Pourquoi la recharge sans fil est importante pour les voitures électriques

Si vous avez coupé le cordon de votre smartphone avec un chargeur pour la table de chevet et un dans la voiture, et, si vous avez de la chance, CarPlay sans fil ou Android Auto, vous avez probablement une idée de ce qu'est un sans fil qui change la donne. la recharge inductive pourrait concerner les voitures électriques.

Au lieu d'essayer de jongler avec un tout-petit ou un sac d'épicerie pendant que vous branchez un câble encombrant et un connecteur de charge matin et soir, il peut s'agir simplement de se garer, de continuer à vivre et de retourner à un véhicule chargé.

Et une fois que vous en avez fait l'expérience, il n'y a probablement pas de retour en arrière. À quand remonte la dernière fois que vous avez pensé à brancher un câble Ethernet ou une ligne téléphonique sur votre ordinateur portable ?

Comment fonctionne la recharge sans fil des véhicules électriques ?

La charge sans fil utilise le principe de l'induction électromagnétique pour transmettre l'énergie électrique dans l'air sous forme de champ magnétique. Vous pouvez également l'entendre sous le nom de charge inductive ou, de manière redondante, charge inductive sans fil.

Volvo teste la charge inductive avec C30 Electric

En bref, l'électricité induit un courant sur une bobine de fil de cuivre, émis à une certaine fréquence, proche des fréquences radio FM, pour les applications les plus probables. Cela crée un champ magnétique oscillant, qui est ensuite capté par une autre bobine de cuivre.

Avec un réglage fin du signal en fonction de l'espacement et l'aide de condensateurs - et certaines idées de physique de base comme l'idée de fréquences de résonance - la charge sans fil peut être rendue pratique pour les véhicules électriques sans perdre trop d'énergie en cours de route.

Près

Techniquement, le système nécessite deux ensembles de matériel : un pad émetteur pour l'allée ou le sol du garage qui est connecté à un circuit dédié, tout comme un chargeur mural, et un pad récepteur à installer sur le bas du véhicule.

Recharge sans fil BMW 530e iPerformance 2018

Recharge sans fil BMW 530e iPerformance 2018

Recharge sans fil BMW 530e iPerformance 2018

Les systèmes de WiTricity, qui est devenu le leader technologique, et d'autres s'en tiendront à la norme J2954 qui a été conçue pour produire de manière fiable une charge sans fil utilisable à une distance comprise entre 10 et 25 cm (3,9 et 9,8 pouces), qui s'adapte à la garde au sol de presque tous les véhicules de série, des voitures de sport aux VUS tout-terrain. Et à 11 kW de puissance, il redonne au véhicule électrique typique environ 35 miles d'autonomie par heure en stationnement.

Avec une méthode d'alignement intégrée à la norme, un signal de balise à faible énergie provenant du pad permet soit d'afficher au conducteur l'endroit où le véhicule doit être garé, soit d'automatiser le tout. Une poignée de main Wi-Fi complète ce qui sera essentiellement une version sans contact de Plug and Charge, essentiellement Park and Charge. Voilà.

Avec environ 85 % des recharges effectuées à domicile, il s'agit d'une méthode de recharge quotidienne, et non d'une technologie spéciale pour les trajets routiers. "En fin de compte, la voiture donnera l'impression d'avoir une voiture à autonomie infinie", a déclaré le PDG de WiTricity, Alex Gruzen. "Ils la conduisent, ils la garent, ils n'ont jamais rien à faire."

Quelle est l'efficacité de la recharge de voiture sans fil ?

L'efficacité de la charge sans fil Qi de votre smartphone atteint au mieux 80 %, mais probablement moins de 70 %, c'est pourquoi votre téléphone est si chaud lorsque vous le retirez d'un tel chargeur. Ce système a été conçu pour être mince et bon marché, mais avec un niveau d'énergie aussi élevé, un système de recharge de voiture ne peut pas être un gaspillage de cette façon et a été conçu spécifiquement autour de l'efficacité.

