الملخص:
تتطور تكنولوجيا شحن المركبات الكهربائية في اتجاهات جديدة. تعمل شركة هوندا موتور اليابانية على تطوير تكنولوجيا تسمح للسيارات الكهربائية بحصد الطاقة لاسلكيا أثناء القيادة. ومن خلال دمج معدات نقل الطاقة اللاسلكية في الطرق، يمكن للمركبات تجديد بطارياتها دون التوقف أو الاتصال بخطوط الشحن طالما أنها تقود عبر أقسام الطريق المعدلة خصيصًا. هذا النظام ليس مناسبًا لسيارات الركاب العادية فحسب، بل يُخطط أيضًا لتطبيقه على المركبات الكهربائية التجارية الكبيرة لتقليل وقت انتظار الشحن لمركبات النقل اللوجستي.
أعلن قسم البحث والتطوير في شركة هوندا، معهد هوندا للأبحاث التقنية، في 5 أكتوبر أنه قام بتطوير مجموعة من التقنيات الأساسية لأنظمة الطرق لنقل الطاقة اللاسلكية الديناميكية بشكل مشترك مع شركة Taisei Construction Co., Ltd. اليابانية وشركة Taisei Road Co., Ltd.. ويستخدم النظام تقنية نقل الطاقة اللاسلكية بالاقتران المغناطيسي، واسمها باللغة الإنجليزية هو Dynamic Wireless Power Transfer، أو DWPT للاختصار. وتخطط الشركات الثلاث لتنفيذ الاختبارات التوضيحية ذات الصلة على الطرق العامة بدءًا من السنة المالية 2027. وستبدأ السنة المالية 2027 في اليابان في 1 أبريل 2027.
يختلف نظام الشحن اللاسلكي الديناميكي عن الطريقة الحالية التي تتطلب ركن السيارة عند كومة شحن ونقل الطاقة إلى البطارية من خلال الكابلات، بتثبيت معدات نقل الطاقة داخل الطريق وتثبيت جهاز الاستقبال المقابل في الجزء السفلي من السيارة. عندما تمر مركبة عبر قسم طريق مجهز بهذا النظام، فإن جهاز الإرسال على الطريق وجهاز الاستقبال الموجود على متن السيارة يحققان نقل الطاقة لاسلكيًا من خلال اقتران المجال المغناطيسي، ومن ثم يتم نقل الطاقة المستقبلة إلى بطارية السيارة.
وهذا يعني أن طريقة تجديد الطاقة للسيارات الكهربائية في المستقبل قد لا تعتمد بشكل كامل على شحن مواقف السيارات. إذا كانت السيارة تقود في كثير من الأحيان على الطرق المجهزة بمعدات إمداد الطاقة اللاسلكية، فيمكنها الاستمرار في الحصول على جزء من الطاقة الكهربائية أثناء القيادة اليومية، وبالتالي تقليل عدد مرات ركن السيارة للشحن. تعتبر هذه التكنولوجيا جذابة بشكل خاص للمركبات التجارية التي تحتاج إلى العمل لفترات طويلة ولها نطاقات طويلة.
ومع ذلك، فإن هذا النظام ليس مجرد لوحة شحن لاسلكية ضخمة مثبتة تحت الطريق الإسفلتي، بل يتكون من أجهزة متعددة تتعاون مع بعضها البعض.
يتضمن النظام بأكمله بشكل أساسي نظام إمداد طاقة تيار مستمر أرضي، ومكونات أرضية على الطريق، ومكونات على متن السيارة مثبتة على هيكل السيارة. نظام إمداد الطاقة الأرضي هو المسؤول عن توفير الطاقة الكهربائية، والمكون الأرضي في الطريق هو المسؤول عن نقل الطاقة من خلال ملف الإرسال، والمكون الموجود على متن السيارة هو المسؤول عن استقبال الطاقة الكهربائية وتوصيلها إلى البطارية.
