پس زمینه

جایگزینی برق وسیله نقلیه برقی به تعویض باتری برق برای تکمیل سریع برق، حل مشکل سرعت پایین شارژ و محدودیت ایستگاه های شارژ اشاره دارد. باتری برق توسط اپراتور به صورت یکپارچه مدیریت می شود که به ترتیب منطقی قدرت شارژ، افزایش عمر باتری و تسهیل بازیافت باتری کمک می کند. نکات کلیدی کار استانداردسازی خودرو در سال 2022 توسط وزارت صنعت و فناوری اطلاعات در مارس 2022 منتشر شد که در آن به الزام تسریع در ساخت سیستم های شارژ و جایگزینی و استانداردها نیز اشاره شد.

وضعیت موجود توسعه جایگزینی برق

در حال حاضر، حالت جایگزینی برق به طور گسترده ای مورد استفاده و ترویج قرار گرفته است و این فناوری نیز پیشرفت زیادی داشته است. برخی از فناوری‌های جدید مانند تعویض خودکار برق و سرویس هوشمند در نیروگاه باتری اعمال شده است. بسیاری از کشورها و مناطق در سراسر جهان از فناوری جایگزینی باتری های برق استفاده کرده اند که چین، ژاپن، ایالات متحده و سایر کشورها بیشترین استفاده را دارند. بیشتر و بیشتر تولید کنندگان باتری و خودروسازان شروع به پیوستن به این صنعت کردند و برخی از شرکت ها شروع به اجرای آزمایشی و تبلیغ در برنامه های کاربردی کرده اند.

در اوایل سال 2014، تسلا ایستگاه جایگزینی باتری خود را راه اندازی کرد و به کاربران خدمات تعویض سریع باتری را برای رسیدن به یک سفر جاده ای طولانی در بزرگراه ارائه داد. تاکنون، تسلا بیش از 20 ایستگاه جایگزینی برق در کالیفرنیا و جاهای دیگر ایجاد کرده است. برخی از شرکت های هلندی برای اولین بار راه حل های هیبریدی مبتنی بر فناوری شارژ سریع و جایگزینی باتری را معرفی کرده اند. در همان زمان، سنگاپور، ایالات متحده، سوئد، اردن و سایر کشورها و مناطق، ایستگاه های جایگزینی نیروگاه های برقی نسبتاً پیشرفته و در مقیاس بزرگ را توسعه داده اند.

چندین شرکت در زمینه وسایل نقلیه انرژی جدید که توجه زیادی را در چین به خود جلب کرده اند، شروع به توجه و بررسی کاربرد تجاری مدل جایگزینی قدرت خودروی الکتریکی کرده اند. حالت جایگزینی برق مورد استفاده توسط NIO، تولید کننده معروف خودروهای انرژی نو داخلی، یک حالت ویژه است که به مالک اجازه می دهد باتری را با یک باتری کاملا شارژ شده در کمتر از 3 دقیقه تعویض کند.

در زمینه حمل و نقل عمومی، حالت تغییر قدرت بیشتر رایج است. به عنوان مثال، Ningde Times با منطقه Nanshan شنژن برای تهیه 500 باتری اتوبوس برقی همکاری کرد و 30 ایستگاه جایگزینی برق ساخت. Jingdong بیش از 100 ایستگاه تعویض برق در پکن، شانگهای، گوانگژو، شنژن و سایر شهرها ساخته است و خدمات تعویض سریع و راحت باتری را برای وسایل نقلیه لجستیکی ارائه می دهد.

استفاده از طرح جایگزینی برق

در این مرحله، روش های اصلی جایگزینی برق موجود در بازار، جایگزینی برق شاسی، تعویض برق کابین جلو/عقب و تعویض برق دیوار کناری است.

• Cجایگزینی برق hassis به روش برداشتن بسته باتری اصلی از قسمت پایین شاسی و جایگزینی بسته باتری جدید گفته می شود که عمدتاً در زمینه خودروها، SUV، MPV و خودروهای لجستیک سبک استفاده می شود و عمدتاً توسط BAIC، NIO، Tesla و غیره. دستیابی به این طرح آسان است زیرا زمان تعویض باتری کوتاه است و درجه اتوماسیون زیاد است، اما نیاز به ساخت یک ایستگاه جایگزین برق ثابت جدید و اضافه کردن تجهیزات جایگزین برق جدید دارد.
• جایگزینی برق کابین جلو/عقب به این معنی است که بسته باتری در کابین جلو/عقب خودرو چیده شده است، با باز کردن کابین جلو / صندوق عقب برای برداشتن و تعویض بسته باتری جدید. این طرح عمدتاً در زمینه اتومبیل استفاده می شود، در حال حاضر عمدتاً در لیفان، SKIO و غیره استفاده می شود. این طرح به تجهیزات جایگزین برق جدید نیاز ندارد و جایگزینی نیرو را از طریق عملیات دستی بازوهای مکانیکی محقق می کند. هزینه آن کم است، اما به دو نفر نیاز دارد که با هم کار کنند، که زمان زیادی می برد و ناکارآمد است.
• تعویض برق دیوار جانبی به این معنی است که بسته باتری از کناره جدا شده و با پک باتری جدید جایگزین می شود که عمدتاً در زمینه خودروهای سواری و کامیون استفاده می شود و عمدتاً در کوچ استفاده می شود. در این طرح، چیدمان باتری معقول ترین است، اما دیوار کناری باید باز شود که بر ظاهر خودرو تأثیر می گذارد.

مشکلات موجود

• طیف گسترده ای از بسته های باتری: بسته های باتری مورد استفاده در خودروهای الکتریکی موجود در بازار عبارتند از باتری های لیتیوم یون سه تایی، باتری های لیتیوم آهن فسفات، باتری های سدیم یون و غیره. فناوری جایگزینی برق خودروی الکتریکی باید با انواع مختلف باتری سازگار باشد. بسته ها
• تطبیق قدرت دشوار: بسته باتری هر وسیله نقلیه الکتریکی متفاوت است و ایستگاه جایگزینی برق خودروی الکتریکی برای دستیابی به تطابق قدرت نیاز دارد. یعنی برای هر وسیله نقلیه الکتریکی وارد شده به ایستگاه، بسته باتری متناسب با نیروی مورد نیاز آن فراهم شود. علاوه بر این، نیروگاه نیاز به سازگاری با انواع و برندهای مختلف خودروهای الکتریکی دارد که تحقق فناوری و کنترل هزینه را نیز با چالش هایی مواجه می کند.
• مسائل ایمنی: بسته باتری یکی از اصلی ترین اجزای وسایل نقلیه الکتریکی است و ایستگاه جایگزینی برق وسایل نقلیه الکتریکی باید با فرض اطمینان از ایمنی بسته باتری کار کند.
• هزینه تجهیزات بالا: ایستگاه های جایگزین برق خودروهای الکتریکی نیاز به خرید تعداد زیادی بسته باتری و تجهیزات جایگزین دارند، هزینه نسبتاً بالا است.

برای استفاده از مزایای فناوری جایگزینی برق، لازم است به یکسان سازی پارامترهای بسته باتری مارک های مختلف و مدل های مختلف، افزایش قابلیت تعویض و دستیابی به ابعاد جهانی بسته باتری قدرت، کنترل ارتباطات و تطبیق تجهیزات دست یابد. بنابراین، تدوین و یکسان سازی استانداردهای جایگزینی برق یکی از عوامل مهم مؤثر بر توسعه فناوری جایگزینی برق آینده است.