O desenvolvimento de veículos movidos a novas energias está a todo vapor, e a questão da reposição de energia também se tornou uma das questões às quais a indústria tem dedicado total atenção. Enquanto todos debatem os méritos da sobrecarga e da troca de baterias, existe um "Plano C" para o carregamento de veículos movidos a novas energias?
Talvez influenciado pelo carregamento sem fio de smartphones, o carregamento sem fio de carros também se tornou uma das tecnologias que os engenheiros superaram. De acordo com relatos da mídia, há pouco tempo, a tecnologia de carregamento sem fio para carros recebeu uma pesquisa inovadora. Uma equipe de pesquisa e desenvolvimento afirmou que a base de carregamento sem fio pode transmitir energia para o carro com uma potência de saída de 100 kW, o que pode aumentar o estado de carga da bateria em 50% em 20 minutos.
É claro que a tecnologia de carregamento sem fio para carros não é uma tecnologia nova. Com o surgimento de veículos de nova energia, diversas empresas vêm explorando o carregamento sem fio há muito tempo, incluindo a BBA, a Volvo e diversas montadoras nacionais.
No geral, a tecnologia de carregamento sem fio para carros ainda está em estágios iniciais, e muitos governos locais também estão aproveitando a oportunidade para explorar maiores possibilidades para o transporte futuro. No entanto, devido a fatores como custo, energia e infraestrutura, a tecnologia de carregamento sem fio para carros já foi comercializada em larga escala. Há muitas dificuldades que ainda precisam ser superadas. A nova história sobre o carregamento sem fio em carros ainda não é fácil de contar.
Como todos sabemos, o carregamento sem fio não é novidade na indústria de telefonia móvel. O carregamento sem fio para carros não é tão popular quanto o carregamento para celulares, mas já atraiu muitas empresas para essa tecnologia.
No geral, existem quatro métodos principais de carregamento sem fio: indução eletromagnética, ressonância de campo magnético, acoplamento de campo elétrico e ondas de rádio. Entre eles, celulares e veículos elétricos utilizam principalmente indução eletromagnética e ressonância de campo magnético.
Entre eles, o carregamento sem fio por indução eletromagnética utiliza o princípio de indução eletromagnética do eletromagnetismo e magnetismo para gerar eletricidade. Possui alta eficiência de carregamento, mas a distância efetiva de carregamento é curta e os requisitos de local de carregamento também são rigorosos. Relativamente falando, o carregamento sem fio por ressonância magnética tem requisitos de localização mais baixos e uma distância de carregamento maior, que pode suportar vários centímetros a vários metros, mas a eficiência de carregamento é ligeiramente inferior à do primeiro.
Portanto, nos estágios iniciais da exploração da tecnologia de carregamento sem fio, as montadoras de automóveis priorizaram a tecnologia de carregamento sem fio por indução eletromagnética. Entre as empresas representativas estão BMW, Daimler e outras montadoras. Desde então, a tecnologia de carregamento sem fio por ressonância magnética tem sido gradualmente promovida, representada por fornecedores de sistemas como Qualcomm e WiTricity.
Já em julho de 2014, a BMW e a Daimler (hoje Mercedes-Benz) anunciaram um acordo de cooperação para desenvolver em conjunto a tecnologia de carregamento sem fio para veículos elétricos. Em 2018, a BMW começou a produzir um sistema de carregamento sem fio e o tornou opcional para o modelo híbrido plug-in Série 5. Sua potência nominal de carregamento é de 3,2 kW, a eficiência de conversão de energia chega a 85% e o carregamento completo pode ser feito em 3,5 horas.
Em 2021, a Volvo usará o táxi elétrico XC40 para iniciar experimentos de carregamento sem fio na Suécia. A Volvo montou diversas áreas de teste especialmente na área urbana de Gotemburgo, na Suécia. Os veículos de carregamento precisam apenas estacionar nos dispositivos de carregamento sem fio embutidos na rua para iniciar automaticamente a função de carregamento. A Volvo afirmou que sua potência de carregamento sem fio pode chegar a 40 kW e que ele pode percorrer 100 quilômetros em 30 minutos.
No campo do carregamento sem fio automotivo, meu país sempre esteve na vanguarda do setor. Em 2015, o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica de Guangxi, da China Southern Power Grid, construiu a primeira pista de testes de carregamento sem fio para veículos elétricos domésticos. Em 2018, a SAIC Roewe lançou o primeiro modelo 100% elétrico com carregamento sem fio. A FAW Hongqi lançou o Hongqi E-HS9, compatível com a tecnologia de carregamento sem fio, em 2020. Em março de 2023, a SAIC Zhiji lançou oficialmente sua primeira solução de carregamento sem fio inteligente para veículos de alta potência, com 11 kW.