من السمات المهمة لتطوير شركة هوندا هو دمج ملف العاكس وجهاز الإرسال في وحدة واحدة مدمجة في الطريق. يتم توصيل العديد من هذه الوحدات عبر خطوط التيار المستمر لتشكيل نظام إمداد الطاقة اللاسلكي للطرق. وفقًا للمعلومات الصادرة عن شركة هوندا، فهذه هي المرة الأولى التي تعرض فيها الشركة علنًا وحدة نقل الطاقة اللاسلكية الديناميكية باستخدام هذا الهيكل.
من خلال اعتماد هيكل توزيع الطاقة بالتيار المستمر، يمكن للنظام تبسيط تخطيط الأسلاك داخل الطريق وتقليل المكونات المطلوبة وعبء أعمال البناء. في الوقت نفسه، يمكن لنظام إمداد الطاقة DC الأرضي أن يتعاون مع وحدة الإرسال على الطريق لتحقيق نقل طاقة لاسلكي عالي الطاقة مع استجابة أسرع وإخراج أكثر استقرارًا.
يعد بناء الطرق أيضًا أمرًا أساسيًا للتطبيق العملي لهذه التكنولوجيا. إذا كان نظام إمداد الطاقة بالطريق التقليدي يتطلب إعادة بناء الطرق على نطاق واسع، فقد يواجه مشاكل مثل ارتفاع تكاليف البناء، ووقت انقطاع حركة المرور الطويل، وصعوبات الصيانة اللاحقة. ولذلك قامت شركة هوندا وشركاؤها بالتفكير على وجه التحديد في كيفية تركيب المعدات على الطرق الحالية.
وفقًا للتصميم المنشور، يمكن لعمال بناء الطرق طحن سطح الطريق الحالي، وتضمين معدات إمداد الطاقة اللاسلكية في المساحة الناتجة، ثم استعادة سطح الطريق من خلال البناء اللاحق. يتخذ النظام أيضًا التدابير المناسبة لمعالجة التفاوت المحتمل في سطح الطريق بعد الطحن لتحسين القدرة على التكيف في تركيب المعدات. نظرًا لأن هيكل توزيع الطاقة DC يمكنه تبسيط الأسلاك المدمجة داخل قسم الطريق، فمن المتوقع أن يتم الانتهاء من تركيب المعدات أو ترقيتها بالتزامن مع مشاريع تجديد الطرق المنتظمة في المستقبل.
هناك تركيز آخر لهذا النظام وهو قدرته على التكيف مع المركبات الكهربائية التجارية الكبيرة. وتأمل شركة هوندا أولاً في تعزيز الاستخدام العملي لتكنولوجيا الشحن اللاسلكي الديناميكي في مجالات الخدمات اللوجستية والنقل، لأن كفاءة تشغيل مركبات الشحن غالبًا ما ترتبط ارتباطًا مباشرًا بوقت إعادة الشحن.
بالنسبة للسيارات الخاصة العادية، لا يجوز للمركبة أن تسافر إلا لعشرات الكيلومترات يوميًا، ويمكن عادةً أن تلبي مواقف السيارات للشحن ليلاً أو إعادة الشحن في محطات الشحن العامة الطلب. ولكن بالنسبة لشاحنات الشحن لمسافات طويلة، فإن توقف الشحن المتكرر سيؤثر على كفاءة النقل. إذا كان من الممكن نشر معدات إمداد الطاقة اللاسلكية على الطرق السريعة أو خطوط الشحن الرئيسية، فستتاح للشاحنات الفرصة لتجديد الطاقة بشكل مستمر أثناء القيادة، مما يقلل الوقت اللازم للتوقف للشحن.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتمكن شركات تصنيع السيارات من إعادة تقييم سعة البطارية المطلوبة للمركبات في المستقبل إذا تمكنت المركبات من الاستمرار في تلقي الطاقة على جزء من الطريق. بالنسبة للمركبات التجارية التي تعمل على مسارات ثابتة، إذا كانت هناك مرافق إمداد طاقة لاسلكية موثوقة على طول الطريق، فقد لا يكون من الضروري الاعتماد بالكامل على البطاريات ذات السعة الكبيرة لتغطية الرحلة بأكملها. ومع ذلك، ما إذا كان هذا النموذج يمكنه حقًا تقليل تكاليف المركبات يعتمد على العديد من العوامل مثل تغطية الطريق، وكفاءة النقل، والاستثمار في المعدات، وطرق تشغيل المركبة.
