El desarrollo de vehículos de nuevas energías está en pleno auge, y la reposición de energía también se ha convertido en uno de los temas a los que la industria ha prestado gran atención. Mientras todos debaten las ventajas de la sobrecarga y el cambio de baterías, ¿existe un plan C para la carga de vehículos de nuevas energías?
Quizás influenciada por la carga inalámbrica de smartphones, la carga inalámbrica de coches también se ha convertido en una de las tecnologías que los ingenieros han superado. Según informes de prensa, hace poco, la tecnología de carga inalámbrica para coches fue objeto de una investigación revolucionaria. Un equipo de investigación y desarrollo afirmó que la plataforma de carga inalámbrica puede transmitir energía al coche con una potencia de salida de 100 kW, lo que puede aumentar el estado de carga de la batería en un 50 % en 20 minutos.
Por supuesto, la tecnología de carga inalámbrica para automóviles no es nueva. Con el auge de los vehículos de nuevas energías, diversas empresas, como BBA, Volvo y varias compañías automotrices nacionales, llevan tiempo explorando la carga inalámbrica.
En general, la tecnología de carga inalámbrica para automóviles aún se encuentra en sus primeras etapas, y muchos gobiernos locales también están aprovechando esta oportunidad para explorar mayores posibilidades para el transporte futuro. Sin embargo, debido a factores como el costo, la energía y la infraestructura, la tecnología de carga inalámbrica para automóviles se ha comercializado a gran escala. Aún quedan muchas dificultades por superar. El futuro de la carga inalámbrica en automóviles aún no es fácil de predecir.
Como todos sabemos, la carga inalámbrica no es nueva en la industria de la telefonía móvil. La carga inalámbrica para coches no es tan popular como la de los teléfonos móviles, pero ya ha atraído a muchas empresas a esta tecnología.
En general, existen cuatro métodos principales de carga inalámbrica: inducción electromagnética, resonancia magnética, acoplamiento de campo eléctrico y ondas de radio. Entre ellos, los teléfonos móviles y los vehículos eléctricos utilizan principalmente la inducción electromagnética y la resonancia magnética.
Entre ellas, la carga inalámbrica por inducción electromagnética utiliza el principio de inducción electromagnética del electromagnetismo y el magnetismo para generar electricidad. Ofrece una alta eficiencia de carga, pero la distancia de carga efectiva es corta y los requisitos de ubicación también son estrictos. En comparación, la carga inalámbrica por resonancia magnética requiere menos ubicación y una mayor distancia de carga, que puede alcanzar desde varios centímetros hasta varios metros, pero su eficiencia de carga es ligeramente inferior.
Por lo tanto, en las primeras etapas de la exploración de la tecnología de carga inalámbrica, las compañías automotrices priorizaron la tecnología de carga inalámbrica por inducción electromagnética. Entre las compañías más representativas se encuentran BMW, Daimler y otras compañías automotrices. Desde entonces, la tecnología de carga inalámbrica por resonancia magnética se ha promovido gradualmente, con proveedores de sistemas como Qualcomm y WiTricity.
Ya en julio de 2014, BMW y Daimler (ahora Mercedes-Benz) anunciaron un acuerdo de colaboración para desarrollar conjuntamente tecnología de carga inalámbrica para vehículos eléctricos. En 2018, BMW comenzó a producir un sistema de carga inalámbrica y lo incorporó como dispositivo opcional para el modelo híbrido enchufable Serie 5. Su potencia nominal es de 3,2 kW, la eficiencia de conversión de energía alcanza el 85 % y se carga completamente en 3,5 horas.
En 2021, Volvo utilizará el taxi eléctrico XC40 para iniciar experimentos de carga inalámbrica en Suecia. Volvo ha establecido específicamente varias áreas de prueba en la zona urbana de Gotemburgo (Suecia). Los vehículos que se cargan solo necesitan estacionarse sobre los dispositivos de carga inalámbrica integrados en la carretera para que la función se inicie automáticamente. Volvo afirmó que su potencia de carga inalámbrica puede alcanzar los 40 kW y recorrer 100 kilómetros en 30 minutos.
En el campo de la carga inalámbrica automotriz, mi país siempre ha estado a la vanguardia de la industria. En 2015, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de Guangxi, perteneciente a la Red Eléctrica del Sur de China, construyó la primera línea de pruebas de carga inalámbrica para vehículos eléctricos nacionales. En 2018, SAIC Roewe lanzó el primer modelo totalmente eléctrico con carga inalámbrica. En 2020, FAW Hongqi lanzó el Hongqi E-HS9, compatible con la tecnología de carga inalámbrica. En marzo de 2023, SAIC Zhiji lanzó oficialmente su primera solución de carga inalámbrica inteligente para vehículos de alta potencia de 11 kW.
