電動(dòng)汽車(chē)模塊化電池更換系統(tǒng)

電池交換是一項(xiàng)新技術(shù)，可為電動(dòng)汽車(chē)提供超快速充電。Ample 是一家與 Uber 合作的加州初創(chuàng)公司，其項(xiàng)目涉及使用超快速全自動(dòng)電池更換站，該站具有用于高容量電池的“更換”系統(tǒng)。

在接受《電力電子新聞》采訪時(shí)，Ample 聯(lián)合創(chuàng)始人 Khaled Hassounah 和 John de Souza 強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)技術(shù)是一種樂(lè)高式電池交換系統(tǒng)，允許駕駛員停車(chē)、充電和行駛?！白羁岬牟糠种荚谠诓坏?10 分鐘的時(shí)間內(nèi)為任何汽車(chē)制造商的任何電動(dòng)汽車(chē)充電，”發(fā)言人說(shuō)。該公司已經(jīng)籌集了 7000 萬(wàn)美元的資金，由 Shell Ventures 領(lǐng)投，Repsol Energy Ventures 和 Eneos Innovation Partners 等也加入了。

使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和無(wú)線通信的組合，Ample 站可以識(shí)別要更換的每個(gè)電池模塊的確切位置。一旦從汽車(chē)中取出放電的電池模塊，它們就會(huì)被放置在架子上，這樣它們就可以充電并為下一輛車(chē)做好準(zhǔn)備。

電池更換

在接下來(lái)的幾年里，預(yù)計(jì)會(huì)有許多電動(dòng)汽車(chē)上路，但一個(gè)核心挑戰(zhàn)是創(chuàng)建充電基礎(chǔ)設(shè)施，讓充電基礎(chǔ)設(shè)施變得簡(jiǎn)單、便宜，并且像擁有一輛燃?xì)鈩?dòng)力汽車(chē)一樣容易獲得。延長(zhǎng)充電時(shí)間是電動(dòng)汽車(chē)普及的主要挑戰(zhàn)之一。今天，為汽車(chē)充電需要更長(zhǎng)的時(shí)間——從 30 分鐘到幾個(gè)小時(shí)——而不是加油，加油只需幾分鐘。Ample 的項(xiàng)目以及其他致力于類似解決方案的公司的項(xiàng)目最終可以縮小這一差距。

電動(dòng)汽車(chē)中的鋰電池仍然需要一定的時(shí)間來(lái)充電，這取決于電池的容量或可用的充電基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)論我們是交流充電還是直流充電。為了更快地充電，可以隨時(shí)更換電池，這一操作所需的時(shí)間要少得多，但要執(zhí)行這種“電池更換”操作，汽車(chē)上的電池外殼必須以特殊方式設(shè)計(jì)。

電池更換是一種技術(shù)，包括將已放電的電動(dòng)汽車(chē)電池更換為已充電的電池。這將取代充電，從而消除長(zhǎng)時(shí)間的加油——零排放車(chē)輛的主要限制之一。這項(xiàng)技術(shù)必須在特定的站點(diǎn)并使用正確的技術(shù)進(jìn)行。

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除了顯著減少電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程所需的時(shí)間外，電池更換還消除了與電池在失去存儲(chǔ)電流能力（即所謂的生命周期）之前可以承受的充電循環(huán)次數(shù)相關(guān)的問(wèn)題。消費(fèi)者無(wú)需擔(dān)心回收這些電池組，回收將在 OEM 公司或管理交換網(wǎng)絡(luò)的車(chē)站運(yùn)營(yíng)商處完成，而不是去垃圾填埋場(chǎng)。該解決方案的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以在中長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)現(xiàn)有電池過(guò)時(shí)或過(guò)時(shí)時(shí)更新電池技術(shù)的可能性。

豐富的技術(shù)

Ample 的技術(shù)有兩個(gè)主要組成部分：

一個(gè)完全自主的更換站，可從汽車(chē)中取出電量耗盡的電池模塊，并用充滿電的電池模塊替換它們。然后將耗盡的電池模塊放在架子上進(jìn)行充電。

一種模塊化電池架構(gòu)，允許任何電動(dòng)汽車(chē)使用 Ample 的充電站。電池由類似樂(lè)高積木的模塊制成，可以容納任何大小或型號(hào)的車(chē)輛。交換時(shí)間不到 10 分鐘。

Ample 已開(kāi)發(fā)出完全自主和自動(dòng)化的系統(tǒng)，無(wú)需乘客下車(chē)即可更換組件。該系統(tǒng)已經(jīng)能夠處理“眾多汽車(chē)”的電池組。

“目標(biāo)是對(duì)整個(gè)脫碳和減少溫室氣體產(chǎn)生影響。自然起點(diǎn)是運(yùn)輸，這是主要原因之一。正在發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變。我們正在從非綠色能源轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)。我們很快意識(shí)到，如果你想產(chǎn)生巨大的影響，你至少需要在市場(chǎng)上投放 10 億輛電動(dòng)汽車(chē)。而且問(wèn)題不在于車(chē)。這是基礎(chǔ)設(shè)施：當(dāng)你有很多車(chē)時(shí)，你如何為所有這些車(chē)充電？我們啟動(dòng)背后的想法是更換電池。我們想要一種快速、方便且便宜的解決方案。我們希望它通過(guò)任何原始設(shè)備制造商在不同類型的汽車(chē)上運(yùn)行。我們希望它能夠快速部署且價(jià)格合理，”發(fā)言人說(shuō)。

