새로운 에너지 차량 개발에 영향을 미치는 많은 요소 중 충전과 전력 변경은 두 가지 동시 탐색 기술 경로입니다. 충전의 한계는 충전 시간, 배터리 수명 등에 있습니다; 전기차 배터리 교체 또한 전력 대체 기술의 성숙도, 표준화, 수익성(전기차 배터리 교체 및 백업 배터리의 투자 수익률)이라는 한계가 있습니다.
그러나 이와는 대조적으로 전기차 배터리 스와핑은 주행거리 요건을 충족할 뿐만 아니라 배터리의 긴 수명을 보장하여 재활용에 더 도움이 됩니다. 이 백서에서는 다양한 전기차 배터리 스와핑 기술 솔루션에 대해 분석합니다.
전기차 배터리 스와핑 기술 체계의 진화
새로운 에너지 차량에서 전기차 배터리 스와핑 시도는 2003년 이스라엘의 베터플레이스(BP)로 거슬러 올라갑니다. BP는 프랑스 르노와 협력하여 섀시 파워 체인지 방식의 전기차 플루언스EV를 개발했고, 르노는 배터리 교체를 위해 섀시 파워 체인지 방식을 사용했습니다. 당시 일반적인 전기 자동차 개발 환경에서는 전기 자동차의 적용 규모가 매우 제한적이었습니다.
또한 배터리 기술, 전기차 배터리 교체 기술 및 전력 교환소 건설에 드는 높은 비용으로 인해 기술 계획의 경쟁력이 떨어졌고 프로젝트가 종료되었습니다. 중국 남방 전력망도 BP의 계획을 도입하여 광저우 등지에서 운영을 시연했습니다.
2009년에 중국은 새로운 에너지 차량 개발을 추진했습니다. 2011년부터 국가 전력망은 전력 스왑 모드를 홍보하는 주축이 되었습니다. 먼저, 국가 그리드(항저우) 통합 에너지 서비스는 표준 박스에 반자동 배터리 스위칭을 도입했습니다. 2013 년 신샹현 전력 산업국은 자동차 회사와 택시 회사의 공동 노력을 주도하여 섀시 교체 택시 운영을 촉진했지만 홍보에 실패했습니다.
2013년 정책 및 기술 개발이 추진되면서 중국의 신에너지 개발이 가속화되었습니다. 전력을 대체하려는 시도도 확대되고 있습니다. 국가 전력망 전력 교환 프로젝트 담당자들은 항저우, 시안 등지에서 측벽 전력 교환과 섀시 전력 교환을 추진하기 위해 독립적인 베르탄 회사를 설립했습니다.
저장 신시콩의 측벽 전력 교환 모드는 전기차 배터리 스와핑에서 대규모 실증 및 운영을 통해 기술 검증에서 상대적으로 진전을 이루었습니다.
2016년에 Aulton은 전력 교환 작업에 참여하여 다른 자동차 회사와 협력하여 섀시 전력 교환을 추진하고 중국 광저우, 샤먼 및 베이징에서 대규모 전력 교환 작업을 연속적으로 수행했습니다. 자동차 기업들은 전기차 배터리 스와핑의 기술적 경로를 시도하고 있습니다.
전기차 배터리 스와핑의 기술 체계 소개
트렁크의 전기차 배터리 교체
국가 그리드(항저우) 통합 에너지 서비스 배터리 스와핑 스테이션은 20개의 표준 배터리 박스를 그룹으로 사용하며, 각 박스에는 약 5kWh의 전력이 저장되어 중앙 집중식 충전 및 전력 교환을 위해 배터리 전송 상자에 적재됩니다.
항저우 트램 교체 모델은 주로 택시와 관용 차량에 사용됩니다. 전기차 배터리 교체 장비에는 기계식 플랫폼과 이동식 지게차 플랫폼의 두 가지 유형이 있으며, 차량 교환 위치 옆에 고정되어 있습니다.
