Wireless charging as the next breakthrough innovation in electromobility

"The race for the most efficient wireless charging technology is in full swing. Because it could make the charging process as convenient as with cell phones.

 

The idea is simple: the electric vehicle is parked in the garage or public parking lot over a flat charging coil, which automatically transfers electrical energy without a physical connection. With a view to the future of autonomous driving, this type of charging option is needed without human intervention. In particular, autonomous valet parking, which will be part of parking in metropolises or airports in the future, would offer even greater added value for customers.

 

Early beginnings

 

However, inductive charging was quiet for a long time, and there were many reasons for this. But one of the main reasons so far has been a lack of standards in the industry. Automobile manufacturers such as Mercedes, BMW and Tesla have been working on their own solutions for inductive charging for several years. Mercedes-Benz developed the S550e plug-in hybrid in collaboration with Qualcomm back in 2017. BMW started production of the 530e iPerformance plug-in hybrid similarly early and supplied both the vehicle-side charging module and the external charging module. Last year, Tesla took advantage of the innovative know-how of the German start-up Wiferion, which specialized in inductive charging. In addition, Tesla recently confirmed that it is continuing to work on a solution for inductive charging, particularly with regard to autonomous vehicles.

 

Breakthrough is imminent

 

However, cross-manufacturer solutions are needed for widespread distribution. The breakthrough now doesn't seem to be long in coming, as inductive charging is about to be ready for series production with a standard developed by the German company Mahle from Stuttgart and could be on the road in a few years. The American standards institute SAE International recently designated the Mahle system as the global standard solution for wireless charging.

 

The road as a loading route

 

However, this is not the end of inductive charging. In Germany, work is already underway on the next breakthrough innovation in inductive charging. This promises automated inductive charging while driving on electrified roads that are equipped with induction coils. The efficiency at the stage of development is already well over 90 percent and is therefore even superior to wired charging, especially if the electrochemical energy conversion in the battery can be eliminated.

 

According to current standardization efforts, a power of 60 kilowatts can be transmitted per pair of coils. This means that when you drive one kilometer, the energy could theoretically be charged for a range of around two more kilometers. German research institutes have built up industry-leading know-how particularly in the automation of production processes for the coils laid in the roadway and for the control cabinets provided along the highways, as well as in the industrialization of road construction for electrified roads.

 

Less battery weight in the truck

 

Heavy trucks could also be charged on electrified roads. The additional weight caused by large batteries has previously been a major obstacle to the electrification of heavy-duty transport. Dynamic inductive charging means that a smaller and therefore lighter battery can be used. Advantages that dynamic loading of trucks via overhead lines also offers. However, since dynamic charging can be used on electrified roads by cars and trucks, the number of users of this technology is higher. And the higher the possible number of users for a new technology, the higher the probability that a new technology will become widespread.

 

High costs for expansion

 

The question remains whether such a seemingly futuristic technology can be financially realized. The construction costs of the above-mentioned charging solution via overhead lines of 4 million euros per kilometer of overhead lines and annual maintenance costs of almost 300 million euros ultimately brought the electrification of the motorway via overhead lines to a standstill.

 

For this type of electrification to have a maximum effect, all German motorways would have to be equipped across the board. According to current calculations from leading technology providers, the cost of electrifying one kilometer using induction coils is around 1 million euros. Given the total length of around 13,000 kilometers of motorways in Germany in two directions, this would mean an investment of almost 30 billion euros. Planning the expansion into regular streets According to current estimates, renovations every 10 years could be carried out with an annual budget of 3 billion euros to modernize the entire infrastructure over a period of ten years.

 

A 6 as a test field

 

Test routes are currently being developed internationally to evaluate contactless energy transmission. In Germany, corresponding research projects take place in Cologne, Karlsruhe, Mannheim and Balingen, among others. From 2025, contactless energy transmission will also be tested for the first time on a German motorway, the A 6 between Nuremberg and Amberg.

 

 If the ongoing research projects meet the high expectations of technical performance, ecological compatibility and economic feasibility, an innovative key technology in electromobility could be occupied by local companies. However, as with all infrastructure projects, clear political guidelines and standardization processes are necessary.

