Аннотация:
Технологии зарядки электромобилей развиваются в новых направлениях. Японская компания Honda Motor Co. разрабатывает технологию, которая позволит электромобилям без проводов собирать мощность во время вождения. Встраивая в дороги оборудование беспроводной передачи энергии, транспортные средства могут пополнять свои аккумуляторы, не останавливаясь и не подключаясь к линиям зарядки, пока они проезжают по специально модифицированным участкам дороги. Эта система подходит не только для обычных легковых автомобилей, но ее также планируется применить к крупным коммерческим электромобилям, чтобы сократить время ожидания зарядки логистических транспортных средств.
Отдел исследований и разработок Honda, Институт технических исследований Honda, объявил 5 октября о том, что он совместно с японскими компаниями Taisei Construction Co., Ltd. и Taisei Road Co., Ltd. разработал набор базовых технологий для динамических дорожных систем беспроводной передачи энергии. В системе используется технология беспроводной передачи энергии с магнитной муфтой, и ее английское название — Dynamic Wireless Power Transfer, или сокращенно DWPT. Три компании планируют провести соответствующие демонстрационные испытания на дорогах общего пользования, начиная с 2027 финансового года. 2027 финансовый год в Японии начнется 1 апреля 2027 года.
В отличие от нынешнего метода, который требует, чтобы автомобиль припарковался на зарядной площадке и передал энергию аккумулятору через кабели, система динамической беспроводной зарядки устанавливает оборудование для передачи энергии внутри дороги, а соответствующее приемное устройство устанавливает в нижней части автомобиля. Когда транспортное средство проходит через участок дороги, оборудованный этой системой, передающее устройство на дороге и бортовое приемное устройство реализуют беспроводную передачу энергии посредством связи магнитного поля, а полученная мощность затем передается в аккумулятор транспортного средства.
Это означает, что способ пополнения энергии электромобилей в будущем, возможно, больше не будет полностью зависеть от зарядки при парковке. Если автомобиль часто ездит по дорогам, оборудованным оборудованием беспроводного электропитания, он может продолжать получать часть электрической энергии во время ежедневной езды, тем самым уменьшая частоту стоянок для зарядки. Эта технология особенно привлекательна для коммерческих автомобилей, которым необходимо работать в течение длительного периода времени и иметь большой запас хода.
Однако эта система представляет собой не просто огромную беспроводную зарядную площадку, установленную под асфальтированной дорогой, а состоит из множества устройств, взаимодействующих друг с другом.
Вся система в основном включает в себя наземную систему электропитания постоянного тока, наземные компоненты на дороге и бортовые компоненты, установленные на шасси автомобиля. Наземная система электроснабжения отвечает за обеспечение электрической энергии, наземный компонент на дороге отвечает за передачу мощности через передающую катушку, а бортовой компонент отвечает за прием электрической энергии и доставку ее в аккумулятор.
Важной особенностью разработки Honda является интеграция инвертора и передающей катушки в единый дорожный блок. Несколько таких блоков соединены через линии постоянного тока, образуя дорожную беспроводную систему электроснабжения. Согласно информации, опубликованной Honda, компания впервые публично продемонстрировала блок динамической беспроводной передачи энергии, использующий эту структуру.
Приняв структуру распределения мощности постоянного тока, система может упростить прокладку проводки внутри дороги и уменьшить количество необходимых компонентов и рабочую нагрузку на строительство. В то же время наземная система электропитания постоянного тока может взаимодействовать с передающим устройством на дороге, чтобы обеспечить мощную беспроводную передачу энергии с более быстрым откликом и более стабильным выходом.
Дорожное строительство также имеет ключевое значение для практического применения этой технологии. Если традиционная система дорожного электроснабжения требует масштабной реконструкции дороги, она может столкнуться с такими проблемами, как высокие затраты на строительство, длительное время перерыва в движении и последующие трудности в обслуживании. Поэтому компания Honda и ее партнеры специально продумали, как оборудование будет установлено на существующих дорогах.
Согласно опубликованному проекту, дорожные строители могут фрезеровать существующее дорожное покрытие, встроить в образовавшееся пространство оборудование беспроводного электропитания, а затем восстановить дорожное покрытие путем последующего строительства. Система также принимает соответствующие меры по устранению возможных неровностей дорожного покрытия после фрезерования, чтобы улучшить адаптируемость установки оборудования. Поскольку структура распределения электроэнергии постоянного тока может упростить проводку, встроенную в участок дороги, ожидается, что установка или модернизация оборудования будет завершена в связи с регулярными проектами реконструкции дорог в будущем.
Еще одной особенностью этой системы является ее адаптируемость к крупным коммерческим электромобилям. Honda надеется сначала продвигать практическое использование технологии динамической беспроводной зарядки в сфере логистики и транспорта, поскольку эффективность работы грузовых автомобилей часто напрямую связана со временем подзарядки.
