Xe điện vừa chạy vừa sạc: Honda chuẩn bị thử nghiệm công nghệ sạc không dây trên cao tốc

Một chiếc xe điện chạy trên cao tốc nhưng không cần dừng lại tại trạm vẫn có thể bổ sung năng lượng cho pin – ý tưởng tưởng như chỉ có trong các dự án thử nghiệm đang tiến thêm một bước mới.

Honda đã phát triển công nghệ truyền điện không dây cho phương tiện điện khi đang di chuyển và lên kế hoạch thử nghiệm thực tế trên đường cao tốc tại Nhật Bản.

Công nghệ đặc biệt hướng tới những phương tiện tiêu thụ nhiều năng lượng như xe tải điện cỡ lớn, nơi kích thước battery pack và thời gian sạc hiện vẫn là những thách thức lớn.

Nếu được thương mại hóa, công nghệ này có thể thay đổi cách chúng ta nhìn về bài toán phạm vi hoạt động của xe điện.

Xe điện có thể nhận điện ngay khi đang chạy

Sạc EV hiện nay chủ yếu diễn ra theo hai cách.

Phổ biến nhất là kết nối xe với bộ sạc AC hoặc DC bằng cáp.

Một số mẫu xe cũng đã hỗ trợ sạc không dây khi đỗ trên một tấm sạc cố định.

Công nghệ Honda đang phát triển tiến thêm một bước: truyền năng lượng không dây khi phương tiện vẫn đang di chuyển trên đường.

Thay vì phải dừng xe tại trạm, các thiết bị truyền điện được tích hợp vào một đoạn đường có thể tạo ra trường điện từ.

Bộ phận tiếp nhận nằm dưới xe thu năng lượng và chuyển thành điện để cung cấp cho hệ thống truyền động hoặc battery pack.

[INFOGRAPHIC ĐỀ XUẤT: XE ĐIỆN VỪA CHẠY VỪA SẠC]

Thiết kế mặt cắt một đoạn cao tốc.

Phía trên: xe tải điện đang chạy.

Bên dưới mặt đường: các module truyền điện không dây.

Dưới gầm xe: bộ thu năng lượng.

Bên trong xe: battery pack.

Sử dụng các đường sóng năng lượng phát sáng từ mặt đường lên xe thay vì chuỗi mũi tên dài.

Headline trên hình:

“KHÔNG CẦN DỪNG XE – PIN VẪN CÓ THỂ NHẬN ĐIỆN”

Vì sao Honda nhắm tới xe tải điện?

Xe tải là một trong những phương tiện khó điện hóa nhất.

Một chiếc xe con có thể sử dụng battery pack khoảng 50–100 kWh, nhưng xe tải đường dài cần lượng năng lượng lớn hơn nhiều.

Muốn tăng phạm vi hoạt động, nhà sản xuất có thể tăng dung lượng pin.

Nhưng pin càng lớn lại kéo theo hàng loạt vấn đề:

• Trọng lượng xe tăng.
• Giá thành tăng.
• Thời gian sạc dài hơn.
• Giảm tải trọng hàng hóa có thể chuyên chở.
• Yêu cầu trạm sạc công suất rất lớn.

Đây chính là điểm khiến đường sạc không dây trở nên hấp dẫn.

Nếu xe có thể liên tục nhận thêm năng lượng trên một số đoạn cao tốc, nhà sản xuất có thể không cần lắp battery pack quá lớn để đạt cùng phạm vi vận hành.

Có thể giảm kích thước pin xe điện?

Đây có thể là lợi ích lớn nhất của công nghệ.

Hãy hình dung một xe tải phải chạy hàng trăm kilomet mỗi ngày.

Với phương án hiện nay, xe phải mang đủ pin cho phần lớn hành trình rồi dừng tại một trạm sạc công suất cao.

Nếu trên tuyến đường có những đoạn cung cấp điện động, chiếc xe có thể bổ sung năng lượng trong quá trình vận hành.

Battery pack lúc đó đóng vai trò lưu trữ và cung cấp năng lượng ở những đoạn đường không có hệ thống sạc.

[INFOGRAPHIC ĐỀ XUẤT: PIN LỚN HAY ĐƯỜNG CÓ SẠC?]

Chia hình thành hai nửa.

Xe tải EV truyền thống

Battery pack rất lớn
→ trọng lượng cao
→ phải dừng sạc.

Xe tải sử dụng Dynamic Wireless Charging

Battery pack có thể nhỏ hơn

• nhận thêm điện trên đường
• giảm thời gian dừng sạc.

Lưu ý trên infographic:

“Khả năng giảm kích thước pin phụ thuộc công suất sạc, chiều dài tuyến đường và mô hình vận hành thực tế.”

Công nghệ này có thay thế trạm sạc nhanh?

Khả năng cao là không.

