Xe điện tự lái trong tương lai có thể tự sạc điện sẽ như thế nào?

Các đoàn ô tô quay trở lại trạm sạc đặc biệt có thể được cắm bởi một “người hỗ trợ cắm sạc điện” là con người và trên thực tế, nếu lô lớn thì điều này có thể tiết kiệm chi phí một cách hợp lý, vì con người có thể tiếp tục làm việc và chi phí cho mỗi lần cắm/rút phích cắm hợp lý. Tuy nhiên, theo thời gian, có rất nhiều lý do để tự động hoá quá trình trình cắm và sạc tự động cho xe điện.

Trình cắm sạc tự động cho phép ô tô di chuyển để sạc khi chúng cần là rất cần thiết. Điều đó có thể đúng không chỉ với robotaxi mà còn đúng với cả ô tô riêng, ngay cả khi những chiếc ô tô riêng đó không có khả năng chở một người đi với tốc độ tối đa trên đường phố vào ban ngày. Ô tô tự sạc có thể thực hiện những chuyến đi ngắn đến các trạm sạc gần đó trên những con phố yên tĩnh (chẳng hạn như vào ban đêm) và ở tốc độ thấp, giúp thực hiện việc này một cách an toàn dễ dàng hơn. Điều này cho phép tạo ra chiếc ô tô điện tối ưu, một chiếc ô tô luôn đầy ắp và bạn thậm chí còn không chắc nó hoạt động như thế nào và khi nào. Trong khi ngày nay, nhiều người mua ô tô lo lắng về cách họ sẽ sạc xe điện, một chiếc ô tô tự sạc sẽ tạo ra trải nghiệm kỳ diệu thậm chí không thể có được bằng xăng và không có bất kỳ chế độ sạc nhanh đặc biệt nào.

Việc tự sạc cũng có thể có ý nghĩa ở các bãi đậu xe, đặc biệt là ở các văn phòng, vì vậy sẽ không cần phải xây nhiều trạm sạc. Những chiếc xe có thể chia sẻ chúng. Cơ bản ô tô tự sạc có nghĩa là chúng ta không cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng sạc khổng lồ. Thay vào đó, các trạm tự động đặt gần trạm điện có thể phục vụ hầu hết người dân, kể cả những người không có chỗ đậu xe riêng và không thể lắp đặt trạm sạc.

Những chiếc ô tô có thể di chuyển để sạc cũng có khả năng "sạc cơ hội" khi năng lượng rẻ, vì có thể từ 8 giờ sáng đến 2 giờ chiều ở khu vực có nhiều năng lượng mặt trời hoặc bất kỳ khoảng thời gian nào dư thừa điện. Đây không chỉ là một chiến thắng tài chính cho chủ sở hữu ô tô mà còn là một cách để hấp thụ lượng điện dư thừa và giải quyết sự thay đổi của các nguồn tái tạo trên lưới điện.

Ô tô tự sạc không quan tâm nhiều đến thời điểm sạc (miễn là chúng không được sử dụng) và vì vậy chúng là đối tác tự nhiên của lưới điện có nguồn cung thay đổi. Đối với ô tô do con người điều khiển, họ cần đảm bảo rằng chúng được cắm điện vào bãi đậu bất cứ lúc nào có thể có dư thừa, nhưng ô tô tự sạc có thể đi nếu rảnh, ngắt kết nối và quay lại nếu cần.

Sạc như thế nào?

Trong những ngày đầu như hiện tại, xe tự lái có thể vẫn sẽ cần con người. Tuy nhiên, có một số cách mà xe plug-in có thể được tự động hóa, cho phé các trạm nhỏ hơn, dung lượng thấp và chi phí thấp hơn.

Thông thường, nguyên tắc cốt lõi là có nhiều ô tô hơn số lượng bộ sạc ngoài nhà. Điều đó có nghĩa là bạn muốn đặt những thứ đắt tiền vào bộ sạc chứ không phải trong ô tô. Quy tắc đó thậm chí còn có nghĩa là chúng ta không nên bận tâm đến việc lắp bộ sạc bên trong vào tất cả ô tô như hiện nay. Bộ sạc bên trong chạy bằng nguồn điện xoay chiều gia đình ở điện áp 120 và 240v, và đó là lý do khiến sạc chậm “cấp 2”.