Обычные частные автомобили могут проезжать лишь десятки километров в день, а парковка для зарядки в ночное время или подзарядка на общественных зарядных станциях обычно может удовлетворить спрос. Но для грузовых автомобилей на дальние расстояния частые остановки для зарядки повлияют на эффективность перевозок. Если оборудование беспроводного электропитания можно будет развернуть на автомагистралях или грузовых магистральных линиях, грузовики получат возможность непрерывно пополнять запасы энергии во время движения, сокращая время, необходимое для остановки для зарядки.
Кроме того, автопроизводители смогут переоценить емкость аккумуляторов, необходимую для транспортных средств в будущем, если транспортные средства смогут продолжать получать энергию на части дороги. Для коммерческих транспортных средств, курсирующих по фиксированным маршрутам, если вдоль маршрута имеются надежные средства беспроводного электропитания, возможно, нет необходимости полностью полагаться на аккумуляторы большой емкости для покрытия всего пути. Однако то, сможет ли эта модель действительно снизить затраты на транспортные средства, по-прежнему зависит от многих факторов, таких как дорожное покрытие, эффективность трансмиссии, инвестиции в оборудование и методы эксплуатации транспортных средств.
Honda — не первая компания, применившая динамическую беспроводную зарядку на дороге. В последние годы в Европе, США и других странах появилось несколько подобных проектов, поскольку исследователи и компании пытаются установить оборудование беспроводной передачи энергии на дорожном покрытии или под ним.
Во Франции компания Electreon в сотрудничестве с оператором автомобильных дорог VINCI протестировала встроенную систему беспроводной зарядки на участке шоссе длиной около 1,5 километра недалеко от Парижа. В тесте принимают участие грузовые автомобили, фургоны, легковые автомобили и автобусы. Первые отчеты об испытаниях показывают, что пиковая мощность передачи системы превышает 300 киловатт.
Детройт в США также построил дороги общего пользования, оборудованные технологией беспроводной зарядки, а производитель автомобилей Stellantis проверил систему индуктивной беспроводной зарядки на специальной испытательной дороге в Италии. Великобритания также изучает решения для электрических автомагистралей, надеясь попутно улучшить запас хода электромобилей за счет объектов электроснабжения.
Эти проекты показывают, что дорожная беспроводная зарядка — это не просто идея, которая остается на концептуальной стадии, но и то, что связанные с ней технологии прошли разную степень реального тестирования. Однако структура оборудования, мощность передачи и рабочая среда, используемые в разных проектах, различны, поэтому результаты испытаний не могут быть напрямую эквивалентны всем дорожным системам беспроводной зарядки, достигающим одного и того же уровня.
Следующим этапом крупномасштабных испытаний станет Honda. Согласно заявленному компанией плану, во второй половине 2026 года партнеры построят специальный испытательный участок для оценки эффективности передачи энергии, безопасности оборудования и долговечности системы.
В содержание испытаний будет входить контроль утечки электромагнитного поля, структурная надежность встраиваемого в дорогу оборудования и возможность продолжать нормальную работу системы после неоднократного разрушения транспортного средства. При испытаниях на долговечность будут использоваться условия испытаний, эквивалентные нагрузке одного миллиона колес с контрольной нагрузкой 49 кН на одно колесо. Исследователи будут использовать это, чтобы оценить, может ли оборудование по-прежнему сохранять стабильную работу после длительного воздействия веса транспортного средства и воздействия дорожной среды.
Для электрооборудования, установленного на дорогах, долгосрочная пропускная способность является проблемой, которую нельзя игнорировать. Дороги должны выдерживать повторяющееся перекатывание транспортных средств, изменения температуры, осадки и другие факторы окружающей среды, а встроенные блоки беспроводного питания должны не только обеспечивать прочность конструкции, но и поддерживать стабильные характеристики передачи энергии. Если оборудование повреждено, это может не только повлиять на электроснабжение, но и увеличить затраты на содержание дорог.
Электромагнитная безопасность также должна быть строго проверена. Беспроводная зарядка использует магнитные поля для передачи энергии, поэтому система должна контролировать распределение электромагнитных полей вокруг дороги и оценивать их потенциальное воздействие на транспортные средства, участников дорожного движения и окружающее оборудование. Только после проверки таких аспектов, как производительность источника питания, прочность конструкции и электромагнитная безопасность, технология сможет найти более широкое применение на дорогах общего пользования.
Последующие испытания также оценят, может ли система достичь максимальной мощности передачи энергии в 150 киловатт, и проверят, может ли транспортное средство надежно получать мощность на более высоких скоростях движения. Этот уровень мощности является целью, которую Honda планирует дополнительно проверить, и не означает, что было доказано, что автомобиль может непрерывно получать 150 киловатт мощности беспроводной зарядки во всех дорожных условиях.