E a Tesla também é uma das exploradoras no campo do carregamento sem fio. Em junho de 2023, a Tesla investiu US$ 76 milhões para adquirir a Wiferion e a renomeou para Tesla Engineering Germany GmbH, planejando alavancar o carregamento sem fio a um baixo custo. Anteriormente, o CEO da Tesla, Musk, tinha uma atitude negativa em relação ao carregamento sem fio, criticando-o como "de baixo consumo de energia e ineficiente". Agora, ele o considera um futuro promissor.
É claro que muitas montadoras, como Toyota, Honda, Nissan e General Motors, também estão desenvolvendo tecnologia de carregamento sem fio.
Embora muitas empresas tenham realizado pesquisas de longo prazo na área de carregamento sem fio, a tecnologia de carregamento sem fio automotivo ainda está longe de se tornar realidade. O principal fator que limita seu desenvolvimento é a potência. Veja o Hongqi E-HS9 como exemplo. A tecnologia de carregamento sem fio com a qual está equipado tem uma potência máxima de saída de 10 kW, apenas ligeiramente superior à potência de 7 kW da bateria de carregamento lento. Alguns modelos atingem apenas 3,2 kW de potência de carregamento do sistema. Em outras palavras, não há nenhuma conveniência com essa eficiência de carregamento.
Claro, se a potência do carregamento sem fio for aprimorada, a história pode ser outra. Por exemplo, como mencionado no início do artigo, uma equipe de pesquisa e desenvolvimento atingiu uma potência de saída de 100 kW, o que significa que, se essa potência for alcançada, o veículo poderá, teoricamente, ser totalmente carregado em cerca de uma hora. Embora ainda seja difícil comparar com o supercarregamento, ainda é uma nova opção para reabastecimento de energia.
Do ponto de vista dos cenários de uso, a maior vantagem da tecnologia de carregamento sem fio automotivo é a redução de etapas manuais. Em comparação com o carregamento com fio, os proprietários de automóveis precisam realizar uma série de operações, como estacionar, sair do carro, pegar a bateria, conectar e carregar, etc. Ao se depararem com pilhas de carregamento de terceiros, eles precisam preencher diversas informações, o que é um processo relativamente trabalhoso.
O cenário de carregamento sem fio é muito simples. Após o motorista estacionar o veículo, o dispositivo o detecta automaticamente e o carrega sem fio. Após o veículo estar totalmente carregado, ele parte imediatamente, sem que o proprietário precise realizar mais nenhuma operação. Do ponto de vista da experiência do usuário, isso também proporcionará às pessoas uma sensação de luxo ao usar veículos elétricos.
Por que o carregamento sem fio para carros atrai tanta atenção de empresas e fornecedores? Do ponto de vista do desenvolvimento, a chegada da era autônoma também pode ser um momento de grande desenvolvimento da tecnologia de carregamento sem fio. Para que os carros sejam realmente autônomos, eles precisam do carregamento sem fio para se livrar das amarras dos cabos de carregamento.
Por isso, muitos fornecedores de carregamento estão bastante otimistas quanto às perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de carregamento sem fio. A gigante alemã Siemens prevê que o mercado de carregamento sem fio para veículos elétricos na Europa e na América do Norte atingirá US$ 2 bilhões até 2028. Para tanto, já em junho de 2022, a Siemens investiu US$ 25 milhões para obter uma participação minoritária na fornecedora de carregamento sem fio WiTricity, a fim de promover a pesquisa e o desenvolvimento de sistemas de carregamento sem fio.
A Siemens acredita que o carregamento sem fio de veículos elétricos se tornará popular no futuro. Além de tornar o carregamento mais conveniente, o carregamento sem fio também é uma das condições necessárias para a condução autônoma. Se realmente queremos lançar carros autônomos em larga escala, a tecnologia de carregamento sem fio é indispensável. Este é um passo importante para o mundo da condução autônoma.
Claro, as perspectivas são ótimas, mas a realidade é cruel. Atualmente, os métodos de reabastecimento de energia para veículos elétricos estão se tornando cada vez mais diversificados, e a perspectiva do carregamento sem fio é altamente esperada. No entanto, do ponto de vista atual, a tecnologia de carregamento sem fio automotivo ainda está em fase de testes e enfrenta muitos problemas, como alto custo, carregamento lento, padrões inconsistentes e lento progresso na comercialização.
O problema da eficiência do carregamento é um dos obstáculos. Por exemplo, discutimos a questão da eficiência no já mencionado Hongqi E-HS9. A baixa eficiência do carregamento sem fio tem sido criticada. Atualmente, a eficiência do carregamento sem fio de veículos elétricos é inferior à do carregamento com fio devido à perda de energia durante a transmissão sem fio.
