية شحن EV لاسلكية تسمى WiTricity. يدعي الرئيس التنفيذي للشركة أن معدات الشحن اللاسلكي الخاصة بها فعالة بنسبة 99 ٪. سيكون ذلك مثل التوصيل في محطة شحن أو في المنزل.
هذا مثير للدهشة لأننا نتوقع خسارة في الكفاءة بسبب الشحن لاسلكيًا بدلاً من التوصيل. ولكن يبدو أن البيانات الأخرى تدعم هذا المستوى من كفاءة الشحن. تعاون مركز مسرع التكنولوجيا الخضراء التابع لمعهد روتشستر للتكنولوجيا مع شركة الشحن اللاسلكي HEVO لإجراء دراسة حيث كان الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية فعالاً بنسبة 95٪ في الأجهزة النموذجية. تم إجراء شحن لاسلكي حتى 120 كيلو وات بكفاءة 97٪ في عام 2018 في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة (ORNL).
هذا لا يعني أننا سنقوم جميعًا بشحن Teslas لاسلكيًا غدًا ؛ لا تزال التقنية في مرحلة الاختبار إلى حد كبير. لكن WiTricity قامت بالفعل بتعديل طرز EV متعددة بتقنيتها التي تعمل بشكل جيد. العديد من البلدان الأخرى تختبرها أيضًا وتعمل من أجل إيجاد حل شامل للسوق. إذا تم تحسينها بما يكفي ليتم طرحها للتبني الشامل ، فستكون مجموعات الشحن اللاسلكي للنماذج الحالية متاحة على نطاق واسع ، وستكون للمركبات الكهربائية الجديدة قدرة شحن لاسلكية مدمجة.
قد يسمح ذلك ، كما تحدث فيريل في مقطع الفيديو الخاص به ، بمزيد من الاستقلالية للسيارات ذاتية القيادة والوقوف الذاتي. إذا تمكنوا من شحن أنفسهم عبر منصات مدمجة في أماكن وقوف السيارات أو الطرق ، فلن يحتاجوا حقًا إلى أي تفاعل بشري لإكمال مهامهم على مدار اليوم. في نهاية المطاف ، يمكن لمركبات أسطول الميل الأخير ، على سبيل المثال ، الشحن عن طريق الوقوف أو القيادة فوق منصات الشحن اللاسلكي ولا تحتاج إلى توصيلها طوال اليوم ، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من التحسينات في تقنية القيادة المستقلة قبل أن يكون هذا قريبًا من الواقع.
بالإضافة إلى ذلك ، تعمل جامعة كورنيل بالفعل على منصات الشحن اللاسلكي التي يمكن زراعتها في الطريق وتشغيل سيارتك أثناء القيادة. تقوم جامعة دريكسيل أيضًا بتطوير تقنية الشحن اللاسلكي التي يمكن بناؤها في الطرق وتكون أكثر قدرة على تحمل الاختلالات بين منصات الشحن.
تكلفة بناء هذا النوع من التكنولوجيا في الطرق على نطاق واسع لا يزال يتعين رؤيته ويمكن أن يعيق طريق طرق الشحن اللاسلكي التي تصبح سائدة إذا كانت باهظة. لا تتمتع الولايات المتحدة بسجل رائع عندما يتعلق الأمر بصيانة الطرق والجسور الحالية لدينا ، ولكن مع موافقة الكونجرس مؤخرًا على مشروع قانون كبير للبنية التحتية ، نأمل أن نرى هذا الاتجاه يتحسن.
تحديات الشحن اللاسلكي للمركبات الكهربائية
إحدى العقبات الكبيرة أمام الشحن اللاسلكي في السوق الشامل هي النفقات. في وقت كتابة هذا التقرير ، تقول WiTricity إن إحدى محطات الشحن اللاسلكي الخاصة بها تكلف حوالي 700 دولار. لكن حساب التكلفة الحقيقية أمر صعب في هذه المرحلة لأن التكنولوجيا جديدة جدًا. يعتمد ذلك على ما إذا كنت تتحدث عن تعديل سيارة واحدة أو تجهيز أسطول كامل. سيكلف أيضًا إضافة العديد من الوسادات إلى حافلة كهربائية كبيرة أكثر من تركيب سيارة سيدان عادية مزودة بشحن لاسلكي - تصل إلى الآلاف ، وفقًا لـ The Eco Experts. خلاصة القول هي أنه في وقت كتابة هذا التقرير ، ستكلف تقنية الشحن اللاسلكي أكثر بكثير من تكلفة محطة شحن سلكية لتثبيتها للاستخدام الشخصي.
مع تحسن التكنولوجيا والتحرك نحو تبني السوق على نطاق أوسع ، نأمل أن ينخفض هذا السعر. في الوقت الحالي ، على الرغم من ذلك ، لا يزال الأمر أكثر تكلفة من كونه حلاً عمليًا للعديد من سائقي المركبات الكهربائية. إضافة إلى ذلك ، لا يوجد الكثير من البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية اللاسلكية حاليًا.
سرعة الشحن هي عقبة أخرى. عندما بدأت هذه التقنية في الظهور لأول مرة قبل بضع سنوات ، نقلت الطاقة فقط عند حوالي 3.5 كيلو واط ، وفقًا لتقارير Green Car. في وقت كتابة هذا التقرير ، زادت هذه السرعة إلى 11 كيلو واط ، وهو ما يكفي لإضافة حوالي 34 ميلاً من الطاقة إلى البطارية لكل ساعة شحن. هذا سريع بشكل لائق ، خاصة إذا كنت ستوقف سيارتك لفترة من الوقت ، لكنه بعيد كل البعد عن متوسط محطة الشحن السريع DC (DCFC).
ستحتاج أيضًا إلى معالجة بعض تحديات السلامة ، مثل ما سيحدث إذا لامس شيء معدني لوحة الشحن أثناء نشاطها. نظرًا لأن تيارًا كهربائيًا يمر عبر الوسادة ، فإن الجسم المعدني سوف يسخن ويمكن أن ينتهي به الأمر إلى نشوب حريق.
ولمعالجة ذلك ، يقوم المصنعون ببناء الخزائن الفاشلة. في فيديو Ferrell ، أوضح الرئيس التنفيذي لشركة WiTricity أنه إذا تم اكتشاف جسم مثل علبة معدنية أو قطة زحفت تحت السيارة لمحاولة الحصول على الدفء ، فسيتم إيقاف تشغيل الشاحن وإرسال إشعار إلى هاتفك. إذا اقترب شخص ما من لوحة الشحن ، فسيتم إيقافها أيضًا. يوضح موقع WiTricity على الويب هذه الاحتياطات بمزيد من التفاصيل.
ما التالي لشحن EV اللاسلكي
قيد التطوير منذ حوالي عام 2007 ، يمكن أن ينتقل الشحن اللاسلكي للمركبة الكهربائية أخيرًا إلى التيار الرئيسي في السنوات القليلة المقبلة. صادقت جمعية مهندسي السيارات (SAE) على معيار لشحن السيارات الكهربائية اللاسلكية في عام 2020 ، مما يشير إلى أنه يمكن طرحه في السوق الشامل. بمجرد أن يختبر المصنعون التكنولوجيا ويطورونها بشكل مناسب ، من المحتمل أن نبدأ في رؤية الشحن اللاسلكي يأتي بشكل قياسي في السيارات الكهربائية.
سوف يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تدرك البنية التحتية هذه الفكرة وتصبح مجموعات التعديل التحديثي للنماذج السابقة في متناول المستهلك العادي. لكنها خطوة في اتجاه مثير للاهتمام.