전기차 트렁크에 있는 배터리 박스는 수동으로 빼내고 밀어 넣습니다. 이러한 전기차 배터리 교체 방식은 기본적으로 중국에서 전원을 바꾸려는 초기 시도입니다.
섀시 및 사이드 월 EV 배터리 교체
순수 전기 자동차의 배터리 박스는 차량 하단에 배치되며, 왼쪽에 두 개의 배터리 박스가 있고 오른쪽에 두 개의 박스가 있습니다. 배터리가 차 안에서 오르내리도록 제어한 후 로봇이 옆에서 배터리를 꺼냅니다.
측면 벽의 전기차 배터리 교체
이 전력 교환 기술 방식의 특징은 배터리의 전력 교환 포트가 측벽에 배치되고 제어를 통해 배터리 캐빈 도어가 열린 다음 배터리를 꺼내서 조작기 측면에 설치하는 것입니다. 이 방식에서는 배터리가 섀시에 배치되어 차체 높이가 높아지고 차량 성능에 영향을 미칩니다.
● 섀시 전원 변경
전기차 배터리 교체 방식은 주 그리드 상하이 전기 버스로 대표되는 표준 배터리 박스와 BP로 대표되는 특수형 배터리 팩의 두 가지 유형으로 세분화할 수 있습니다.
BP의 계획은 차량이 제자리에 고정된 후에도 차량이 움직이지 않고 땅 밑의 메커니즘이 배터리를 수평으로 전달하고 배터리를 위아래로 들어 올려 배터리를 설치하며 서보 모터가 배터리 잠금 장치를 조이고 풀어 전체 전기차 배터리 교체 작업을 완료하는 것입니다.
섀시 교체용 "타워형" 특수 모양의 배터리는 뒷좌석과 트렁크 사이의 섀시에 배치됩니다. 이 전기차 배터리 교체 방식은 섀시 프레임의 변화가 가장 적지만 뒷좌석 공간과 트렁크 부피에 영향을 미칩니다.
섀시 전원 교체를 위한 기술 제안
전기차 배터리 스와핑의 다양한 전원 교체 기술 솔루션 중에서 섀시 전원 교체가 더 많이 인식되고 있습니다. 현재 가장 널리 사용되는 구조는 기본적으로 승차 공간, 트렁크 공간 및 차량 높이를 차지하지 않는 섀시에 배치된 평평한 구조입니다. 배터리 팩은 기존 차체 구조에 맞게 조정되어 차체 바닥에 설치되는 전원 교환 프레임에 고정됩니다.
전기차 배터리 교체 시 배터리 팩과 파워 체인지 프레임은 전체적으로 분해해야 합니다. 배터리 모듈, 하단 박스 어셈블리, 배전 박스, 배터리 관리 시스템 및 상단 박스 커버가 배터리 팩(PACK)을 구성하고, 교체용 모터 어셈블리에 설치되어 일체형 교체용 배터리 팩을 형성합니다.
현재 섀시 전기차 배터리 스와핑 기술의 차이는 주로 잠금 방식에 있습니다. 섀시 ev 배터리 교체 기술 방식에서 퀵 체인지 배터리 팩의 교체는 리프팅과 잠금의 두 단계로 나뉩니다. 리프팅 동작은 수직으로, 잠금 방식은 회전식 조임/풀기 및 앞뒤 이동으로 나뉩니다.
리프팅 및 회전 조임
BP와 State Grid는 이러한 전기차 배터리 스와핑 방식을 채택했습니다. 전기차 배터리 스와핑의 주요 작업은 조작기로 배터리 팩을 제자리에서 들어 올린 다음 잠금 메커니즘을 회전시켜 섀시의 위치와 결합하여 고정, 조여 잠그는 것입니다. 잠금 지점에는 명확한 위치 지정 홈이 있습니다. 기술적으로 잠금이 더 안정적이고 잠금이 정확할 수 있습니다.