Système de recharge sans fil Nissan

Quelques constructeurs automobiles ont examiné la technologie des installations d'usine - comme Nissan pour la Leaf, il y a plus de dix ans (ci-dessus), l'efficacité s'est améliorée. Bobine à bobine, la technologie WiTricity reçoit 99% de l'énergie transportée sur l'entrefer. La plupart des autres étages sont identiques et aucun transformateur d'isolement avec perte n'est nécessaire, ce qui permet d'économiser de l'énergie. Du boîtier de circuit au véhicule, l'efficacité d'un système sans fil est généralement de 90 % à 92 %, juste là où se trouve la plupart des recharges enfichables.

Pourquoi est-ce mieux ?

Du point de vue du marché, la technologie de charge sans fil pourrait rendre les véhicules électriques beaucoup plus vivables au quotidien, en particulier pour ceux qui considèrent les câbles et connecteurs de charge quotidiens comme un problème.

Bien que ces câbles et connecteurs doivent être remplacés toutes les quelques années, le matériel de charge sans fil n'a pas ces points d'usure. La neige et la glace ne gêneront pas non plus.

Système de charge par induction sans fil Mercedes-Benz

De plus, lorsque nous atteignons des niveaux plus élevés d'adoption des véhicules électriques, si la recharge sans fil est plus fréquemment utilisée, par commodité, cela réduira potentiellement le besoin de recharge rapide en courant continu qui est plus un fardeau pour le réseau électrique.

Quels sont les inconvénients ?

Le coût est le plus important. Le prix de l'option de recharge sans fil se chiffrera probablement en milliers. Étant donné le besoin de deux grands ensembles de composants matériels, cela coûtera toujours plus cher qu'un chargeur mural ou de poste.

Le socle de charge étant beaucoup plus difficile à déplacer qu'un connecteur de charge, le manque de flexibilité de la charge sans fil peut poser problème à certains ménages habitués à modifier leurs plans de stationnement la nuit.

L'interopérabilité entre les composants de charge sans fil mixtes et assortis ne devrait pas être le problème ; c'était tout l'intérêt d'attendre que l'industrie s'entende sur une norme, et c'est ici.

Quels véhicules électriques proposent la recharge sans fil ?

Aucun actuellement aux États-Unis, mais cela devrait bientôt changer.

2023 Genèse GV60

Globalement, le déploiement a commencé, et tout est très récent. Le Genesis GV60 offre la première intégration en usine de la recharge sans fil au monde, et il est inclus dans les versions sud-coréennes du marché domestique dans le cadre d'un programme pilote. Hyundai a inclus la technologie dans le développement de sa plate-forme E-GMP pour les véhicules électriques dédiés, alors attendez-vous à voir la technologie dans plus de modèles et de marchés bientôt.

En Chine, la technologie a été récemment adoptée dans les véhicules électriques de la marque Hongqi de FAW, ainsi que par IM Motors, une coentreprise du chinois SAIC Motor et du géant du commerce électronique Alibaba. C'est également dans le Zhiji L7 soutenu par Alibaba.

Il existe depuis des années des solutions de recharge sans fil sur le marché secondaire, notamment de Plugless Power, qui propose un système pour la Tesla Model S. Un système Tesla Model 3 de WiTricity est également en préparation.

Système de recharge sans fil hybride rechargeable BMW Série 5

BMW a testé la recharge sans fil aux États-Unis dans son hybride rechargeable de la série 5, mais le test n'a pas été étendu au-delà d'un petit programme pilote.

D'autres laboratoires et startups travaillent actuellement sur la charge sans fil haute puissance, à des taux comparables à la charge rapide en courant continu, mais il faudra peut-être une décennie avant que cela ne devienne une option viable.

Pourquoi la recharge sans fil n'a-t-elle pas encore fait son chemin ?