 

Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke is the holder of the chair for manufacturing automation and production systems at the Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg." [1]

 

1. Drahtloses Laden als nächste Sprunginnovation in der Elektromobilität. Frankfurter Allgemeine Zeitung (online) Frankfurter Allgemeine Zeitung GmbH. Feb 14, 2024. Von Helena Wisbert und Jörg Franke

„Apple“ gavo sunkią automobilių gamybos pamoką

  „Automobilių vaikinai įspėjo Apple, kad metalo daužymo verslas gali būti sunkus, mažo pelno, žaidimas. Tačiau niekas nenorėjo klausytis krūvos dinozaurų iš Detroito.

 

     Vietoj to, „Apple“ prisijungė prie Silicio slėnio šurmulio dėl idėjos, kad kyla nauja automobilių era, kurioje sklandžiai susijungs programinė ir aparatinė įranga, o senoji apsauga taps nebereikalinga.

 

     Galiausiai atrodo, kad „Apple“ pasidaryti savo automobilį buvo taip pat sunku, kaip ir pasidaryti savo televizorių. Televizijos svajonė mirė prieš daugelį metų, o „Apple“ vadovai ką tik šią savaitę savo komandai pasakė, kad elektrinės transporto priemonės išgavimo darbai taip pat buvo atšaukti.

 

     Naujausias pasitraukimas pabrėžia, kokia mažai tikėtina buvo Elono Musko sėkmė, dirbant su Tesla. Paimti prieš 20 metų įkurtą elektromobilių startuolį ir paversti jį tinkama automobilių kompanija, kuri kasmet parduoda beveik tiek pat transporto priemonių, kiek BMW, prieš dešimtmetį pradėjus nuosavą automobilių projektą, būtų buvę sunku įsivaizduoti.

 

     Tačiau „Apple“ inžinieriai su pavydu žiūrėjo į „Tesla Model S“ ir tikriausiai pagalvojo sau: „Mes galime tai padaryti!

 

     Vos kelerius metus eidamas „Apple“ generalinio direktoriaus pareigas, Timas Cookas pabrėžė slaptą, ambicingą planą, pavadintą „Project Titan“, kad įmonė galėtų sukurti savo automobilį. Kai 2015 m. viešai pasirodė žinia apie projektą, jį pasitiko isterijos ir netikėjimo mišinys.

 

     „Manau, kad kažkas čia bando atkosėti plaukų gniūžtę“, – maždaug tuo metu man pasakė tuomet į pensiją išėjęs „General Motors“ generalinis direktorius Danas Akersonas, pakartodamas tas pačias nusistovėjusių žaidėjų nuotaikas, kai „Apple“ pirmą kartą pradėjo naudotis mobiliaisiais telefonais. Jis manė, kad „Apple“ investuotojai turėtų susimąstyti apie pabėgimą, sakydami, kad daugelis žmonių neįvertina, koks sudėtingas gali būti automobilių kūrimas ir pardavimas.

 

     Nepaisant viso 2015 m. triukšmo aplink Teslą, jaunos įmonės sėkmė neatrodė tokia užtikrinta, nes ji ir toliau kovojo su automobilių kūrimo pagrindais, o kai kurie abejojo, ar įmonė gali išgyventi.

 

     Kai nuskambėjo naujienos apie projektą „Titan“, daugeliui tai greitai tapo prasminga. Tai buvo ne plaukų gniūžtės idėja, o akivaizdus kitas žingsnis Cookui ir įmonei, kuri iš naujo pergalvojo ir plėtojo verslą, pirmiausia su „iPod“, paskui „iPhone“, paskui „iPad“ ir skaitmeninėmis paslaugomis, tokiomis kaip muzika ir jos „App Store“. „Apple“ su automobiliais darytų tą patį, ką padarė su telefonais. Ir laimėtų, žinoma. Be to, „Apple“ dėl savo „iPhone“ modelių pelningos maržos sėkmės tuomet turėjo beveik 200 mlrd. dolerių grynųjų pinigų.

