صنعت خودروسازی جهان در حال تغییر و تحول گسترده است. خودروهای الکتریکی (EV) با کاهش آلایندگی و عملکرد بیصدا به سرعت در حال جایگزینی با خودروهای بنزینی هستند. اما یکی از چالشهای مهم در زمینه خودروهای پاک، مدتزمان طولانی شارژ باتری خودرو است. رانندگان خودروهای بنزینی طی مدتزمان کوتاهی باک خودرو را پر میکنند این در حالی است که شارژ باتری خودروهای برقی چندین ساعت طول میکشد. افراد زیادی حتی با وجود علاقه به خودروهای برقی به دلیل نگرانی ناشی از اضطراب برد از خرید این نوع خودرو صرفنظر میکنند. در این بین یک راهحل جسورانه و کاربردی به طور گسترده در چین ظهور کرده است که میتواند این مشکل را ریشهکن کند. سواپ باتری خودرو فناوری است که به جای شارژ کامل باتری، آن را سریعا و طی مدت چند دقیقه با باتری جدید و فولشارژ جایگزین میکند. این روش نیاز به زیرساختهای گسترده و تغییرات فنی و یکپارچه باتری دارد و در مقابل مزیتهای فراوانی را به همراه دارد.
تا انتها با اکستریم مگ همراه باشید.
سواپ باتری چیست و چگونه کار میکند؟
سواپ باتری خودرو بر اساس تعویض باتری (Battery Swapping) و در ایستگاههای مخصوص انجام میشود. رانندگان بهجای انتظار زیاد برای شارژ بهراحتی باتری خالی را با یک باتری پر و آماده طی چند دقیقه جایگزین میکنند. این فرایند با کمک تجهیزات رباتیک و کاملاً خودکار صورت میگیرد و زمان توقف به حداقل میرسد. این سیستم شارژدهی برای تاکسیها، ناوگانهای اشتراکی و وسایل نقلیه تجاری برقی یک مزیت بزرگ محسوب میشود.
بیشتر بخوانید: دلایلی که باعث خالی شدن باتری خودرو میشود
روند کار چگونه است؟
- ورود به ایستگاه: خودرو بهصورت خودکار یا با راهنمایی راننده به یک جایگاه مخصوص وارد میشود.
- جایگیری دقیق: خودرو توسط سنسورها و رباتها در موقعیت دقیق قرار میگیرد.
- تبادل باتری: یک بازوی رباتیک در زیر خودرو به طور دقیق باتری خالی و فرسوده را بهصورت خودکار از جای خود خارج میکند.
- نصب باتری جدید: یک بازوی رباتیک دیگر، باتری کاملاً پر را در محل قبلی نصب مینماید.
- خروج از ایستگاه: طی مدتزمان کمتر از ۵ دقیقه، خودرو آماده حرکت میشود.
سرعت عمل بالا، بزرگترین مزیت سواپ باتری است که آن را به یک راهحل جذاب برای توسعه و گسترش زیرساختهای خودروهای برقی مبدل میسازد.
مزایای مهندسی تعویض باتری؛ چیزی فراتر از سرعت
سواپ باتری خودرو مزایای دیگری را نیز به ارمغان میآورد که در ادامه به این موارد میپردازیم.
کاهش چشمگیر زمان انتظار
یکی از مهمترین مزایای این سیستم، سرعت فوقالعاده بالا است که بین ۵ دقیقه برای تعویض کامل باتری خودرو زمان نیاز دارد. کاهش زمان توقف (Downtime) برای عملکرد مطلوب و درآمدزایی ناوگانهای شهری مانند تاکسیهای الکتریکی یک فاکتور مهم است که با کمک تعویض باتری محقق میگردد. زمان تأمین انرژی با استفاده از تعویض باتری خودرو از حدود چهل و پنج دقیقه در شارژ سریع به کمتر از سه دقیقه کاهش مییابد.
کاهش اضطراب برد
افراد زیادی به دلیل نگرانی بابت تخلیه شارژ باتری در میانه راه، تمایلی به خودروهای برقی ندارند. سواپ باتری یک راهحل کارساز برای کاهش اضطراب برد محسوب میشود.