إن هوندا ليست الشركة الأولى التي تستكشف الشحن اللاسلكي الديناميكي على الطريق. وقد ظهرت العديد من المشاريع المماثلة في أوروبا والولايات المتحدة وأماكن أخرى في السنوات الأخيرة، حيث يحاول الباحثون والشركات تركيب معدات نقل الطاقة اللاسلكية على أسطح الطرق أو تحتها.
في فرنسا، تعاونت شركة Electreon مع مشغل الطرق السريعة VINCI لاختبار نظام شحن لاسلكي مدمج على امتداد حوالي 1.5 كيلومتر من الطريق السريع بالقرب من باريس. وتشمل المركبات المشاركة في الاختبار الشاحنات والشاحنات الصغيرة وسيارات الركاب والحافلات. تشير تقارير الاختبار المبكرة إلى أن ذروة نقل الطاقة للنظام تتجاوز 300 كيلووات.
قامت ديترويت في الولايات المتحدة أيضًا ببناء طرق عامة مجهزة بتكنولوجيا الشحن اللاسلكي، وتحققت شركة تصنيع السيارات ستيلانتيس من وجود نظام شحن لاسلكي حثي على طريق اختبار مخصص في إيطاليا. استكشفت المملكة المتحدة أيضًا حلول الطرق السريعة الكهربائية، على أمل تحسين نطاق السيارات الكهربائية من خلال مرافق إمداد الطاقة على طول الطريق.
تُظهر هذه المشاريع أن الشحن اللاسلكي على الطرق ليس مجرد فكرة لا تزال في المرحلة المفاهيمية، ولكن التقنيات ذات الصلة دخلت درجات متفاوتة من الاختبار الفعلي. ومع ذلك، يختلف هيكل المعدات وطاقة النقل وبيئة التشغيل المستخدمة في المشاريع المختلفة، لذلك لا يمكن أن تكون نتائج الاختبار معادلة مباشرة لجميع أنظمة الشحن اللاسلكي على الطرق التي تصل إلى نفس المستوى.
وستدخل هوندا أيضًا في مرحلة اختبار واسعة النطاق بعد ذلك. وبحسب الخطة التي أعلنتها الشركة، سيقوم الشركاء ببناء قسم اختبار خاص في النصف الثاني من عام 2026 لتقييم أداء نقل الطاقة وسلامة المعدات ومتانة النظام على المدى الطويل.
سيتضمن محتوى الاختبار التحكم في تسرب المجال الكهرومغناطيسي، والموثوقية الهيكلية للمعدات المدمجة على الطريق، وما إذا كان النظام يمكنه الاستمرار في العمل بشكل طبيعي بعد سحق المركبات بشكل متكرر. سيستخدم اختبار المتانة ظروف اختبار تعادل حمولة مليون عجلة، مع حمل مرجعي يبلغ 49 كيلو نيوتن على عجلة واحدة. سيستخدم الباحثون هذا لتقييم ما إذا كانت المعدات لا تزال قادرة على الحفاظ على التشغيل المستقر بعد تعرضها لوزن السيارة وتأثير بيئة تشغيل الطريق لفترة طويلة.
بالنسبة للمعدات الكهربائية المثبتة على الطرق، تعد القدرة الاستيعابية طويلة المدى مشكلة لا يمكن تجاهلها. تحتاج الطرق إلى تحمل دوران المركبات المتكرر، والتغيرات في درجات الحرارة، وهطول الأمطار والعوامل البيئية الأخرى، ويجب ألا تضمن وحدات إمداد الطاقة اللاسلكية المدمجة القوة الهيكلية فحسب، بل يجب أن تحافظ أيضًا على أداء مستقر لنقل الطاقة. في حالة تلف المعدات، فقد لا يؤثر ذلك على مصدر الطاقة فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى زيادة تكاليف صيانة الطريق.