 

     Vienu metu ilgametis „Apple“ analitikas Gene'as Munsteris prognozavo, kad įėjimas į automobilių verslą gali paskatinti „Apple“ pajamų augimą, o tai rodo, kad jei įmonė užimtų 10% automobilių rinkos, ji galėtų padidinti pajamas 60%.

 

     Tai buvo jaudinanti perspektyva įmonei, kuri susiduria su didelių skaičių dėsniu, ir kita evoliucija.

 

     Vėlesniais metais prasidėjo ginklavimosi varžybos tarp automobilių gamintojų, technologijų kompanijų ir kitų, skubėjusių investuoti į technologijas, kad galėtų konkuruoti važiavime be vairuotojų ir elektromobiliuose. Milijonai dolerių pasipylė, o drąsios prognozės stebino apie greitu metu miestuose šliaužiančius robotus.

 

     Galų gale „Apple“ sėkmė nebuvo tokia neišvengiama, kaip daugelis manė.

 

     Dėl informacijos nutekėjimo spaudoje „Apple“ atsirado neįprastas netikrumas, nes terminai vis slysdavo, projektų vadovai išvykdavo, o užduotys keitėsi. Projekto „Titan“ ambicijos sumenko, tapo mažiau įtikinamos – nuo elektrinio, roboto automobilio, vėliau tik apie autonomijos tobulinimą, tada tik apie elektromobilį.

 

     Įmonei, taip įpratusiai laimėti, „Apple“ vis labiau atrodė kaip milžinas ant molinių kojų.

 

     Pašalinis skepticizmas pradėjo kurtis. Galbūt, tik galbūt, tas Akersono vaikinas buvo teisus – gaminti automobilius yra sunku.

 

     Muskas sutiktų. Vėlesniais metais po modelio S „Tesla“ vos išvengė savo mirties, kol galiausiai pasisekė su „Model 3“ – pigesniu sedanu, kuris padėjo „Teslą“ paversti pagrindiniu automobilių gamintoju ir dar labiau paskatino investicijas į elektromobilių konkurentus JAV ir , dar svarbiau, Kinijoje, kur prasidėjo kainų karas.

 

     Tamsiausiomis akimirkomis, šiuo laikotarpiu, Muskas sakė, kad net svarstė galimybę parduoti „Teslą“ kompanijai „Apple“, tačiau Cookas vengė priimti šį pasiūlymą.

 

     Turėdama visus savo turtus, „Apple“ galėjo sau leisti būti automobilių verslo diletante, išleisdama milijardus dolerių tik tam, kad pakeistų kursą, nes viskas klostėsi ne taip, kaip tikėtasi. Teslai ir kitiems tokie išlaidų statymai buvo gyvybė arba mirtis.

 

     „Apple“ automobilių keitimo strategijos imitavo bendrą sumaištį automobilių pramonėje.

 

     Automobiliai be vairuotojų, kurie taip neišvengiami atrodė prieš dešimtmetį, pasirodė esąs daug sunkesnis iššūkis, nei daugelis tikėjosi. Elektromobilių pardavimai JAV neauga taip pat, kaip kadaise, todėl kelios įmonės pristabdo jų planus. Netgi „Tesla“, kuri kažkada turėjo pramonei neįprastas maržas, sumažino jos pelningumą.

 

  „Atrodo, kad „Apple“ pagaliau priėjo prie išvados, kad nors ir negalėjo gauti priimtinos pelno maržos, ji nesiruošia to kompensuoti su apimtimi." - Buvęs „Ford Motor“ vadovas Markas Fieldsas sakė el. laiške.

 

     Paskutinis „Apple“ pokytis priminė Akersonui apie paties GM bandymo išplėsti jos pėdsaką pramonės šakose, apie kurias ji nieko nežinojo, ir po daugelio metų buvo persekiojama šių sprendimų.

 

     „Pamoka“, – sakė jis man vėlai antradienį, „daugeliu atvejų pasitvirtino: laikykitės jūsų mezginio.“ [1]

 

1. Apple Gets Hard Lesson in Making Cars. Higgins, Tim.  Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 29 Feb 2024: B.4.