Hintergrund

Beim Austausch der Stromversorgung von Elektrofahrzeugen handelt es sich um den Austausch der Leistungsbatterie, um die Leistung schnell wieder aufzufüllen und so das Problem der langsamen Ladegeschwindigkeit und der Beschränkung der Ladestationen zu lösen. Die Leistungsbatterie wird vom Betreiber auf einheitliche Weise verwaltet, was dazu beiträgt, die Ladeleistung rational zu verteilen, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern und das Batterierecycling zu erleichtern. Die wichtigsten Punkte der Normungsarbeit im Automobilbereich im Jahr 2022 wurden im März 2022 vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie veröffentlicht, in dem auch die Notwendigkeit erwähnt wurde, den Aufbau von Lade- und Ersatzsystemen und -standards zu beschleunigen.

Status Quo der Stromersatzentwicklung

Gegenwärtig wird der Stromersatzmodus weit verbreitet und gefördert, und auch die Technologie hat große Fortschritte gemacht. Im Batteriekraftwerk wurden einige neue Technologien angewendet, wie zum Beispiel automatischer Stromaustausch und intelligenter Service. Viele Länder und Regionen auf der ganzen Welt haben die Technologie zum Austausch von Strombatterien eingeführt, wobei China, Japan, die Vereinigten Staaten und andere Länder am weitesten verbreitet sind. Immer mehr Batteriehersteller und Automobilhersteller begannen, sich der Branche anzuschließen, und einige Unternehmen haben begonnen, praktische Anwendungen zu erproben und zu fördern.

Bereits 2014 startete Tesla eine eigene Batterie-Ersatzstation, die den Nutzern einen schnellen Batteriewechsel-Service für lange Autofahrten auf der Autobahn bietet. Bisher hat Tesla mehr als 20 Stromersatzstationen in Kalifornien und an anderen Orten errichtet. Einige niederländische Unternehmen haben erstmals Hybridlösungen eingeführt, die auf Schnelllade- und Batteriewechseltechnologie basieren. Gleichzeitig haben Singapur, die Vereinigten Staaten, Schweden, Jordanien und andere Länder und Regionen relativ fortschrittliche und groß angelegte Ersatzkraftwerke für Elektrofahrzeuge entwickelt.

Mehrere Unternehmen im Bereich der neuen Energiefahrzeuge, die in China große Aufmerksamkeit erregt haben, beginnen, der kommerziellen Anwendung des Stromersatzmodells für Elektrofahrzeuge Aufmerksamkeit zu schenken und diese zu untersuchen. Der von NIO, einem bekannten inländischen Hersteller von Fahrzeugen mit neuer Energie, verwendete Stromaustauschmodus ist ein spezieller Modus, der es dem Besitzer ermöglicht, die Batterie in nicht mehr als 3 Minuten durch eine vollständig geladene Batterie zu ersetzen.

Im Bereich des öffentlichen Nahverkehrs ist der Leistungswechselmodus häufiger anzutreffen. Beispielsweise kooperierte die Ningde Times mit dem Bezirk Nanshan in Shenzhen, um 500 Batterien für Elektrobusse bereitzustellen und 30 Stromersatzstationen zu bauen. Jingdong hat mehr als 100 Stromersatzstationen in Peking, Shanghai, Guangzhou, Shenzhen und anderen Städten gebaut und bietet schnelle und bequeme Batteriewechseldienste für Logistikfahrzeuge.

Anwendung des Stromersatzsystems

Derzeit sind die wichtigsten Methoden zum Austausch der Stromversorgung auf dem Markt der Austausch der Chassis-Stromversorgung, der Austausch der Vorderkabine/Heck-Stromversorgung und der Austausch der Seitenwand-Stromversorgung.

• CUnter Hassis Power Replacement versteht man die Möglichkeit, den Original-Akku aus dem unteren Teil des Fahrgestells zu entfernen und den neuen Akku zu ersetzen, der hauptsächlich in den Bereichen Pkw, SUV, MPV und leichte Logistikfahrzeuge eingesetzt wird und hauptsächlich von verwendet wird BAIC, NIO, Tesla und so weiter. Dieses Schema lässt sich leicht umsetzen, da die Batteriewechselzeit kurz ist und der Automatisierungsgrad hoch ist. Es muss jedoch eine neue feste Stromersatzstation gebaut und neue Stromersatzausrüstung hinzugefügt werden.
• Der Austausch der Vorderkabine/Heckstromversorgung bedeutet, dass der Batteriesatz in der Vorderkabine/Heckkabine des Fahrzeugs angeordnet wird, indem die Vorderkabine/der Kofferraum geöffnet wird, um den neuen Batteriesatz zu entfernen und auszutauschen. Dieses Schema wird hauptsächlich im Bereich der Autos verwendet und wird derzeit hauptsächlich in Lifan, SKIO usw. verwendet. Dieses Schema erfordert keine neue Energieaustauschausrüstung und realisiert den Energieaustausch durch manuelle Betätigung der mechanischen Arme. Die Kosten dafür sind gering, aber es erfordert die Zusammenarbeit von zwei Personen, was viel Zeit in Anspruch nimmt und ineffizient ist.
• Beim Austausch der Seitenwandstromversorgung wird der Batteriesatz seitlich entnommen und durch einen neuen Batteriesatz ersetzt, der hauptsächlich im Bereich von Personenkraftwagen und Lastkraftwagen und hauptsächlich in Reisebussen eingesetzt wird. Bei diesem Schema ist die Batterieanordnung am sinnvollsten, allerdings muss die Seitenwand geöffnet werden, was sich auf das Erscheinungsbild des Fahrzeugs auswirkt.

Vorhandene Probleme

• Eine große Vielfalt an Batteriepaketen: Die in Elektrofahrzeugen auf dem Markt verwendeten Batteriepakete sind ternäre Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien, Natrium-Ionen-Batterien usw. Die Energieersatztechnologie für Elektrofahrzeuge muss mit verschiedenen Batterietypen kompatibel sein Packungen.
• Schwierige Leistungsanpassung: Der Batteriesatz jedes Elektrofahrzeugs ist unterschiedlich und die Stromersatzstation des Elektrofahrzeugs muss eine Leistungsanpassung erreichen. Das heißt, jedes Elektrofahrzeug, das in die Station einfährt, mit einem Batteriepaket auszustatten, das der benötigten Leistung entspricht. Darüber hinaus muss das Kraftwerk mit verschiedenen Typen und Marken von Elektrofahrzeugen kompatibel sein, was ebenfalls Herausforderungen an die Umsetzung der Technologie und die Kostenkontrolle mit sich bringt.
• Sicherheitsaspekte: Der Akku ist eine der wichtigsten Komponenten von Elektrofahrzeugen, und die Stromersatzstation von Elektrofahrzeugen muss unter der Prämisse funktionieren, die Sicherheit des Akkus zu gewährleisten.
• Hohe Ausrüstungskosten: Stromersatzstationen für Elektrofahrzeuge müssen eine große Anzahl von Batteriepaketen und Ersatzgeräten kaufen, die Kosten sind relativ hoch.

Um die Vorteile der Power-Replacement-Technologie auszunutzen, ist es notwendig, die Parameter der Akkupacks verschiedener Marken und Modelle zu vereinheitlichen, die Austauschbarkeit zu verbessern und universelle Abmessungen des Akkupacks, der Kommunikationssteuerung und der Geräteanpassung zu erreichen. Daher ist die Formulierung und Vereinheitlichung von Stromersatzstandards einer der wichtigen Faktoren, die die Entwicklung zukünftiger Stromersatztechnologien beeinflussen.