يجب أيضًا التحقق بدقة من السلامة الكهرومغناطيسية. ويعتمد الشحن اللاسلكي على المجالات المغناطيسية لنقل الطاقة، لذا يجب على النظام التحكم في توزيع المجالات الكهرومغناطيسية حول الطريق وتقييم تأثيرها المحتمل على المركبات ومستخدمي الطريق والمعدات المحيطة. فقط عندما يتم التحقق منها في جوانب مثل أداء مصدر الطاقة والمتانة الهيكلية والسلامة الكهرومغناطيسية، يمكن للتكنولوجيا أن تدخل نطاقًا أوسع من تطبيقات الطرق العامة.
سيقوم اختبار المتابعة أيضًا بتقييم ما إذا كان النظام يمكنه الوصول إلى الحد الأقصى لطاقة نقل الطاقة البالغة 150 كيلووات والتحقق مما إذا كانت السيارة يمكنها تلقي الطاقة بشكل موثوق عند سرعات القيادة الأعلى. يعد مستوى الطاقة هذا هدفًا تخطط شركة هوندا للتحقق منه بشكل أكبر ولا يعني أنه تم إثبات أن السيارة يمكنها الحصول بشكل مستمر على 150 كيلووات من طاقة الشحن اللاسلكي في جميع ظروف الطريق.
بالإضافة إلى البحث والتطوير المشترك بين شركة هوندا ودايسي للإنشاءات ودايسي رود، تخطط الشركات الثلاث أيضًا للمشاركة في "مشروع تاتياما" الذي تروج له شركة شرق اليابان للطرق السريعة اليابانية. يخطط المشروع لإجراء اختبار توضيحي لتكنولوجيا نقل الطاقة اللاسلكية الديناميكية على طريق تاتياما السريع في محافظة تشيبا بدءًا من السنة المالية اليابانية 2027.
تخطط هوندا أيضًا لعرض نتائج البحث والتطوير ذات الصلة في العديد من الأحداث الصناعية، بما في ذلك معرض التنقل الياباني بيزويك المقرر عقده في محافظة تشيبا باليابان في أكتوبر 2026، والمؤتمر العالمي لنظام النقل الذكي الدولي لعام 2026 المقرر عقده في جانجنيونج بكوريا الجنوبية في الفترة من 19 إلى 23 أكتوبر.
على الرغم من أن الآفاق التقنية قد جذبت الاهتمام، إلا أن الشحن اللاسلكي على الطرق لا يزال يواجه العديد من المشكلات العملية قبل أن يتم تشغيله تجاريًا على نطاق واسع.
الأول هو تكلفة البناء. بالمقارنة مع أكوام الشحن العادية، فإن الشحن اللاسلكي الديناميكي لا يتطلب فقط تجهيز المركبات بأجهزة استقبال خاصة، بل يتطلب أيضًا وضع معدات الإرسال على الطريق، وتوصيل خطوط إمداد الطاقة، وبناء أنظمة التحكم في الطاقة المقابلة. إذا استمرت المركبات في الحصول على الطاقة الكهربائية أثناء القيادة لمسافات طويلة، فسيلزم تعديل جزء كبير من الطريق، وقد يكون الاستثمار الأولي كبيرًا.
والثاني هو كفاءة نقل الطاقة. يتضمن نقل الطاقة اللاسلكية حتمًا فقدان الطاقة، وقد تؤثر عوامل مثل سرعة السيارة والمسافة بين الملفات وتخطيط معدات الطريق على تأثير النقل الفعلي. وحتى لو تمكن النظام من تحقيق ذروة طاقة أعلى، فهذا لا يعني أن السيارة يمكنها الشحن بثبات بهذه الطاقة طوال عملية القيادة بأكملها.