Do ponto de vista de custos, o carregamento sem fio para veículos precisa ser ainda mais reduzido. O carregamento sem fio exige altos requisitos de infraestrutura. Os componentes de carregamento geralmente são instalados no solo, o que envolve modificações no solo e outros problemas. O custo de construção será inevitavelmente superior ao custo de pilhas de carregamento comuns. Além disso, no estágio inicial de promoção da tecnologia de carregamento sem fio, a cadeia industrial ainda é imatura e o custo das peças relacionadas será alto, chegando a ser várias vezes superior ao preço de pilhas de carregamento CA domésticas com a mesma potência.
Por exemplo, a operadora de ônibus britânica FirstBus considerou o uso da tecnologia de carregamento sem fio para promover a eletrificação de sua frota. No entanto, após inspeção, constatou-se que cada fornecedor de painéis de carregamento terrestre apresentou um orçamento de £ 70.000. Além disso, o custo de construção de estradas de carregamento sem fio também é alto. Por exemplo, o custo de construção de uma estrada de carregamento sem fio de 1,6 quilômetro na Suécia é de aproximadamente US$ 12,5 milhões.
É claro que questões de segurança também podem ser um dos problemas que restringem a tecnologia de carregamento sem fio. Do ponto de vista de seu impacto no corpo humano, o carregamento sem fio não é um grande problema. O "Regulamento Provisório sobre Gerenciamento de Rádio de Equipamentos de Carregamento Sem Fio (Transmissão de Energia) (Rascunho para Comentários)", publicado pelo Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, afirma que o espectro de 19-21 kHz e 79-90 kHz é exclusivo para carros com carregamento sem fio. Pesquisas relevantes mostram que somente quando a potência de carregamento excede 20 kW e o corpo humano está em contato próximo com a base de carregamento, isso pode ter algum impacto no corpo. No entanto, isso também exige que todas as partes continuem a popularizar a segurança antes que ela possa ser reconhecida pelos consumidores.
Por mais prática que seja a tecnologia de carregamento sem fio para carros e por mais convenientes que sejam os cenários de uso, ainda há um longo caminho a percorrer antes que ela possa ser comercializada em larga escala. Saindo do laboratório e implementando-a na vida real, o caminho para o carregamento sem fio para carros é longo e árduo.
Enquanto todas as partes exploram vigorosamente a tecnologia de carregamento sem fio para carros, o conceito de "robôs de carregamento" também surgiu discretamente. Os pontos problemáticos a serem resolvidos pelo carregamento sem fio representam a questão da conveniência do carregamento pelo usuário, que complementará o conceito de direção autônoma no futuro. Mas há mais de um caminho para Roma.
Portanto, os "robôs de carregamento" também começaram a se tornar um complemento ao processo de carregamento inteligente de automóveis. Há pouco tempo, a nova base experimental de sistemas de energia da Zona de Demonstração de Desenvolvimento Verde Nacional de Construção Subcentral de Pequim lançou um robô de carregamento de ônibus totalmente automático, capaz de carregar ônibus elétricos.
Após o ônibus elétrico entrar na estação de carregamento, o sistema de visão captura as informações de chegada do veículo e o sistema de despacho em segundo plano emite imediatamente uma tarefa de carregamento para o robô. Com a ajuda do sistema de localização de caminho e do mecanismo de caminhada, o robô se dirige automaticamente à estação de carregamento e pega a pistola de carregamento automaticamente, utilizando tecnologia de posicionamento visual para identificar a localização da porta de carregamento do veículo elétrico e realizar operações de carregamento automáticas.
É claro que as montadoras também estão começando a perceber as vantagens dos "robôs de carregamento". No Salão do Automóvel de Xangai de 2023, a Lotus lançou um robô de carregamento rápido. Quando o veículo precisa ser carregado, o robô pode estender seu braço mecânico e inserir automaticamente a pistola de carregamento no orifício de carregamento do veículo. Após o carregamento, ele também pode retirar a pistola sozinho, completando todo o processo, desde o início até o carregamento do veículo.
Em contrapartida, os robôs de carregamento não só oferecem a conveniência do carregamento sem fio, como também podem solucionar o problema de limitação de energia do carregamento sem fio. Os usuários também podem desfrutar do prazer de recarregar sem precisar sair do carro. É claro que os robôs de carregamento também envolvem custos e questões de inteligência, como posicionamento e desvio de obstáculos.
Resumo: A questão da reposição de energia para veículos de nova energia sempre foi uma questão à qual todos os setores atribuíram grande importância. Atualmente, a solução de sobrecarga e a solução de substituição de bateria são as duas soluções mais populares. Teoricamente, essas duas soluções são suficientes para atender, até certo ponto, às necessidades de reposição de energia dos usuários. É claro que as coisas estão sempre avançando. Talvez, com o advento da era autônoma, o carregamento sem fio e os robôs de carregamento possam inaugurar novas oportunidades.
Horário da publicação: 13/04/2024