วิธีการทำงานของการชาร์จ EV แบบไร้สาย
เผยแพร่แล้ว: 2022-11-04
ตอนนี้เราทุกคนเคยชินกับการชาร์จสมาร์ทโฟนแบบไร้สายแล้ว แต่ถ้าคุณสามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้ด้วยวิธีเดียวกันล่ะ เทคโนโลยีกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา — เร็วๆ นี้ สิ่งที่คุณต้องทำเพื่อชาร์จ Tesla ก็คือจอดไว้
การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สายทำงานอย่างไร
การชาร์จ EV แบบไร้สายทำงานในลักษณะเดียวกับการชาร์จของสมาร์ทโฟน — ผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก การชาร์จแบบเหนี่ยวนำทำงานโดยการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในพื้นที่หนึ่ง โดยปกติแล้วจะผ่านขดลวดโลหะที่มีประจุ ซึ่งจะสร้างกระแสในอีกพื้นที่หนึ่งใกล้พอที่จะได้รับผลกระทบจากสนามนั้น เนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างกระแส จึงไม่จำเป็นต้องมีสายไฟในการถ่ายโอนพลังงาน
ในสมาร์ทโฟน กระบวนการทำงานผ่านแม่เหล็กหรือแผ่นรองที่โทรศัพท์ต้องสัมผัส ในรถยนต์ไฟฟ้า แนวคิดพื้นฐานเดียวกันนี้ถูกใช้ในขนาดที่ใหญ่ขึ้นพร้อมกำลังที่มากกว่า ซึ่งช่วยให้มีพื้นที่ว่างระหว่างแผ่นชาร์จกับรถยนต์มากขึ้น แผ่นชาร์จอุปนัยวางอยู่บนพื้น และรถจอดอยู่เหนือมัน กล้องภายในรถจะแจ้งให้คนขับทราบเมื่ออยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเหนือแผ่นชาร์จ
เมื่อรถจอดอยู่เหนือแผ่นรองพื้น แผ่นรองพื้นและแผ่นรองที่ติดอยู่กับ EV จะสร้างกระแสไฟ แผ่นรองกราวด์ถูกชาร์จด้วยพลังงานจากกริด ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แผ่นชาร์จที่ด้านล่างของรถจะสะท้อนที่ความถี่แม่เหล็กเดียวกันกับแผ่นชาร์จบนพื้น และกระแสไฟจะถูกสร้างขึ้นเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของรถ การชาร์จแบบเหนี่ยวนำ EV ต่างจากการชาร์จของสมาร์ทโฟนที่ต้องใช้แม่เหล็กในการจัดตำแหน่งและสัมผัสอย่างแม่นยำ การชาร์จแบบเหนี่ยวนำ EV มีระยะที่มากกว่า — ช่องว่างอากาศสามารถเป็นนิ้วแทนที่จะเป็นมิลลิเมตร
ในกรณีที่การชาร์จสมาร์ทโฟนแบบไร้สายมีประสิทธิภาพประมาณ 80% ด้วยการถ่ายโอนพลังงาน การชาร์จ EV แบบไร้สายอ้างว่าดีกว่ามาก Tech YouTuber Matt Ferrell ในหนึ่งในวิดีโอของเขาได้พูดคุยกับบริษัทที่ผลิตเทคโนโลยีการชาร์จ EV แบบไร้สายที่เรียกว่า WiTricity CEO ของบริษัทอ้างว่าอุปกรณ์ชาร์จแบบไร้สายมีประสิทธิภาพประมาณ 99% นั่นจะเหมือนกับการเสียบปลั๊กที่สถานีชาร์จหรือที่บ้าน