المسألة الثالثة هي تغطية البنية التحتية. إذا تم تجهيز عدد قليل فقط من أقسام الطريق بمعدات إمداد الطاقة اللاسلكية، فستظل السيارة بحاجة إلى الاعتماد على البطاريات لإكمال أقسام الطريق الأخرى. لذلك، قد يغير الشحن اللاسلكي الديناميكي بشكل كبير الطريقة التي تقوم بها المركبات بتجديد الطاقة فقط إذا تم تشكيل شبكة إمداد طاقة مستمرة بما فيه الكفاية على خطوط الشحن الرئيسية أو الطرق السريعة أو غيرها من الطرق ذات حركة المرور العالية.
وأخيرًا، يجب أيضًا معالجة نموذج التشغيل. يتطلب إنشاء الطرق وتركيب المعدات والصيانة وإمدادات الطاقة استثمارًا رأسماليًا. وسواء كانت الحكومة أو مشغلو الطرق السريعة أو شركات الخدمات اللوجستية أو شركات الطاقة ستتحمل هذه التكاليف في المستقبل، وكيف يدفع مستخدمو المركبات مقابل الكهرباء التي يحصلون عليها، فسوف يؤثر ذلك على الجدوى التجارية لهذه التكنولوجيا.
من منظور سيناريوهات التطبيق، قد يلعب الشحن اللاسلكي الديناميكي دورًا أولًا في مجال الخدمات اللوجستية والنقل باستخدام الخطوط الثابتة والعمليات عالية التردد. ومقارنة بإعادة الإعمار الشامل لجميع الطرق، فإن إعطاء الأولوية لنشر المعدات في ممرات الشحن المزدحمة، أو بالقرب من المراكز اللوجستية، أو في الأجزاء التي تسافر عليها بشكل متكرر المركبات التجارية الكبيرة قد يكون أسهل لتوليد طلب مستقر وتحسين استخدام البنية التحتية.
لم تعلن شركة هوندا عن جدول زمني رسمي للتسويق التجاري لهذا النظام، كما أنها لم تحدد التكلفة المحددة وكفاءة نقل الطاقة النهائية المطلوبة للنشر على نطاق واسع. لذلك، في هذه المرحلة، من الأنسب اعتباره مشروع بحث وتطوير أكمل تطوير التكنولوجيا الأساسية وهو على وشك الدخول في مرحلة التحقق الإضافية، بدلاً من اعتباره حل شحن ناضج على وشك أن يتم تعميمه بالكامل.
إذا أثبتت الاختبارات اللاحقة أن النظام يتمتع بإنتاج طاقة عالي يمكن الاعتماد عليه، وكفاءة كافية في نقل الطاقة، ومتطلبات صيانة منخفضة، فإن الشحن اللاسلكي على الطرق قد يوفر طريقة جديدة لتجديد الطاقة للسيارات الكهربائية. خاصة بالنسبة للمركبات الكهربائية التجارية واسعة النطاق، فإن تقليل وقت شحن مواقف السيارات، وتحسين استخدام المركبات، وحتى تقليل الاعتماد على البطاريات ذات السعة الكبيرة جدًا، قد تصبح اتجاهات تستحق الاستكشاف.
ومع ذلك، فإن ما يحدد حقًا ما إذا كانت هذه التكنولوجيا قادرة على تغيير صناعة السيارات الكهربائية ليس فقط ما إذا كان من الممكن شحن السيارة أثناء القيادة، ولكن ما إذا كانت تكاليف بناء الطرق، وكفاءة الطاقة، ومتانة المعدات، ونماذج تشغيل الأعمال يمكن أن تشكل توازنًا مستدامًا. وعلى مدى السنوات القليلة المقبلة، ستوفر اختبارات الطريق التي تجريها شركة هوندا وشركاؤها أساسًا أكثر أهمية للحكم على القيمة الفعلية لهذه التكنولوجيا.
التعليقات