리프팅 및 앞뒤 번역
전기차 배터리 스와핑의 주요 동작은 조작기로 배터리 팩을 제자리에서 들어올린 다음 배터리 팩을 전체적으로 이동하여 섀시의 이음새, 디텐트 및 잠금 장치에 의존하는 것입니다. 실제 적용 시 이 방식은 제자리에 고정하기가 쉽지 않고 잠금이 느슨하다는 문제가 있습니다.
두 가지 기술 솔루션의 비교
무게
전기차 배터리 스와핑의 회전식 잠금 방식은 무게가 가볍고 잠금 범위가 작으며 다양한 차량 크기에 더 잘 적응할 수 있고 섀시 프레임 공간에 대한 요구 사항이 적습니다.
● EV 배터리 교체 커넥터
회전식 잠금 방식의 교환 커넥터의 부동 범위가 더 넓어 환경 적응성이 더 좋고 무게가 가볍고 일치하는 크기 요구 사항이 더 낮으며 배터리를 확장하여 다양한 냉각 모드에 적응할 수 있습니다.
서비스 수명
수명 측면에서는 두 가지 방식의 전기차 배터리 스와핑의 주요 구성 요소의 수명이 비슷합니다. 그러나 종합적인 비용 측면에서는 로터리 잠금 방식이 더 낫습니다. 위의 세 가지 측면을 비교해 보면, 전기차 배터리 스와핑의 회전식 잠금 방식이 더 많은 장점을 가지고 있으며 현재 가장 많은 시범 애플리케이션을 보유하고 있습니다.
요약
기술적 실현 가능성 외에도 전기차 배터리 스와핑 모드의 지속 가능한 대규모 적용은 운영을 통해 경제성을 추가로 검증해야 하며, 모델별로 다른 배터리 팩의 일반화도 필요합니다.
배터리 및 기타 기술의 발전과 비용의 급격한 하락으로 전기차 배터리 스와핑 모드(전력 교체 기술 방식)가 점차 특정 시장을 점유하고 신에너지 차량의 개발을 가속화할 것으로 예상됩니다.
전기차 배터리 스와핑 - 기술 체계 및 특성 분석
목차
새로운 에너지 차량 개발에 영향을 미치는 많은 요소 중 충전과 전력 변경은 두 가지 동시 탐색 기술 경로입니다. 충전의 한계는 충전 시간, 배터리 수명 등에 있습니다; 전기차 배터리 교체 또한 전력 대체 기술의 성숙도, 표준화, 수익성(전기차 배터리 교체 및 백업 배터리의 투자 수익률)이라는 한계가 있습니다.
그러나 이와는 대조적으로 전기차 배터리 스와핑은 주행거리 요건을 충족할 뿐만 아니라 배터리의 긴 수명을 보장하여 재활용에 더 도움이 됩니다. 이 백서에서는 다양한 전기차 배터리 스와핑 기술 솔루션에 대해 분석합니다.
전기차 배터리 스와핑 기술 체계의 진화
새로운 에너지 차량에서 전기차 배터리 스와핑 시도는 2003년 이스라엘의 베터플레이스(BP)로 거슬러 올라갑니다. BP는 프랑스 르노와 협력하여 섀시 파워 체인지 방식의 전기차 플루언스EV를 개발했고, 르노는 배터리 교체를 위해 섀시 파워 체인지 방식을 사용했습니다. 당시 일반적인 전기 자동차 개발 환경에서는 전기 자동차의 적용 규모가 매우 제한적이었습니다.
또한 배터리 기술, 전기차 배터리 교체 기술 및 전력 교환소 건설에 드는 높은 비용으로 인해 기술 계획의 경쟁력이 떨어졌고 프로젝트가 종료되었습니다. 중국 남방 전력망도 BP의 계획을 도입하여 광저우 등지에서 운영을 시연했습니다.