Помимо совместных исследований и разработок Honda, Daisei Construction и Daisei Road, эти три компании также планируют участвовать в «Проекте Татеяма», продвигаемом японской корпорацией East Japan Expressway Corporation. В рамках проекта планируется провести демонстрационное тестирование технологии динамической беспроводной передачи энергии на скоростной автомагистрали Татеяма в префектуре Тиба, начиная с 2027 финансового года Японии.
Honda также планирует продемонстрировать соответствующие результаты исследований и разработок на нескольких отраслевых мероприятиях, в том числе на Japan Mobility Show Bizweek, которая пройдет в префектуре Тиба, Япония, в октябре 2026 года, и на Всемирном конгрессе по международным интеллектуальным транспортным системам 2026 года, который пройдет в Канныне, Южная Корея, с 19 по 23 октября.
Хотя технические перспективы привлекли внимание, дорожная беспроводная зарядка все еще сталкивается со многими практическими проблемами, прежде чем ее можно будет по-настоящему запустить в крупномасштабную коммерческую эксплуатацию.
Во-первых, это стоимость строительства. По сравнению с обычными зарядными станциями, динамическая беспроводная зарядка требует не только оснащения транспортных средств специальными приемными устройствами, но и прокладки передающего оборудования на дороге, подключения линий электропитания и построения соответствующих систем управления питанием. Если транспортные средства должны продолжать получать электроэнергию во время поездок на дальние расстояния, значительную часть дороги необходимо будет модифицировать, и первоначальные инвестиции могут быть значительными.
Второе — эффективность передачи энергии. Беспроводная передача энергии неизбежно приводит к потерям энергии, и такие факторы, как скорость транспортного средства, расстояние между катушками и расположение дорожного оборудования, могут повлиять на фактический эффект передачи. Даже если система может достичь более высокой пиковой мощности, это не означает, что автомобиль сможет стабильно заряжаться на этой мощности на протяжении всего процесса вождения.
Третий вопрос — охват инфраструктуры. Если только несколько участков дороги оснащены оборудованием беспроводного электропитания, транспортному средству все равно придется полагаться на аккумуляторы для питания других участков дороги. Поэтому динамическая беспроводная зарядка может существенно изменить способ восполнения энергии транспортных средств только в том случае, если на грузовых магистральных линиях, автомагистралях или других дорогах с интенсивным движением будет сформирована достаточно непрерывная сеть электроснабжения.
Наконец, необходимо рассмотреть операционную модель. Строительство дорог, монтаж оборудования, техническое обслуживание и энергоснабжение требуют капиталовложений. Будут ли эти расходы нести правительство, операторы автомагистралей, логистические компании или энергетические компании в будущем, а также то, как пользователи транспортных средств будут платить за получаемую ими электроэнергию, повлияет на коммерческую жизнеспособность этой технологии.
С точки зрения сценариев применения динамическая беспроводная зарядка может сначала сыграть роль в сфере логистики и транспорта с использованием фиксированных линий и высокочастотных операций. По сравнению с комплексной реконструкцией всех дорог, установка приоритетного размещения оборудования в загруженных грузовых коридорах, вблизи логистических узлов или на участках, часто посещаемых крупными коммерческими транспортными средствами, может быть проще для создания стабильного спроса и улучшения использования инфраструктуры.
Honda не объявила официальный график коммерциализации этой системы, а также не указала конкретную стоимость и конечную эффективность передачи энергии, необходимые для крупномасштабного внедрения. Поэтому на данном этапе более уместно рассматривать его как проект исследований и разработок, который завершил разработку базовой технологии и скоро вступит в стадию дальнейшей проверки, а не как зрелое решение для зарядки, которое вот-вот будет полностью популяризировано.
Если последующие испытания подтвердят, что система имеет надежную высокую выходную мощность, достаточную эффективность передачи энергии и низкие требования к техническому обслуживанию, дорожная беспроводная зарядка может стать новым способом пополнения энергии для электромобилей. Особенно в случае крупномасштабных коммерческих электромобилей, сокращение времени зарядки на стоянке, улучшение использования транспортных средств и даже снижение зависимости от аккумуляторов сверхбольшой емкости могут стать направлениями, заслуживающими изучения.
Однако то, что на самом деле определяет, сможет ли эта технология изменить индустрию электромобилей, заключается не только в том, можно ли заряжать автомобиль во время вождения, но и в том, смогут ли затраты на строительство дорог, энергоэффективность, долговечность оборудования и модели бизнес-операций сформировать устойчивый баланс. В течение следующих нескольких лет дорожные испытания, проводимые Honda и ее партнерами, предоставят более важную основу для оценки реальной ценности этой технологии.
Комментарии