น่าแปลกใจที่เราคาดว่าจะสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจากการชาร์จแบบไร้สายมากกว่าการเสียบปลั๊ก แต่ข้อมูลอื่น ๆ ดูเหมือนจะสนับสนุนประสิทธิภาพการชาร์จในระดับนี้ ศูนย์เร่งเทคโนโลยีสีเขียวของสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ร่วมมือกับบริษัทชาร์จไร้สาย HEVO เพื่อทำการศึกษาว่าการชาร์จ EV แบบไร้สายมีประสิทธิภาพ 95% ในอุปกรณ์ต้นแบบ การชาร์จแบบไร้สายสูงถึง 120kW พร้อมประสิทธิภาพ 97% ดำเนินการในปี 2018 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ของ Department of Energy (ORNL)
นั่นไม่ได้หมายความว่าเราจะชาร์จ Teslas แบบไร้สายในวันพรุ่งนี้ เทคโนโลยียังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบเป็นอย่างมาก แต่ WiTricity ได้ติดตั้ง EV หลายรุ่นแล้วด้วยเทคโนโลยีที่รายงานว่าทำงานได้ดี ประเทศอื่น ๆ อีกหลายประเทศกำลังทดสอบและดำเนินการเพื่อแก้ไขปัญหาตลาดมวลชน หากได้รับการปรับปรุงมากพอที่จะนำไปใช้ในวงกว้าง ชุดชาร์จแบบไร้สายสำหรับรุ่นปัจจุบันจะมีจำหน่ายในวงกว้าง และรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่จะมีความสามารถในการชาร์จแบบไร้สายในตัว
ซึ่งอาจช่วยให้ตามที่ Ferrell พูดถึงในวิดีโอของเขา มีความเป็นอิสระมากขึ้นสำหรับรถยนต์ที่ขับเองและจอดรถด้วยตนเอง หากพวกเขาสามารถชาร์จตัวเองผ่านแผ่นรองที่ติดมากับที่จอดรถหรือถนนได้ พวกเขาก็ไม่จำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์เพื่อทำงานให้เสร็จตลอดทั้งวัน ในที่สุด ยานพาหนะในไมล์สุดท้าย เช่น สามารถชาร์จโดยการจอดรถหรือขับผ่านแท่นชาร์จไร้สาย และไม่จำเป็นต้องเสียบปลั๊กตลอดทั้งวัน แม้ว่าจะต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติมในเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติก่อนที่จะใกล้เคียงกับความเป็นจริง
นอกจากนี้ Cornell University ยังได้พัฒนาแผ่นชาร์จแบบไร้สายที่สามารถฝังไว้บนถนนและให้พลังงานแก่รถของคุณในขณะที่คุณขับรถ มหาวิทยาลัย Drexel กำลังพัฒนาเทคโนโลยีการชาร์จแบบไร้สายที่สามารถติดตั้งบนถนนและสามารถทนต่อการไม่ตรงแนวระหว่างแผ่นชาร์จได้
ค่าใช้จ่ายในการสร้างเทคโนโลยีประเภทนั้นสู่ถนนในวงกว้างยังคงมีให้เห็นและอาจทำให้ถนนที่ชาร์จแบบไร้สายกลายเป็นกระแสหลักได้หากสูงมาก สหรัฐฯ ไม่มีสถิติที่ดีในการดูแลรักษาถนนและสะพานในปัจจุบันของเรา แต่เมื่อเร็วๆ นี้สภาคองเกรสอนุมัติร่างกฎหมายโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ เราหวังว่าจะเห็นว่าแนวโน้มนั้นดีขึ้น
ความท้าทายของการชาร์จ EV แบบไร้สาย
อุปสรรคใหญ่ประการหนึ่งในการชาร์จแบบไร้สายสำหรับตลาดมวลชนคือค่าใช้จ่าย ในขณะที่เขียน WiTricity กล่าวว่าสถานีชาร์จแบบไร้สายแห่งหนึ่งมีราคาประมาณ 700 เหรียญ แต่การคำนวณต้นทุนจริงนั้นยาก ณ จุดนี้เป็นเรื่องยากเนื่องจากเทคโนโลยียังใหม่มาก ขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังพูดถึงการติดตั้งเพิ่มเติมในรถยนต์คันเดียวหรือการติดตั้งทั้งกอง การเพิ่มแผ่นอิเล็กโทรดหลายแผ่นลงในรถบัสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการใส่รถซีดาน EV ทั่วไปที่มีการชาร์จแบบไร้สาย - มากถึงหลายพันตามข้อมูลจาก The Eco Experts สิ่งที่สำคัญที่สุดคือในขณะที่เขียนเทคโนโลยีการชาร์จแบบไร้สายจะมีราคาสูงกว่าสถานีชาร์จแบบมีสายสำหรับใช้ส่วนตัวอย่างมาก
เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้นและเคลื่อนไปสู่การยอมรับของตลาดในวงกว้าง ราคานั้นก็จะลดลงด้วยความหวัง สำหรับตอนนี้ มันยังคงเป็นสิ่งแปลกใหม่ที่มีราคาแพงกว่าโซลูชันที่ใช้งานได้จริงสำหรับไดรเวอร์ EV จำนวนมาก ยิ่งไปกว่านั้น ความจริงที่ว่ามีโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ EV แบบไร้สายไม่มากนักในปัจจุบัน
ความเร็วในการชาร์จเป็นอุปสรรคอีกประการหนึ่ง เมื่อเทคโนโลยีนี้เริ่มเป็นที่นิยมเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมามันถ่ายโอนพลังงานเพียงประมาณ 3.5kW ตามรายงานของ Green Car ในขณะที่เขียน ความเร็วนั้นเพิ่มขึ้นเป็น 11kW ซึ่งเพียงพอที่จะเพิ่มพลังงานประมาณ 34 ไมล์ให้กับแบตเตอรี่ต่อชั่วโมงของการชาร์จ ถือว่าเร็วพอสมควร โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณต้องจอดรถไว้ระยะหนึ่ง แต่สถานี DC แบบชาร์จเร็ว (DCFC) โดยเฉลี่ยนั้นต่างไปจากเดิมมาก
ความท้าทายด้านความปลอดภัยบางอย่างจะต้องได้รับการแก้ไขด้วย เช่น จะเกิดอะไรขึ้นหากมีโลหะสัมผัสกับแผ่นชาร์จในขณะที่ทำงานอยู่ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแผ่นอิเล็กโทรด วัตถุที่เป็นโลหะจะร้อนขึ้นและอาจก่อให้เกิดไฟไหม้ได้
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ผู้ผลิตกำลังสร้างตู้นิรภัยที่ล้มเหลว ในวิดีโอของ Ferrell CEO ของ WiTricity อธิบายว่าหากวัตถุเช่นกระป๋องโลหะหรือแมวที่คลานเข้าไปใต้รถเพื่อพยายามทำให้อุ่นขึ้น เครื่องชาร์จจะปิดและส่งการแจ้งเตือนไปยังโทรศัพท์ของคุณ หากมีคนเข้าใกล้แท่นชาร์จมากเกินไป เครื่องก็จะดับไปด้วย เว็บไซต์ของ WiTricity สรุปข้อควรระวังเหล่านี้โดยละเอียด
อะไรต่อไปสำหรับการชาร์จ EV แบบไร้สาย
ในการพัฒนาตั้งแต่ประมาณปี 2550 ในที่สุดการชาร์จ EV แบบไร้สายก็อาจมาถึงกระแสหลักในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า สมาคมวิศวกรยานยนต์ (SAE) ให้สัตยาบันมาตรฐานสำหรับการชาร์จ EV แบบไร้สายในปี 2020 ส่งสัญญาณว่าสามารถนำออกสู่ตลาดมวลชนได้ เมื่อผู้ผลิตได้ทดสอบและพัฒนาเทคโนโลยีอย่างเพียงพอแล้ว เราอาจจะเริ่มเห็นว่าการชาร์จแบบไร้สายเป็นมาตรฐานสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า
จะใช้เวลาสักครู่ก่อนที่โครงสร้างพื้นฐานจะทันกับแนวคิดนี้ และชุดติดตั้งเพิ่มเติมสำหรับรุ่นที่ผ่านมาจะมีราคาที่ไม่แพงสำหรับผู้บริโภคทั่วไป แต่มันเป็นขั้นตอนในทิศทางที่น่าสนใจ