Bakgrund

Elfordons strömbyte hänvisar till att byta ut strömbatteriet för att snabbt fylla på strömmen, lösa problemet med låg laddningshastighet och begränsningen av laddningsstationer. Strömbatteriet hanteras av operatören på ett enhetligt sätt, vilket hjälper till att rationellt ordna laddningseffekten, förlänga batteriets livslängd och underlätta batteriåtervinning. Nyckelpunkterna för bilstandardiseringsarbetet år 2022 släpptes av ministeriet för industri och informationsteknologi i mars 2022, som också nämnde kravet på att påskynda konstruktionen av laddning och byte av system och standarder.

Status quo för utveckling av kraftersättning

För närvarande har strömbytesläget använts i stor utsträckning och främjats, och tekniken har också gjort stora framsteg. En del ny teknik har tillämpats på batterikraftverket, såsom automatiskt byte av ström och intelligent service. Många länder och regioner runt om i världen har antagit batteribytesteknik, varav Kina, Japan, USA och andra länder är de mest använda. Fler och fler batteritillverkare och biltillverkare började ansluta sig till branschen, och vissa företag har börjat pilotera och marknadsföra i praktiska tillämpningar.

Redan 2014 lanserade Tesla sin egen batteribytesstation, som ger användarna snabba batteribytestjänster för att uppnå en lång vägresa på motorvägen. Hittills har Tesla etablerat mer än 20 kraftersättningsstationer i Kalifornien och andra platser. Vissa holländska företag har för första gången introducerat hybridlösningar baserade på snabbladdning och batteribyte. Samtidigt har Singapore, USA, Sverige, Jordanien och andra länder och regioner utvecklat relativt avancerade och storskaliga elfordonskraftsersättningsstationer.

Flera företag inom området för nya energifordon som har väckt stor uppmärksamhet i Kina börjar uppmärksamma och utforska den kommersiella tillämpningen av elfordonskraftsersättningsmodellen. Strömersättningsläget som används av NIO, en välkänd inhemsk tillverkare av nya energifordon, är ett specialläge som gör att ägaren kan byta ut batteriet mot ett fulladdat batteri på högst 3 minuter.

Inom kollektivtrafiken är kraftväxlingsläget vanligare. Till exempel samarbetade Ningde Times med Nanshan-distriktet i Shenzhen för att tillhandahålla 500 elbussbatterier och byggde 30 kraftutbytesstationer. Jingdong har byggt mer än 100 kraftutbytesstationer i Peking, Shanghai, Guangzhou, Shenzhen och andra städer, vilket ger snabba och bekväma batteribytestjänster för logistikfordon.

Tillämpning av kraftersättningssystem

I det här skedet är de viktigaste kraftbytesmetoderna på marknaden byte av chassikraft, byte av kraftutbyte i främre hytt/bak och byte av sidovägg.

• Chassis power replacement hänvisar till sättet att ta bort originalbatteripaketet från den nedre delen av chassit och byta ut det nya batteripaketet, som främst används inom områdena bilar, SUV, MPV och lätta logistikfordon, och används främst av BAIC, NIO, Tesla och så vidare. Detta schema är lätt att uppnå eftersom batteribytestiden är kort och automatiseringsgraden är hög, men det måste byggas en ny fast kraftutbytesstation och lägga till ny kraftutbytesutrustning.
• Främre hytt/bakre strömbyte innebär att batteripaketet arrangeras i främre kabinen/bakdelen av bilen, genom att öppna den främre kabinen/bakluckan för att ta bort och byta ut det nya batteripaketet. Detta schema används främst inom bilar, för närvarande används huvudsakligen i Lifan, SKIO och så vidare. Detta schema kräver ingen ny kraftersättningsutrustning och realiserar kraftutbyte genom manuell manövrering av de mekaniska armarna. Kostnaden för är låg, men det kräver två personer att arbeta tillsammans, vilket tar lång tid och är ineffektivt.
• Sidoväggsströmbyte innebär att batteripaketet tas bort från sidan och ersätts med ett nytt batteripaket, som huvudsakligen används inom området för personbilar och lastbilar, och som främst används i bussar. I detta schema är batterilayouten den mest rimliga, men sidoväggen måste öppnas, vilket kommer att påverka fordonets utseende.

Befintliga problem

• Ett brett utbud av batteripaket: Batteripaketen som används i elfordon på marknaden är ternära litiumjonbatterier, litiumjärnfosfatbatterier, natriumjonbatterier, etc. Elfordonsbytesteknik måste vara kompatibel med olika typer av batterier förpackningar.
• Svår kraftmatchning: batteripaketet för varje elfordon är annorlunda, och elfordonskraftsutbytesstationen måste uppnå effektmatchning. Det vill säga att förse varje elfordon som kommer in på stationen med ett batteripaket som matchar den kraft det behöver. Dessutom behöver kraftverket vara kompatibelt med olika typer och märken av elfordon, vilket också innebär utmaningar för realiseringen av teknik och kostnadskontroll.
• Säkerhetsfrågor: Batteripaketet är en av de mest centrala komponenterna i elfordon, och elbilens kraftutbytesstation måste arbeta utifrån förutsättningen att säkerställa batteripaketets säkerhet.
• Hög utrustningskostnad: elfordonskraftsersättningsstationer måste köpa ett stort antal batteripaket och ersättningsutrustning, kostnaden är relativt hög.

För att ge spel åt fördelarna med energiersättningsteknik är det nödvändigt att uppnå en enhetlig batteripaketsparametrar av olika märken och olika modeller, förbättra utbytbarheten och uppnå universella dimensioner av kraftbatteripaket, kommunikationskontroll och utrustningsmatchning. Därför är utformningen och enandet av standarder för kraftutbyte en av de viktiga faktorerna som påverkar utvecklingen av framtida kraftersättningsteknik.