Sfondo

La sostituzione dell'alimentazione dei veicoli elettrici si riferisce alla sostituzione della batteria per ripristinare rapidamente l'energia, risolvendo il problema della bassa velocità di ricarica e della limitazione delle stazioni di ricarica. La batteria di alimentazione è gestita dall'operatore in modo unificato, il che aiuta a organizzare razionalmente la potenza di ricarica, prolungare la durata della batteria e facilitare il riciclaggio della batteria. I punti chiave del lavoro di standardizzazione automobilistica nell'anno 2022 sono stati pubblicati dal Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione nel marzo 2022, che ha menzionato anche l'obbligo di accelerare la costruzione di sistemi e standard di ricarica e sostituzione.

Status quo dello sviluppo della sostituzione dell’energia

Al momento, la modalità di sostituzione dell'energia è stata ampiamente utilizzata e promossa e anche la tecnologia ha fatto grandi progressi. Alcune nuove tecnologie sono state applicate alla centrale elettrica a batteria, come la sostituzione automatica dell'energia e il servizio intelligente. Molti paesi e regioni in tutto il mondo hanno adottato la tecnologia di sostituzione delle batterie, tra cui Cina, Giappone, Stati Uniti e altri paesi sono i più utilizzati. Sempre più produttori di batterie e di automobili hanno iniziato ad aderire al settore e alcune aziende hanno iniziato a sperimentare e promuovere applicazioni pratiche.

Già nel 2014, Tesla ha lanciato la propria stazione di sostituzione della batteria, fornendo agli utenti servizi di sostituzione rapida della batteria per affrontare un lungo viaggio in autostrada. Finora, Tesla ha creato più di 20 centrali elettriche sostitutive in California e in altri luoghi. Alcune aziende olandesi hanno introdotto per la prima volta soluzioni ibride basate sulla tecnologia di ricarica rapida e di sostituzione della batteria. Allo stesso tempo, Singapore, Stati Uniti, Svezia, Giordania e altri paesi e regioni hanno sviluppato stazioni di sostituzione dell’energia per veicoli elettrici relativamente avanzate e su larga scala.

Diverse imprese nel campo dei veicoli a nuova energia che hanno attirato molta attenzione in Cina stanno iniziando a prestare attenzione ed esplorare l’applicazione commerciale del modello di sostituzione della potenza dei veicoli elettrici. La modalità di sostituzione dell'energia utilizzata da NIO, un noto produttore nazionale di veicoli a nuova energia, è una modalità speciale che consente al proprietario di sostituire la batteria con una completamente carica in non più di 3 minuti.

Nel settore dei trasporti pubblici, la modalità di cambio di potenza è più comune. Ad esempio, Ningde Times ha collaborato con il distretto Nanshan di Shenzhen per fornire 500 batterie per autobus elettrici e costruire 30 stazioni di sostituzione dell’energia. Jingdong ha costruito più di 100 stazioni di sostituzione dell'energia elettrica a Pechino, Shanghai, Guangzhou, Shenzhen e in altre città, fornendo servizi di sostituzione delle batterie rapidi e convenienti per i veicoli logistici.

Applicazione dello schema di sostituzione dell'energia

In questa fase, i principali metodi di sostituzione dell'alimentazione presenti sul mercato sono la sostituzione dell'alimentazione del telaio, la sostituzione dell'alimentazione della cabina anteriore/posteriore e la sostituzione dell'alimentazione della parete laterale.

• CLa sostituzione dell'alimentazione hassis si riferisce al modo di rimuovere il pacco batteria originale dalla parte inferiore del telaio e sostituire il nuovo pacco batteria, che viene utilizzato principalmente nei campi di automobili, SUV, monovolume e veicoli logistici leggeri, ed è utilizzato principalmente da BAIC, NIO, Tesla e così via. Questo schema è facile da realizzare poiché il tempo di sostituzione della batteria è breve e il grado di automazione è elevato, ma è necessario costruire una nuova stazione fissa di sostituzione dell’energia e aggiungere nuove apparecchiature per la sostituzione dell’energia.
• La sostituzione dell'alimentazione nell'abitacolo anteriore/posteriore significa che il pacco batteria viene sistemato nell'abitacolo anteriore/posteriore dell'auto, aprendo l'abitacolo/bagagliaio anteriore per rimuovere e sostituire il nuovo pacco batteria. Questo schema è utilizzato principalmente nel settore automobilistico, attualmente utilizzato principalmente a Lifan, SKIO e così via. Questo schema non richiede nuove apparecchiature per la sostituzione dell'energia e realizza la sostituzione dell'energia attraverso il funzionamento manuale dei bracci meccanici. Il costo è basso, ma richiede che due persone lavorino insieme, il che richiede molto tempo ed è inefficiente.
• La sostituzione dell'alimentazione sulla parete laterale significa che il pacco batteria viene rimosso lateralmente e sostituito con un nuovo pacco batteria, utilizzato principalmente nel settore delle autovetture e dei camion e principalmente negli autobus. In questo schema, la disposizione della batteria è la più ragionevole, ma è necessario aprire la parete laterale, il che influirà sull'aspetto del veicolo.

Problemi esistenti

• Un'ampia varietà di pacchi batteria: i pacchi batteria utilizzati nei veicoli elettrici sul mercato sono batterie ternarie agli ioni di litio, batterie al litio ferro fosfato, batterie agli ioni di sodio, ecc. La tecnologia di sostituzione dell'alimentazione dei veicoli elettrici deve essere compatibile con diversi tipi di batterie pacchi.
• Difficile adattamento della potenza: il pacco batteria di ciascun veicolo elettrico è diverso e la stazione di sostituzione dell'energia del veicolo elettrico deve raggiungere l'adattamento della potenza. Cioè, fornire a ciascun veicolo elettrico che entra nella stazione un pacco batterie adeguato alla potenza di cui ha bisogno. Inoltre, la centrale deve essere compatibile con diversi tipi e marche di veicoli elettrici, il che pone anche sfide alla realizzazione della tecnologia e al controllo dei costi.
• Problemi di sicurezza: il pacco batteria è uno dei componenti più importanti dei veicoli elettrici e la stazione di sostituzione dell'energia dei veicoli elettrici deve funzionare con la premessa di garantire la sicurezza del pacco batteria.
• Costo elevato delle apparecchiature: le stazioni di sostituzione dell'energia per veicoli elettrici devono acquistare un gran numero di batterie e apparecchiature sostitutive, il costo è relativamente elevato.

Per sfruttare i vantaggi della tecnologia di sostituzione dell'alimentazione, è necessario raggiungere l'unificazione dei parametri del pacco batteria di varie marche e vari modelli, migliorare l'intercambiabilità e raggiungere dimensioni universali del pacco batteria, del controllo della comunicazione e dell'abbinamento delle apparecchiature. Pertanto, la formulazione e l’unificazione degli standard di sostituzione dell’energia è uno dei fattori importanti che influenzano lo sviluppo della futura tecnologia di sostituzione dell’energia.