Autrement dit, la technologie n'est pas encore prête. Mais c'est en chantier depuis longtemps.

La recharge sans fil a été initialement proposée et démontrée par Nikola Tesla il y a plus de cent ans, mais elle existe depuis des décennies à un stade d'application expérimentale. Une série d'avancées au cours des 15 dernières années ont accéléré les progrès de la technologie au point où elle est fiable, efficace et facile à emballer.

Bien que la recharge sans fil Qi pour les smartphones soit la première fois que cette technologie est devenue courante, elle a d'abord été testée et appliquée dans les véhicules il y a des décennies. Mais une série de consolidations au cours des dernières années a contribué à le pousser au point d'être plus viable sur le plan commercial. Halo et WiTricity ont tous deux démarré en 2010 et ont fait sortir les efforts de recharge sans fil des véhicules des laboratoires universitaires et des entreprises naissantes. Qualcomm a acheté HaloIPT en 2011, puis la société américaine WiTricity, qui travaillait sur sa propre solution légèrement différente, a acquis et fusionné avec Qualcomm Halo en 2019.

Recharge sans fil dans un parking - WiTricity

Après cela, WiTricity "s'est immédiatement mis au travail pour consolider l'architecture… en prenant le meilleur des deux côtés, pour pouvoir présenter à la SAE une architecture commune que nous pensions être la réponse", a rappelé Gruzen.

Cela a été essentiel pour atteindre la norme SAE J2954 ratifiée en octobre 2020, essentiellement un signal que la technologie peut être mise sur le marché.

L'avenir

Le fournisseur mondial d'automobiles et de véhicules Siemens a investi 25 millions de dollars dans WiTricity en juin 2022, et ce partenariat se traduira par des solutions pour la maison, le parking, le lieu de travail ou la flotte.

Siemens prévoit que le marché de la recharge sans fil atteindra 2 milliards de dollars d'ici 2028 rien qu'en Europe et en Amérique du Nord.

Démonstration de recharge sans fil ORNL avec camion hybride UPS

Bien que les solutions domestiques – et la norme SAE actuelle – atteignent 11 kW, nous verrons des versions plus puissantes de ce système pour les flottes. Cela peut provenir en grande partie d'un ensemble différent d'entreprises, y compris HEVO et Momentum Wireless, entre autres. Séparément, il existe un autre ensemble d'entreprises travaillant sur la charge dynamique sans fil - un rêve relatif pour l'instant qui charge les véhicules selon certains des mêmes principes que le véhicule est conduit.

Le marché secondaire pourrait également se développer. Plugless Power, qui a déjà vendu des systèmes de rechange pour la Tesla Model S, la Nissan Leaf et d'autres, devrait également dévoiler cette année des systèmes de nouvelle génération à un prix cible d'environ 3 500 $, avec un système qui réalisera l'alignement des coussinets. via une interface Apple CarPlay.

Chargeur sans fil Evatran Plugless pour Tesla Model S

WiTricity souligne les propres sondages commandés par l'entreprise qui montrent une vague d'intérêt pour une technologie qu'ils n'ont probablement jamais rencontrée en personne dans les voitures. Il a constaté que, sur la base du seul concept, les "consommateurs de véhicules électriques" qui ne s'étaient pas encore engagés dans l'idée d'acheter une voiture électrique ont augmenté leur intention d'achat de 35 % à 59 % avec la disponibilité de la recharge sans fil. Une enquête plus récente pour la société a révélé que de nombreux propriétaires de non-véhicules électriques le souhaitent comme option dans un futur VE.

"Cela a été une conversation avec un groupe d'ingénieurs dans une pièce pendant dix ans", a déclaré Gruzen. "Maintenant, nous avons un vrai produit sur le marché."

Et à mesure que le prix baisse et que tous les premiers utilisateurs ont acheté des véhicules électriques, cela pourrait devenir ce qui aide à vendre beaucoup plus d'Américains à la propriété de véhicules électriques.

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