2009년에 중국은 새로운 에너지 차량 개발을 추진했습니다. 2011년부터 국가 전력망은 전력 스왑 모드를 홍보하는 주축이 되었습니다. 먼저, 국가 그리드(항저우) 통합 에너지 서비스는 표준 박스에 반자동 배터리 스위칭을 도입했습니다. 2013 년 신샹현 전력 산업국은 자동차 회사와 택시 회사의 공동 노력을 주도하여 섀시 교체 택시 운영을 촉진했지만 홍보에 실패했습니다.
2013년 정책 및 기술 개발이 추진되면서 중국의 신에너지 개발이 가속화되었습니다. 전력을 대체하려는 시도도 확대되고 있습니다. 국가 전력망 전력 교환 프로젝트 담당자들은 항저우, 시안 등지에서 측벽 전력 교환과 섀시 전력 교환을 추진하기 위해 독립적인 베르탄 회사를 설립했습니다.
저장 신시콩의 측벽 전력 교환 모드는 전기차 배터리 스와핑에서 대규모 실증 및 운영을 통해 기술 검증에서 상대적으로 진전을 이루었습니다.
2016년에 Aulton은 전력 교환 작업에 참여하여 다른 자동차 회사와 협력하여 섀시 전력 교환을 추진하고 중국 광저우, 샤먼 및 베이징에서 대규모 전력 교환 작업을 연속적으로 수행했습니다. 자동차 기업들은 전기차 배터리 스와핑의 기술적 경로를 시도하고 있습니다.
전기차 배터리 스와핑의 기술 체계 소개
트렁크의 전기차 배터리 교체
국가 그리드(항저우) 통합 에너지 서비스 배터리 스와핑 스테이션은 20개의 표준 배터리 박스를 그룹으로 사용하며, 각 박스에는 약 5kWh의 전력이 저장되어 중앙 집중식 충전 및 전력 교환을 위해 배터리 전송 상자에 적재됩니다.
항저우 트램 교체 모델은 주로 택시와 관용 차량에 사용됩니다. 전기차 배터리 교체 장비에는 기계식 플랫폼과 이동식 지게차 플랫폼의 두 가지 유형이 있으며, 차량 교환 위치 옆에 고정되어 있습니다.
전기차 트렁크에 있는 배터리 박스는 수동으로 빼내고 밀어 넣습니다. 이러한 전기차 배터리 교체 방식은 기본적으로 중국에서 전원을 바꾸려는 초기 시도입니다.
섀시 및 사이드 월 EV 배터리 교체
순수 전기 자동차의 배터리 박스는 차량 하단에 배치되며, 왼쪽에 두 개의 배터리 박스가 있고 오른쪽에 두 개의 박스가 있습니다. 배터리가 차 안에서 오르내리도록 제어한 후 로봇이 옆에서 배터리를 꺼냅니다.
측면 벽의 전기차 배터리 교체
이 전력 교환 기술 방식의 특징은 배터리의 전력 교환 포트가 측벽에 배치되고 제어를 통해 배터리 캐빈 도어가 열린 다음 배터리를 꺼내서 조작기 측면에 설치하는 것입니다. 이 방식에서는 배터리가 섀시에 배치되어 차체 높이가 높아지고 차량 성능에 영향을 미칩니다.
● 섀시 전원 변경
전기차 배터리 교체 방식은 주 그리드 상하이 전기 버스로 대표되는 표준 배터리 박스와 BP로 대표되는 특수형 배터리 팩의 두 가지 유형으로 세분화할 수 있습니다.
BP의 계획은 차량이 제자리에 고정된 후에도 차량이 움직이지 않고 땅 밑의 메커니즘이 배터리를 수평으로 전달하고 배터리를 위아래로 들어 올려 배터리를 설치하며 서보 모터가 배터리 잠금 장치를 조이고 풀어 전체 전기차 배터리 교체 작업을 완료하는 것입니다.
섀시 교체용 "타워형" 특수 모양의 배터리는 뒷좌석과 트렁크 사이의 섀시에 배치됩니다. 이 전기차 배터리 교체 방식은 섀시 프레임의 변화가 가장 적지만 뒷좌석 공간과 트렁크 부피에 영향을 미칩니다.