Tesla también es una de las empresas que explora el campo de la carga inalámbrica. En junio de 2023, invirtió 76 millones de dólares en la adquisición de Wiferion y la rebautizó como Tesla Engineering Germany GmbH, con el objetivo de impulsar la carga inalámbrica a bajo coste. Anteriormente, el CEO de Tesla, Musk, tenía una actitud negativa hacia la carga inalámbrica y la criticaba por considerarla "de bajo consumo energético e ineficiente". Ahora, la considera un futuro prometedor.
Por supuesto, muchas compañías automovilísticas como Toyota, Honda, Nissan y General Motors también están desarrollando tecnología de carga inalámbrica.
Aunque muchos han explorado a largo plazo la carga inalámbrica, la tecnología de carga inalámbrica automotriz aún está lejos de convertirse en una realidad. El factor clave que limita su desarrollo es la potencia. Tomemos como ejemplo el Hongqi E-HS9. La tecnología de carga inalámbrica que incorpora tiene una potencia de salida máxima de 10 kW, apenas superior a los 7 kW de la pila de carga lenta. Algunos modelos solo alcanzan una potencia de carga del sistema de 3,2 kW. En otras palabras, no ofrece ninguna comodidad con tal eficiencia de carga.
Claro que si se mejora la potencia de la carga inalámbrica, la cosa cambia. Por ejemplo, como se mencionó al principio del artículo, un equipo de investigación y desarrollo ha logrado una potencia de salida de 100 kW, lo que significa que, si se logra, el vehículo podría cargarse completamente en teoría en aproximadamente una hora. Aunque aún es difícil compararlo con la supercarga, sigue siendo una nueva opción para recargar energía.
Desde la perspectiva de los escenarios de uso, la mayor ventaja de la tecnología de carga inalámbrica automotriz es la reducción de pasos manuales. En comparación con la carga por cable, los propietarios de vehículos deben realizar una serie de operaciones como estacionar, bajarse del vehículo, recoger el arma, enchufar y cargar, etc. En las estaciones de carga de terceros, deben completar información, lo cual es un proceso relativamente engorroso.
La carga inalámbrica es muy sencilla. Una vez que el conductor estaciona el vehículo, el dispositivo lo detecta automáticamente y lo carga de forma inalámbrica. Una vez cargada por completo, el vehículo arranca directamente, sin necesidad de realizar ninguna operación adicional. Desde la perspectiva de la experiencia del usuario, también ofrece una sensación de lujo al usar vehículos eléctricos.
¿Por qué la carga inalámbrica para coches atrae tanta atención de empresas y proveedores? Desde una perspectiva de desarrollo, la llegada de la era de la conducción autónoma también podría ser un momento de gran desarrollo para la tecnología de carga inalámbrica. Para que los coches sean verdaderamente autónomos, necesitan carga inalámbrica para liberarse de las ataduras de los cables.
Por lo tanto, muchos proveedores de carga se muestran muy optimistas sobre las perspectivas de desarrollo de la tecnología de carga inalámbrica. El gigante alemán Siemens predice que el mercado de carga inalámbrica para vehículos eléctricos en Europa y Norteamérica alcanzará los 2000 millones de dólares estadounidenses para 2028. Para ello, ya en junio de 2022, Siemens invirtió 25 millones de dólares estadounidenses para adquirir una participación minoritaria en el proveedor de carga inalámbrica WiTricity, con el fin de promover la investigación y el desarrollo de sistemas de carga inalámbrica.
Siemens cree que la carga inalámbrica de vehículos eléctricos se generalizará en el futuro. Además de facilitar la carga, la carga inalámbrica es una condición necesaria para la conducción autónoma. Si realmente queremos lanzar vehículos autónomos a gran escala, la tecnología de carga inalámbrica es indispensable. Este es un paso importante en el mundo de la conducción autónoma.
Por supuesto, las perspectivas son excelentes, pero la realidad es desalentadora. Actualmente, los métodos de recarga de energía de los vehículos eléctricos son cada vez más diversos, y la perspectiva de la carga inalámbrica es muy esperada. Sin embargo, desde la perspectiva actual, la tecnología de carga inalámbrica automotriz aún se encuentra en fase de prueba y enfrenta numerosos problemas, como su alto costo, la carga lenta, la falta de uniformidad en los estándares y la lentitud en su comercialización.
El problema de la eficiencia de carga es uno de los obstáculos. Por ejemplo, analizamos el problema de la eficiencia en el Hongqi E-HS9 mencionado anteriormente. La baja eficiencia de la carga inalámbrica ha sido criticada. Actualmente, la eficiencia de la carga inalámbrica de vehículos eléctricos es menor que la de la carga por cable debido a la pérdida de energía durante la transmisión inalámbrica.
