Taust

Elektrisõiduki võimsuse asendamine tähendab aku vahetamist, et kiiresti toidet täiendada, lahendada aeglase laadimiskiiruse ja laadimisjaamade piiratuse probleem. Toiteakut haldab operaator ühtselt, mis aitab ratsionaalselt korraldada laadimisvõimsust, pikendada aku kasutusiga ja hõlbustada aku taaskasutust. Tööstus- ja infotehnoloogiaministeerium avaldas 2022. aasta autostandarditöö võtmepunktid 2022. aasta märtsis, kus mainiti ka nõuet kiirendada laadimis- ja asendussüsteemide ja standardite väljaehitamist.

Võimsuse asendamise arendamise status quo

Praegu on võimsuse asendusrežiimi laialdaselt kasutatud ja reklaamitud ning ka tehnoloogia on teinud suuri edusamme. Akuelektrijaamas on rakendatud mõningaid uusi tehnoloogiaid, nagu automaatne toitevahetus ja intelligentne teenus. Paljud riigid ja piirkonnad üle maailma on kasutusele võtnud toiteakude asendamise tehnoloogia, millest enim kasutatakse Hiinas, Jaapanis, Ameerika Ühendriikides ja teistes riikides. Üha rohkem akutootjaid ja autotootjaid hakkas tööstusega liituma ning mõned ettevõtted on hakanud katsetama ja praktiliste rakenduste edendamist.

Juba 2014. aastal tõi Tesla turule oma akuvahetusjaama, pakkudes kasutajatele kiireid akuvahetusteenuseid, et saavutada pikk maanteel sõit. Seni on Tesla Californias ja mujal rajanud enam kui 20 elektriasendusjaama. Mõned Hollandi ettevõtted on esimest korda kasutusele võtnud kiirlaadimise ja akutoite asendamise tehnoloogial põhinevad hübriidlahendused. Samal ajal on Singapur, Ameerika Ühendriigid, Rootsi, Jordaania ja teised riigid ja piirkonnad välja töötanud suhteliselt arenenud ja suuremahulised elektrisõidukite võimsuse asendusjaamad.

Mitmed Hiinas palju tähelepanu pälvinud uute energiasõidukite valdkonna ettevõtted on hakanud tähelepanu pöörama elektrisõidukite võimsuse asendusmudeli kaubanduslikule rakendamisele ja seda uurima. Tuntud kodumaise uute energiasõidukite tootja NIO kasutatav võimsuse asendusrežiim on erirežiim, mis võimaldab omanikul aku täislaetud aku vastu välja vahetada mitte rohkem kui 3 minutiga.

Ühistranspordi valdkonnas on võimsuse muutmise režiim levinum. Näiteks tegi Ningde Times koostööd Shenzheni Nanshani ringkonnaga, et pakkuda 500 elektribussi akut, ja ehitas 30 toitevahetusjaama. Jingdong on ehitanud rohkem kui 100 toitevahetusjaama Pekingis, Shanghais, Guangzhous, Shenzhenis ja teistes linnades, pakkudes kiireid ja mugavaid akuvahetusteenuseid logistikasõidukitele.

Võimsuse asendamise skeemi rakendamine

Praeguses etapis on peamised turul olevad võimsuse asendamise meetodid šassii võimsuse vahetus, esikabiini/taga võimsuse vahetus ja külgseina võimsuse vahetus.

• CHassis toitevahetus viitab võimalusele eemaldada šassii alumisest osast algne aku ja vahetada välja uus aku, mida kasutatakse peamiselt autode, maasturite, MPV ja kergete logistikasõidukite valdkonnas ning mida kasutavad peamiselt BAIC, NIO, Tesla ja nii edasi. Seda skeemi on lihtne saavutada, kuna aku vahetamise aeg on lühike ja automatiseerituse tase kõrge, kuid selleks on vaja ehitada uus statsionaarne toiteallika asendusjaam ja lisada uusi toitevahetusseadmeid.
• Esikabiini/tagumise toite vahetus tähendab, et akuplokk paigutatakse auto esisalongi/tagumisse, avades esikabiini/pagasiruumi, et eemaldada ja asendada uus aku. Seda skeemi kasutatakse peamiselt autode valdkonnas, praegu kasutatakse peamiselt Lifanis, SKIO-s ja nii edasi. See skeem ei nõua uusi võimsuse asendusseadmeid ja teostab võimsuse asendamise mehaaniliste hoobade käsitsi juhtimisega. Selle maksumus on madal, kuid selleks on vaja kahte inimest koos töötada, mis võtab kaua aega ja on ebaefektiivne.
• Külgseina toitevahetus tähendab, et akupakett eemaldatakse küljelt ja asendatakse uue akuga, mida kasutatakse peamiselt sõidu- ja veoautode valdkonnas ning peamiselt bussides. Selles skeemis on aku paigutus kõige mõistlikum, kuid külgsein tuleb avada, mis mõjutab sõiduki välimust.

Olemasolevad probleemid

• Lai valik akupakette: turul olevad elektrisõidukites kasutatavad akud on kolmekomponentsed liitium-ioonakud, liitium-raudfosfaatakud, naatriumioonakud jne. Elektrisõidukite võimsuse asendamise tehnoloogia peab ühilduma erinevat tüüpi akudega pakid.
• Raske võimsuse sobitamine: iga elektrisõiduki akupakett on erinev ja elektrisõiduki võimsuse asendusjaam peab saavutama võimsuse sobitamise. See tähendab, et varustada iga jaama siseneva elektrisõidukiga akupakett, mis vastab tema vajalikule võimsusele. Lisaks peab elektrijaam ühilduma erinevat tüüpi ja marki elektrisõidukitega, mis seab väljakutseid ka tehnoloogia realiseerimisele ja kulude kontrollile.
• Ohutusprobleemid: aku on üks elektrisõidukite põhikomponente ja elektrisõidukite toitevahetusjaam peab töötama eeldusel, et tagada akuploki ohutus.
• Seadmete kõrge hind: elektrisõidukite vahetusjaamad peavad ostma suure hulga akupakette ja asendusseadmeid, hind on suhteliselt kõrge.

Toiteasendustehnoloogia eeliste kasutamiseks on vaja saavutada erinevate kaubamärkide ja mudelite akupatareide parameetrite ühtlustamine, suurendada vahetatavust ning saavutada toiteaku, sidejuhtimise ja seadmete sobitamise universaalsed mõõtmed. Seetõttu on võimsuse asendamise standardite koostamine ja ühtlustamine üks olulisi tegureid, mis mõjutab tulevase toiteasendustehnoloogia arengut.