Ozadje

Zamenjava napajanja električnih vozil se nanaša na zamenjavo napajalne baterije za hitro dopolnitev moči, reševanje problema počasne hitrosti polnjenja in omejitev polnilnih postaj. Napajalno baterijo upravlja upravljavec enotno, kar pripomore k racionalni razporeditvi polnilne moči, podaljšanju življenjske dobe baterije in olajšanju recikliranja baterije. Ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo je marca 2022 objavilo Ključne točke dela na standardizaciji avtomobilov v letu 2022, ki je prav tako omenilo zahtevo po pospešitvi izgradnje sistemov zaračunavanja in zamenjave ter standardov.

Status quo razvoja zamenjave električne energije

Trenutno se način zamenjave električne energije pogosto uporablja in spodbuja, tehnologija pa je zelo napredovala. V baterijski elektrarni so bile uporabljene nekatere nove tehnologije, kot sta avtomatska zamenjava električne energije in inteligentni servis. Številne države in regije po vsem svetu so sprejele tehnologijo zamenjave baterij, med katerimi se najpogosteje uporabljajo Kitajska, Japonska, Združene države in druge države. Vse več proizvajalcev baterij in proizvajalcev avtomobilov se je začelo pridružiti industriji, nekatera podjetja pa so začela pilotirati in promovirati praktične aplikacije.

Že leta 2014 je Tesla lansirala lastno postajo za zamenjavo baterij, ki uporabnikom zagotavlja storitve hitre zamenjave baterij za dolgo potovanje po avtocesti. Doslej je Tesla postavila več kot 20 nadomestnih postaj v Kaliforniji in drugod. Nekatera nizozemska podjetja so prvič predstavila hibridne rešitve, ki temeljijo na tehnologiji hitrega polnjenja in zamenjave baterije. Hkrati so Singapur, Združene države Amerike, Švedska, Jordanija in druge države in regije razvile razmeroma napredne in obsežne nadomestne postaje za električna vozila.

Več podjetij na področju novih energetskih vozil, ki so pritegnila veliko pozornosti na Kitajskem, začenja posvečati pozornost in raziskati komercialno uporabo modela zamenjave električne energije za električna vozila. Način zamenjave električne energije, ki ga uporablja NIO, znani domači proizvajalec vozil na novo energijo, je poseben način, ki lastniku omogoča zamenjavo baterije s popolnoma napolnjeno baterijo v največ 3 minutah.

Na področju javnega prevoza je pogostejši način menjave moči. Na primer, Ningde Times je sodeloval z okrožjem Nanshan v Shenzhenu, da bi zagotovil 500 baterij za električne avtobuse in zgradil 30 nadomestnih postaj. Jingdong je zgradil več kot 100 nadomestnih postaj v Pekingu, Šanghaju, Guangzhouju, Shenzhenu in drugih mestih, ki zagotavljajo hitre in priročne storitve zamenjave baterij za logistična vozila.

Uporaba sheme zamenjave električne energije

Na tej stopnji so glavni načini zamenjave napajanja na trgu zamenjava napajanja šasije, zamenjava napajanja sprednje kabine/zadaj in zamenjava napajanja stranske stene.

• CZamenjava napajanja hassis se nanaša na način odstranitve originalne baterije iz spodnjega dela ohišja in zamenjave nove baterije, ki se uporablja predvsem na področju avtomobilov, terenskih vozil, enoprostorcev in lahkih logističnih vozil. BAIC, NIO, Tesla in tako naprej. To shemo je enostavno doseči, saj je čas zamenjave baterije kratek in stopnja avtomatizacije visoka, vendar je treba zgraditi novo fiksno postajo za zamenjavo električne energije in dodati novo opremo za zamenjavo električne energije.
• Zamenjava električne energije v sprednji kabini/zadnji strani pomeni, da je paket baterij razporejen v sprednji kabini/zadnjem delu avtomobila, tako da odprete sprednjo kabino/prtljažnik, da odstranite in zamenjate nov paket baterij. Ta shema se uporablja predvsem na področju avtomobilov, trenutno se uporablja predvsem v Lifanu, SKIO in tako naprej. Ta shema ne zahteva nove opreme za zamenjavo električne energije in izvede zamenjavo električne energije z ročnim upravljanjem mehanskih rok. Stroški so nizki, vendar zahteva sodelovanje dveh ljudi, kar traja dolgo in je neučinkovito.
• Zamenjava napajanja stranske stene pomeni, da se baterijski paket odstrani s strani in nadomesti z novim akumulatorskim paketom, ki se uporablja predvsem na področju osebnih avtomobilov in tovornjakov ter se uporablja predvsem v avtobusih. V tej shemi je postavitev baterije najbolj smiselna, vendar je treba stransko steno odpreti, kar bo vplivalo na videz vozila.

Obstoječe težave

• Široka paleta baterijskih sklopov: akumulatorski sklopi, ki se uporabljajo v električnih vozilih na trgu, so trojni litij-ionski akumulatorji, litij-železofosfatni akumulatorji, natrijevo-ionski akumulatorji itd. Tehnologija zamenjave električne energije za električna vozila mora biti združljiva z različnimi vrstami akumulatorjev paketi.
• Težavno ujemanje moči: paket baterij vsakega električnega vozila je drugačen in nadomestna postaja za napajanje električnega vozila mora doseči ujemanje moči. To pomeni, da vsakemu električnemu vozilu, ki vstopa na postajo, zagotovi baterijo, ki ustreza moči, ki jo potrebuje. Poleg tega mora biti elektrarna združljiva z različnimi vrstami in znamkami električnih vozil, kar predstavlja tudi izzive pri realizaciji tehnologije in obvladovanju stroškov.
• Varnostna vprašanja: Baterija je ena najpomembnejših komponent električnih vozil in nadomestna postaja za električna vozila mora delovati na predpostavki zagotavljanja varnosti baterije.
• Visoki stroški opreme: nadomestne postaje za električna vozila morajo kupiti veliko število baterijskih paketov in nadomestne opreme, stroški so relativno visoki.

Da bi izkoristili prednosti tehnologije zamenjave električne energije, je treba doseči poenotenje parametrov baterijskih paketov različnih znamk in različnih modelov, izboljšati medsebojno zamenljivost in doseči univerzalne dimenzije baterijskega sklopa, komunikacijskega nadzora in ujemanja opreme. Zato je oblikovanje in poenotenje standardov za zamenjavo električne energije eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na razvoj tehnologije zamenjave električne energije v prihodnosti.