Trong khi mọi người thường gọi là hộp họ có trong nhà, trong cốp xe hoặc trong bãi đậu xe thực tế không phải là một “bộ sạc” - bộ sạc được tích hợp trong ô tô và thiết bị còn lại thực sự chỉ là một phích cắm và dây nối dài đắt tiền, về mặt kỹ thuật được gọi là EVSE.

Bộ sạc nhanh sử dụng DC và thực sự là một bộ sạc, cần bộ sạc bên trong trong ô tô để mọi người có thể sạc dễ dàng tại nhà và để chế tạo những chiếc EVSE công cộng đời đầu sẽ rẻ. Ngày nay, bộ sạc bên trong không đắt lắm nên nó sẽ tồn tại vĩnh viễn.

Quy tắc trên gợi ý rằng việc cắm phích cắm tự động phải được thực hiện bởi một tay cắm robot có thể giữ và cắm một dây tiêu chuẩn. Điều đó sẽ đúng nếu không phải vì thực tế là một chiếc ô tô tự sạc đã là một robot khá có năng lực và có thể thực hiện hầu hết các công việc di chuyển. Nếu các cổng sạc được đặt ở phía trước và phía sau ô tô, thì xe robot có thể cắm vào một phích cắm cố định được gắn ở độ cao phù hợp, khiến việc lắp đặt trạm trở nên rẻ hơn.

Thực tế có thể can thiệp theo một số cách. Thứ nhất, cổng sạc hầu như không bao giờ ở mặt trước hoặc mặt sau, và nếu có, nó sẽ bị hư hỏng khi xảy ra tai nạn (đặc biệt là ở mặt trước) làm tăng chi phí. Thứ hai, ô tô có xu hướng gắn các cổng ở các độ cao khác nhau và chúng cần phải tiêu chuẩn hóa độ cao. Một phích cắm chỉ có một bộ truyền động để điều chỉnh độ cao sẽ có chi phí khá thấp, nhưng một lần nữa, phích cắm không có ở phía trước hoặc phía sau. Đối với các kiểu cổng sạc hiện có, phích cắm sẽ cần phải di chuyển lên xuống cũng như vào và ra - ô tô có thể thực hiện phần còn lại của quá trình di chuyển. Lý tưởng nhất là tất cả các phích cắm sẽ cố gắng ở một góc tiêu chuẩn.

Robot sạc

Điều đó vẫn kém hấp dẫn hơn nhiều so với những robot đặc biệt được chế tạo bởi các công ty như công ty Rocsys của Hà Lan, công ty gần đây đã nhận được một vòng tài trợ. Robot lớn và phức tạp hơn của họ được thiết kế nhiều hơn cho những chiếc ô tô thông thường trong các bãi đỗ xe hoặc ở những nơi mà việc ra khỏi xe để cắm điện là một vấn đề.

Tesla cũng nổi tiếng đã trình diễn một robot để cắm điện cho ô tô của họ nhiều năm trước và một số công ty khác đã trình diễn những phích cắm này. Hiện tại, chúng có xu hướng khá đắt và không được thiết kế để tận dụng lợi thế của một chiếc ô tô có thể tự định vị chính xác. Huyndai cũng đã trình diễn nguyên mẫu robot sạc có dây được gọi là ACR.

Ngoài robot sạc cho các quầy cố định còn có robot sạc di chuyển và có pin. Chúng có thể di chuyển xung quanh bãi đậu xe để sạc ô tô, điều này rất hữu ích cho những ô tô không thể tự di chuyển. Robot sạc NaaS là một ví dụ như vậy. Thật không may, có những tổn thất liên quan đến việc sạc và xả từ một loại pin khác, đồng thời nó cũng gây hao mòn pin đó và gây hao phí, vì vậy đây khó có thể là giải pháp hàng ngày.

Một đầu nối mới

Vừa xảy ra một cuộc chiến lớn giữa các lựa chọn đầu nối giữa NACS của Tesla và các hệ thống khác như J1772, CCS và CHAdeMO. NACS dường như đã thắng. Vì vậy, có vẻ kỳ lạ khi đề xuất một đầu nối mới. Bộ kết nối mới sẽ không thực sự cạnh tranh với NACS vì một đội ô tô có thể có hệ thống riêng và không bao giờ sử dụng bộ sạc công cộng. Nếu ô tô đi lang thang thì ít nhất phải có bộ chuyển đổi.