섀시 전원 교체를 위한 기술 제안
전기차 배터리 스와핑의 다양한 전원 교체 기술 솔루션 중에서 섀시 전원 교체가 더 많이 인식되고 있습니다. 현재 가장 널리 사용되는 구조는 기본적으로 승차 공간, 트렁크 공간 및 차량 높이를 차지하지 않는 섀시에 배치된 평평한 구조입니다. 배터리 팩은 기존 차체 구조에 맞게 조정되어 차체 바닥에 설치되는 전원 교환 프레임에 고정됩니다.
전기차 배터리 교체 시 배터리 팩과 파워 체인지 프레임은 전체적으로 분해해야 합니다. 배터리 모듈, 하단 박스 어셈블리, 배전 박스, 배터리 관리 시스템 및 상단 박스 커버가 배터리 팩(PACK)을 구성하고, 교체용 모터 어셈블리에 설치되어 일체형 교체용 배터리 팩을 형성합니다.
현재 섀시 전기차 배터리 스와핑 기술의 차이는 주로 잠금 방식에 있습니다. 섀시 ev 배터리 교체 기술 방식에서 퀵 체인지 배터리 팩의 교체는 리프팅과 잠금의 두 단계로 나뉩니다. 리프팅 동작은 수직으로, 잠금 방식은 회전식 조임/풀기 및 앞뒤 이동으로 나뉩니다.
리프팅 및 회전 조임
BP와 State Grid는 이러한 전기차 배터리 스와핑 방식을 채택했습니다. 전기차 배터리 스와핑의 주요 작업은 조작기로 배터리 팩을 제자리에서 들어 올린 다음 잠금 메커니즘을 회전시켜 섀시의 위치와 결합하여 고정, 조여 잠그는 것입니다. 잠금 지점에는 명확한 위치 지정 홈이 있습니다. 기술적으로 잠금이 더 안정적이고 잠금이 정확할 수 있습니다.
리프팅 및 앞뒤 번역
전기차 배터리 스와핑의 주요 동작은 조작기로 배터리 팩을 제자리에서 들어올린 다음 배터리 팩을 전체적으로 이동하여 섀시의 이음새, 디텐트 및 잠금 장치에 의존하는 것입니다. 실제 적용 시 이 방식은 제자리에 고정하기가 쉽지 않고 잠금이 느슨하다는 문제가 있습니다.
두 가지 기술 솔루션의 비교
무게
전기차 배터리 스와핑의 회전식 잠금 방식은 무게가 가볍고 잠금 범위가 작으며 다양한 차량 크기에 더 잘 적응할 수 있고 섀시 프레임 공간에 대한 요구 사항이 적습니다.
● EV 배터리 교체 커넥터
회전식 잠금 방식의 교환 커넥터의 부동 범위가 더 넓어 환경 적응성이 더 좋고 무게가 가볍고 일치하는 크기 요구 사항이 더 낮으며 배터리를 확장하여 다양한 냉각 모드에 적응할 수 있습니다.
서비스 수명
수명 측면에서는 두 가지 방식의 전기차 배터리 스와핑의 주요 구성 요소의 수명이 비슷합니다. 그러나 종합적인 비용 측면에서는 로터리 잠금 방식이 더 낫습니다.
위의 세 가지 측면을 비교해 보면, 전기차 배터리 스와핑의 회전식 잠금 방식이 더 많은 장점을 가지고 있으며 현재 가장 많은 시범 애플리케이션을 보유하고 있습니다.
요약
기술적 실현 가능성 외에도 전기차 배터리 스와핑 모드의 지속 가능한 대규모 적용은 운영을 통해 경제성을 추가로 검증해야 하며, 모델별로 다른 배터리 팩의 일반화도 필요합니다.
배터리 및 기타 기술의 발전과 비용의 급격한 하락으로 전기차 배터리 스와핑 모드(전력 교체 기술 방식)가 점차 특정 시장을 점유하고 신에너지 차량의 개발을 가속화할 것으로 예상됩니다.