Ít nhất trong tương lai gần, đường sạc không dây phù hợp hơn với vai trò bổ sung cho mạng lưới sạc hiện tại.

Lý do lớn nhất là chi phí hạ tầng.

Để một tuyến đường có khả năng truyền điện, các thiết bị phải được lắp đặt bên dưới hoặc tích hợp vào mặt đường, đồng thời cần hệ thống cung cấp điện, điều khiển và quản lý.

Triển khai trên hàng nghìn kilomet cao tốc sẽ phức tạp hơn rất nhiều so với xây dựng một trạm sạc cố định.

Vì vậy, những tuyến có lưu lượng xe thương mại lớn, tuyến logistics cố định hoặc khu vực cảng – kho vận có thể là những nơi phù hợp hơn để ứng dụng trước.

Sạc không dây khi chạy có những thách thức gì?

Ý tưởng hấp dẫn nhưng bài toán kỹ thuật không đơn giản.

Hiệu suất truyền điện

Mỗi lần chuyển đổi năng lượng đều tạo ra tổn thất.

Hệ thống phải đạt hiệu suất đủ cao để việc truyền điện không dây có ý nghĩa về kinh tế.

Khoảng cách giữa xe và mặt đường

Bộ thu trên xe không tiếp xúc trực tiếp với thiết bị phát điện.

Khoảng cách, vị trí xe trong làn và độ cao gầm xe đều có thể ảnh hưởng tới hiệu quả truyền năng lượng.

Công suất

Một xe tải điện đang chạy cao tốc có thể tiêu thụ lượng điện rất lớn.

Hệ thống vì vậy phải cung cấp công suất đủ cao để năng lượng nhận được thực sự có ý nghĩa.

Độ bền

Thiết bị đặt trong hoặc dưới mặt đường phải chịu được:

nước – nhiệt độ – rung động – tải trọng xe – quá trình sửa chữa mặt đường.

Tiêu chuẩn chung

Xe của nhiều hãng khác nhau cần có khả năng tương thích với cùng một hạ tầng.

Nếu mỗi hãng sử dụng một tiêu chuẩn riêng, việc triển khai quy mô lớn sẽ rất khó.

Bài toán không chỉ là “sạc nhanh hơn”

Trong vài năm qua, cuộc đua pin EV tập trung mạnh vào tốc độ sạc.

Các hãng đang phát triển kiến trúc điện áp cao và battery pack có khả năng nhận công suất ngày càng lớn.

Nhưng sạc không dây động đặt ra một cách tiếp cận khác:

Thay vì cố gắng sạc thật nhanh khi xe dừng, tại sao không tranh thủ sạc trong lúc xe đang chạy?

Nếu phương tiện nhận điện thường xuyên trên hành trình, nhu cầu phải nạp một lượng năng lượng cực lớn trong vài phút có thể giảm xuống.

Điều này đặc biệt đáng chú ý với vận tải thương mại, nơi mỗi phút xe dừng đều ảnh hưởng tới hiệu quả khai thác.

Một con đường có thể trở thành “trạm sạc dài hàng kilomet”

Nếu công nghệ phát triển đủ xa, khái niệm trạm sạc EV có thể thay đổi.

Hiện nay chúng ta nghĩ tới trạm sạc như một địa điểm:

xe đến – đỗ – cắm sạc – chờ – tiếp tục hành trình.

Với sạc động, bản thân đoạn đường có thể trở thành hạ tầng cung cấp năng lượng.

Xe chỉ cần chạy qua vùng sạc và hệ thống tự động trao đổi năng lượng.

Đây là một cách tiếp cận đặc biệt phù hợp với xe tải chạy trên các tuyến cố định.

Thay vì phủ toàn bộ mạng lưới đường bộ, cơ sở hạ tầng có thể được ưu tiên tại những hành lang vận tải có mật độ xe điện cao.

Tương lai EV có thể không cần pin ngày càng lớn

Trong nhiều năm, một trong những cách dễ nhất để tăng phạm vi xe điện là tăng dung lượng battery pack.

Nhưng một bộ pin 150 kWh hay 200 kWh cũng đồng nghĩa với nhiều vật liệu hơn, trọng lượng lớn hơn và giá thành cao hơn.

Các công nghệ như:

sạc siêu nhanh, đổi pin, V2G và sạc không dây động

đang mở ra một hướng khác.

Thay vì chỉ tập trung vào việc “mang thật nhiều điện trên xe”, ngành EV có thể xây dựng một hệ sinh thái nơi phương tiện tiếp cận năng lượng thuận tiện hơn trong quá trình sử dụng.

Thử nghiệm của Honda vì vậy đáng chú ý không chỉ bởi yếu tố “xe vừa chạy vừa sạc”.

Nó đặt ra một câu hỏi lớn hơn:

Xe điện tương lai thực sự cần pin khổng lồ, hay chúng ta cần một hạ tầng thông minh hơn để cung cấp điện cho xe?