今天最大的挑戰(zhàn)是在最短的時(shí)間內(nèi)給電池充電。為電網(wǎng)提供高能量需要重新考慮能量在電網(wǎng)中的分配方式。也就是說(shuō)，我們需要一個(gè)知道如何引導(dǎo)能源的智能電網(wǎng)。但同時(shí)，必須對(duì)電網(wǎng)中可能同時(shí)出現(xiàn)的所有峰值進(jìn)行補(bǔ)償?！坝绕涫悄茉此诘牡胤?，因?yàn)槟碾娋W(wǎng)可以隨心所欲。歸根結(jié)底，如果每個(gè)人都同時(shí)需要能源，您就需要提供能源。對(duì)風(fēng)能或太陽(yáng)能等依賴可再生能源的最大挑戰(zhàn)是完全控制發(fā)電量，”發(fā)言人說(shuō)。

Ample 在實(shí)踐中的想法是提供一個(gè)快速充電的電池以供更換，然后提供一個(gè)緩慢的充電，同時(shí)保證電池在另一輛電動(dòng)汽車(chē)中的安全使用。事實(shí)上，Ample 的解決方案將向電動(dòng)汽車(chē)提供能量與電池的實(shí)際充電分開(kāi)，從而可以更簡(jiǎn)化地接入電網(wǎng)。它還使轉(zhuǎn)向可再生能源成為可能，因?yàn)楝F(xiàn)在可以在這些形式可用時(shí)進(jìn)行充電?！巴ㄟ^(guò)這種方式，我們可以選擇一天中的特定時(shí)間為電池充電，從而更好地為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，”發(fā)言人說(shuō)。

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如前所述，Ample EV 電池由電池模塊組成，可以適應(yīng)任何品牌、設(shè)計(jì)、型號(hào)或駕駛情況——從通勤到拼車(chē)、市政和企業(yè)車(chē)隊(duì)到最后一英里交付，甚至自動(dòng)駕駛。充足的車(chē)站不需要建設(shè)。該站占地面積小，相當(dāng)于兩個(gè)停車(chē)位，建在地面上，可以使用存儲(chǔ)在為電池供電的站中的風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源。站點(diǎn)可以放置在任何需要的地方；在加油站、雜貨店或路邊。

“我們的優(yōu)勢(shì)在于我們可以非?？焖俚匾缘统杀緞?chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施。今天，如果您制造慢速充電器，您會(huì)增加成本，但會(huì)縮短充電時(shí)間。如果您制造快速充電器，它們將非常昂貴并且您將失去市場(chǎng)。我們可以通過(guò)滿足時(shí)間和持續(xù)時(shí)間要求來(lái)改變電池的大小。因此，如果您每天行駛的里程數(shù)較少，則不需要 200 英里的電池，您可以在汽車(chē)中安裝較小的電池，因?yàn)槲覀兎胖玫哪K較少。后來(lái)，如果有一天這輛車(chē)需要走得更遠(yuǎn)，我們會(huì)放更多的模塊，這樣我們就可以動(dòng)態(tài)改變電池的尺寸，從而降低成本，”發(fā)言人說(shuō)。

他們補(bǔ)充說(shuō)：“我們的電池在某種意義上是智能的，當(dāng)你把它們放在汽車(chē)?yán)飼r(shí)，它們確切地知道它們?cè)谀妮v車(chē)?yán)铮⒄{(diào)整電壓水平以匹配汽車(chē)期望看到的?！?/p>

對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用，我們需要 100% 確定我們知道有線傳感器電壓?！袄纾覀兊钠?chē)連接的方式是完全無(wú)線的，這也是我們?nèi)绾螀f(xié)調(diào)機(jī)器人移動(dòng)的位置、板子解鎖等的方式，而且還可以在更換吊艙時(shí)將電池狀態(tài)導(dǎo)入吊艙，做所有的安全監(jiān)控等。所有這些都是無(wú)線的。因此，我們?cè)噲D在有線和無(wú)線之間找到正確的中間立場(chǎng)，從某種意義上說(shuō)，我們?cè)讷@得巨大優(yōu)勢(shì)的地方進(jìn)行無(wú)線，而在對(duì)任務(wù)非常關(guān)鍵的地方進(jìn)行有線，”發(fā)言人說(shuō)。

Ample 認(rèn)為交換將受到車(chē)隊(duì)經(jīng)理、送貨、服務(wù)和出租車(chē)司機(jī)的歡迎。他們每天行駛數(shù)百英里，不想因?yàn)槊看味伎焖俪潆姸谋M電池。聯(lián)合創(chuàng)始人還表示，交換應(yīng)該允許使用過(guò)的電動(dòng)汽車(chē)?yán)^續(xù)在路上行駛，性能更佳，運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，而不是變成電子垃圾。

Ample 現(xiàn)在在舊金山灣區(qū)運(yùn)營(yíng)著五個(gè)專門(mén)為優(yōu)步司機(jī)服務(wù)的電池更換站。使用受支持電動(dòng)汽車(chē)的參與司機(jī)可以在 10 分鐘內(nèi)將電量耗盡的電池更換為充滿電的電池。目前，這些車(chē)站每天最多可容納 90 輛汽車(chē)?！　?/p>