Bộ chuyển đổi sẽ không phải là một lựa chọn cho đầu nối ở dưới gầm xe, mặc dù vị trí đó có giá trị. Đặc biệt mọi thứ ở đó cần phải được bảo vệ khỏi thời tiết và các mảnh vụn trên đường, nhưng điều đó thật tuyệt vì nó cho phép các trạm sạc chỉ là một chiếc hộp trên mặt đất để ô tô chạy qua. Với hoạt động lò xo phù hợp, đầu nối có thể hoạt động như một thiết bị vật lý thay vì được kích hoạt để giữ chi phí ở mức thấp.

Sạc không dây

Trong nhiều năm, nhiều công ty đã khuyến khích sạc cảm ứng cho ô tô tiêu dùng. Để làm được điều này, ô tô có một cuộn dây cảm ứng được gắn ở phía dưới và một tấm đệm khác có các cuộn dây như vậy được đặt trên mặt đất. Chiếc xe chỉ đơn giản là lái xe trên đầu tấm đệm. Điều này chủ yếu được tiếp thị cho người lái xe vì sự tiện lợi - bạn không cần định vị hoàn toàn chính xác và bạn chỉ cần lái xe lên tấm đệm và để đó, thậm chí không cần thời gian cắm và rút phích cắm.

Cách tiếp cận này vẫn chưa nhận được quá nhiều sự chú ý vì một số lý do. Tấm sạc và cuộn dây có thể là một khoản bổ sung chi phí đáng kể cho các phương tiện hiện có và chưa có phương tiện nào đưa chúng vào tiêu chuẩn. Chưa có tiêu chuẩn nào cho việc này nên các phương tiện cũng cần phải có đầu nối thông thường. Sạc cảm ứng có một số tổn thất (mặc dù sạc AC bằng bộ sạc bên trong cũng có tổn thất). Sạc cảm ứng sử dụng nguồn AC phải được chuyển đổi thành DC trong ô tô để sạc công suất cao có thể liên quan đến một số thiết bị phức tạp hơn trong ô tô.

Mặc dù các nhà cung cấp khẳng định tổn thất của sạc cảm ứng tương tự như phích cắm dẫn điện, nhưng ngay cả một sự khác biệt nhỏ cũng sẽ tăng lên trong suốt tuổi thọ của trạm sạc. Tuy nhiên, đối với xe tự lái, có thể đặt các bộ phận gần như tiếp xúc nhau do đỗ xe chính xác, dựa trên chiếc xe có khoảng sáng gầm xe thấp nhất đang được trạm xử lý.

Tesla gần đây đã mua lại một công ty sạc không dây có tên Wiferon, vì vậy hãng này có thể có tham vọng trong lĩnh vực này.

Tráo đổi pin

Mặc dù việc trao đổi pin có nhiều vấn đề, nhưng đối với những chiếc ô tô được trang bị nó, nó có ưu điểm là không cần đến con người nên nó cũng có thể được sử dụng cho những chiếc ô tô tự sạc. Tất nhiên, chiếc xe phải được chế tạo đặc biệt để hoán đổi với thiết kế bộ pin khác. Ví dụ, thiết kế gói cấu trúc của Tesla khó có thể tương thích.

Xe kết nối lưới điện

V2G, như đã biết, vẫn chưa phải là một công nghệ hoàn chỉnh. Với V2G, người ta hy vọng ô tô có thể cung cấp điện cho lưới điện khi cần và cái giá phải trả cho việc này là cao, đủ để bù đắp cho sự hao mòn của ắc quy và phạm vi hoạt động của ô tô bị giảm sau một phiên. Nhưng một vấn đề với V2G là ô tô phải được cắm vào trạm sạc hai chiều để có thể xử lý V2G trong những thời điểm đặc biệt (chủ yếu là những buổi tối mùa hè nóng nực) khi lưới điện sắp hết. '

Ở đây, những chiếc xe tự động có một chiến thắng lớn - nếu có lệnh triệu tập rằng lưới điện đang trả tiền điện rất tốt, chúng có thể lái xe đến một địa điểm hai chiều để bán điện. Bằng cách này, không cần phải xây dựng nhiều trạm hai chiều với hy vọng đón được một chiếc ô tô trong thời gian lưới điện thiếu hụt. Hiện tại, các trạm hai chiều rất đắt tiền, mặc dù trong tương lai, những ngôi nhà có hệ thống năng lượng mặt trời và bộ biến tần có thể thực hiện việc này với giá rẻ hơn.