کاهش قیمت اولیه خودرو
یکی دیگر از مزیتهای این فناوری نوین، کاهش قیمت اولیه خودرو است. دلیل این امر، خرید خودرو بدون باتری است، تقریباً 30 درصد هزینه خودروهای الکتریکی مرتبط با باتری خودرو است. خریداران با کمک این روش، به صورت اشتراکی باتری را اجاره میکنند و هزینهها به شکل بهینه و مشترک مدیریت میگردد.
مدیریت بهینه باتری و توازن شبکه برق
ایستگاههای تعویض باتری قادر هستند که باتریها را بهصورت هوشمندانه از شبکه برق در ساعات کممصرف شارژ کنند و بار شبکه برق را مدیریت کنند. همچنین باتریهای فرسوده طی فرایند مصرفی از چرخه شارژ کنار رفته و به واحد بازیافت فرستاده میشوند و هزینه اضافی به صاحبان خودروهای برقی تحمیل نمیگردد.
چالشها و معایب سواپ باتری خودرو که هنوز فراگیر نشده است؟
سواپ باتری فوایدی زیادی را به ارمغان میآورد؛ اما در حال حاضر با چالشهایی مواجهه است که در ادامه به آنها میپردازیم.
استانداردسازی
عمده چالش استفاده از روش تعویض باتری، نبود یک طراحی اصولی و استاندارد میان خودروسازان این حوزه است. اتصال و قطع مکرر کانکتورهای قدرت میتواند در نهایت منجر به داغشدن و تلفات حرارتی شود. موفقیت فراگیر این فناوری به اجماع کامل خودروسازان در طراحی واحد یک نوع باتری با ابعاد، وزن و اتصالات یکسان خلاصه میشود.
هزینه زیرساخت بالا
برای راهاندازی انبوه این ایده به سیستمهای رباتیک و انبارهای بزرگ باتری نیاز است که هزینه زیادی را به خود اختصاص میدهد.
مالکیت باتری
درست است که با خرید خودرویی بدون باتری، هزینه خرید اولیه کاهش مییابد؛ اما این موضوع نگرانیهایی در مورد کیفیت و سلامت باتریهای مصرفی و جایگزین و همچنین مسائل قانونی ملکیت به همراه دارد.
محدودیت در طراحی خودرو
تعویض سریع و آسان باتری خودروها طی این فرایند در زیر خودرو انجام میشود. این موضوع میتواند برای آزادی عمل طراحان خودرو محدودیت ایجاد کند. بهطورکلی طراحی شاسی خودرو باید با درنظرگرفتن مکانیزم جداسازی و نصب باتری اعمال گردد.
آینده سواپ باتری خودرو از شکستهای گذشته تا موفقیتهای امروز
اولین شرکتی که از فناوری سواپ استفاده نمود، شرکتی به نام Better Place در اوایل دهه ۲۰۱۰ بود که متأسفانه به دلیل هزینههای سرسامآور ورشکست شد. در حال حاضر شرکت NIO در چین موفق به اجرای گسترده نسل سوم ایستگاههای تعویض باتری گردیده است. این ایستگاهها روزانه بیش از سیصد عملیات تعویض خودکار موفق را انجام میدهند. نیو (NIO) در مدتزمان ۴ دقیقه فرایند تعویض را انجام میدهد و از رباتهای چهار محور بادقت دو میلیمتر برای همترازی باتری با شاسی بهره میبرد. همچنین این شرکت توانسته از سال ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۴، بیش از دویست میلیون کیلومتر رانندگی الکتریکی با باتریهای تعویضی را ثبت نماید.
آیا این فناوری میتواند فراگیر شود؟
شرکت NIO با کسب موفقیتهای چشمگیر در زمینه اجرای گسترده سواپ باتری میتواند بهعنوان یک الگو مناسب برای سایر شرکتهای پیشرو در این حوزه محسوب شود. سیستم تعویض باتری بهویژه برای ناوگانهای تجاری، خودروهای با پیمایش بالا و تاکسیهای الکتریکی یک راهحل کارآمد است که میتواند با چالشهای این مسیر مقابله کند.