Desde una perspectiva de costos, es necesario reducir aún más la carga inalámbrica para automóviles. La carga inalámbrica requiere una infraestructura exigente. Los componentes de carga generalmente se instalan sobre el suelo, lo que implica modificaciones del terreno y otros problemas. El costo de construcción será inevitablemente mayor que el de las columnas de carga convencionales. Además, en la etapa inicial de promoción de la tecnología de carga inalámbrica, la cadena industrial aún está inmadura, y el costo de las piezas relacionadas será elevado, incluso varias veces superior al de las columnas de carga de CA domésticas de la misma potencia.
Por ejemplo, el operador británico de autobuses FirstBus ha considerado usar tecnología de carga inalámbrica para promover la electrificación de su flota. Sin embargo, tras una inspección, se descubrió que cada proveedor de paneles de carga terrestre había ofrecido un presupuesto de 70.000 libras. Además, el coste de construcción de las carreteras de carga inalámbrica también es elevado. Por ejemplo, construir una carretera de carga inalámbrica de 1,6 kilómetros en Suecia cuesta aproximadamente 12,5 millones de dólares estadounidenses.
Por supuesto, la seguridad también puede ser uno de los factores que limitan la tecnología de carga inalámbrica. Desde la perspectiva de su impacto en el cuerpo humano, la carga inalámbrica no representa un problema grave. El "Reglamento Provisional sobre la Gestión de Radio de Equipos de Carga Inalámbrica (Transmisión de Potencia) (Borrador para Comentarios)", publicado por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, establece que el espectro de 19-21 kHz y 79-90 kHz es exclusivo para vehículos de carga inalámbrica. Investigaciones relevantes demuestran que solo cuando la potencia de carga supera los 20 kW y el cuerpo humano está en contacto directo con la base de carga, puede tener cierto impacto en el cuerpo. Sin embargo, esto también requiere que todas las partes interesadas sigan promoviendo la seguridad para que los consumidores puedan reconocerla.
Por muy práctica que sea la tecnología de carga inalámbrica para coches y por muy convenientes que sean sus usos, aún queda un largo camino por recorrer antes de que pueda comercializarse a gran escala. Desde el laboratorio hasta su implementación en la vida real, el camino hacia la carga inalámbrica para coches es largo y arduo.
Mientras todas las partes exploran con entusiasmo la tecnología de carga inalámbrica para automóviles, el concepto de "robots de carga" también ha surgido discretamente. Los problemas que la carga inalámbrica debe resolver son la comodidad de carga para el usuario, que complementará el concepto de conducción autónoma en el futuro. Pero hay más de un camino a Roma.
Por lo tanto, los "robots de carga" también han comenzado a complementar el proceso de carga inteligente de automóviles. Recientemente, la base experimental del nuevo sistema de energía de la Zona Demostrativa Nacional de Desarrollo Verde de Construcción Subcentral de Beijing lanzó un robot de carga de autobuses totalmente automático capaz de cargar autobuses eléctricos.
Tras entrar el autobús eléctrico en la estación de carga, el sistema de visión captura la información de llegada del vehículo y el sistema de despacho en segundo plano asigna inmediatamente una tarea de carga al robot. Con la ayuda del sistema de orientación y el mecanismo de desplazamiento, el robot se dirige automáticamente a la estación de carga y toma la pistola de carga. Utiliza tecnología de posicionamiento visual para identificar la ubicación del puerto de carga del vehículo eléctrico y realizar la carga automática.
Por supuesto, las compañías automotrices también están empezando a ver las ventajas de los "robots de carga". En el Salón del Automóvil de Shanghái de 2023, Lotus presentó un robot de carga rápida. Cuando es necesario cargar el vehículo, el robot extiende su brazo mecánico e inserta automáticamente la pistola de carga en el orificio de carga. Tras la carga, también puede extraer la pistola por sí solo, completando así todo el proceso, desde el arranque hasta la carga del vehículo.
Por el contrario, los robots de carga no solo ofrecen la comodidad de la carga inalámbrica, sino que también pueden solucionar el problema de la limitación de energía. Los usuarios también pueden disfrutar de la comodidad de recargar sin salir del coche. Por supuesto, los robots de carga también implican costos y aspectos inteligentes como el posicionamiento y la evitación de obstáculos.
Resumen: La recarga de energía para vehículos de nueva energía siempre ha sido un tema de gran importancia para todos los actores de la industria. Actualmente, la sobrecarga y el reemplazo de baterías son las dos soluciones más comunes. En teoría, ambas son suficientes para satisfacer las necesidades de recarga de energía de los usuarios hasta cierto punto. Sin duda, la situación está en constante evolución. Quizás con la llegada de la era sin conductor, la carga inalámbrica y los robots de carga puedan abrir nuevas oportunidades.
Hora de publicación: 13 de abril de 2024