Est-il temps pour les bornes de recharge EV d'offrir des échanges de batteries rapides?

John et Jane Public ne se réchauffent pas aux voitures électriques à la vitesse que de nombreux membres de l'industrie automobile le pensaient, et c'est principalement parce que les véhicules électriques ne peuvent toujours pas correspondre au coût et à la commodité des alternatives à essence. La marche régulière du progrès est en train de s'écrouler au coût des véhicules électriques, à augmenter la distance qu'ils peuvent conduire sur une seule charge et à accélérer leurs vitesses de charge (1 mégawatt ou mieux est presque là). Mais peut-être qu'il y a une idée holistiquement meilleure.

Il est peut-être temps de dépoussiérer le plan de General Electric à partir de 1910, lorsqu'il a équipé ses camions électriques Geveco avec des batteries électriques Hartford louées séparément conçues spécialement pour être échangées rapidement lorsqu'ils sont épuisés. Ensemble, ces camions électriques couvraient 6 millions de miles entre 1910 et 1924. Des chariots élévateurs électriques ont utilisé des échanges de batteries depuis le milieu des années 1940, et le projet de démarrage israélien Better Place (plus tard «meilleur endroit») s'est efforcé de raviver cette idée pour les voitures électriques à partir de 2007.

Le meilleur endroit n'était ni une entreprise de batterie ni une entreprise automobile, et les défis de l'engagement de ces parties prenantes, combinés à un marché des voitures électriques immatures, a finalement condamné l'entreprise. Et bien qu'Israël et le Danemark aient pu être des marchés de lancement raisonnables, la taille de notre pays semblait intimidante logistique, même si suffisamment de sociétés automobiles pouvaient se mettre d'accord sur une taille de batterie, une forme ou une enveloppe de performance pour atteindre une masse critique.

Mais l'expérience de l'expérience de l'échange de puissance de Nio à Shanghai avait l'air de regarder dans un avenir plus brillant.

Catl va tout

Le constructeur automobile chinois Nio (fondé en novembre 2014) a fait de l'échange de batteries sa proposition de vente unique, créant un réseau de plus de 3 200 stations d'échange de la même manière que Tesla a construit ses propres réseaux de compresseur. Au cours des sept ans, Nio a vendu des voitures, il a révisé les conceptions de la batterie et de la station. Son nouveau modèle, The Firefly EV, utilise une autre nouvelle batterie échangeable, conçue conjointement avec le géant de la batterie CATL et un consortium d'entreprises. L'un d'eux, Changan, vient de livrer 1 000 taxis Oshan 520 à Chongqing, en utilisant des batteries similaires qui peuvent être échangées dans l'une des 50 stations d'échange de CATL promises d'ici la fin de 2025. (L'échange est particulièrement précieux pour les taxis, les services de covoiturage, la livraison et les véhicules commerciaux similaires.)

Batteries de barre de chocolat

Catl est entré dans le concept d'échange de batterie il y a quelque temps avec de petits packs de 25 kWh qui ressemblaient à deux blocs de chocolat à cuisson qui pourraient être utilisés individuellement ou à deux ou trois à un véhicule, augmentant l'allusion de chocolat à cuisson. La solution d'échange Qiji de Catl pour les camions suit toujours ce modèle, et le nom de choco-swap, ou choco-seb (échange d'électricité) est resté. La stratégie de véhicule légère de CATL, cependant, s'est transformée pour couvrir maintenant l'étendue des tailles de véhicules et des besoins de portée avec deux facteurs de forme de batterie, chacun offrant un choix de chimie LFP ou NMC.

Conception de la station d'échange

Les stations d'échange de NIO et de CATL nécessitent approximativement la taille de l'empreinte de trois places de stationnement normales, la voiture conduisant une rampe suffisamment élevée pour que les batteries se précipitent en dessous pour commencer le processus. Les deux places de stationnement adjacentes abritent généralement 24 à 30 batteries qui restent bidirectionnellement connectées, chargeant à des taux modérés (jusqu'à 100 kW) à un niveau dépassant 90%. Les stations de Nio se rassemblent comme Legos, permettant à une nouvelle station d'être installée et opérationnelle en 4 à 5 heures pendant la nuit. Nio possède et exploite la plupart de ses stations, mais permet désormais aux groupes d'investissement ou aux provinces d'acheter, d'exploiter et de partager les revenus générés comme des sociétés d'électricité paient pour exploiter cette énergie stockée.

Combien de batteries «de rechange»?

Ayant vendu plus de 700 000 voitures, dont 80%, NIO affirme que son inventaire des batteries disponibles Swap s'élève à 6 ou 7% de la flotte sur route. Et pour se préparer pour des week-ends à gros voyages comme le Nouvel An chinois, de fortes incitations vont à l'origine du propriétaire / des locataires de la batterie de grande capacité qui ne prévoient pas de quitter la ville pour échanger, ce qui rend les batteries plus grandes disponibles pour les voyageurs.

Anatomie d'un échange

En utilisant le système de navigation natif de votre voiture, un voyage est tracé, y compris des stations d'échange pratiques. À mesure que vous approchez un, un créneau horaire spécifique est alloué et une batterie particulière est affectée à votre voiture. La température de la batterie de votre voiture est partagée et la station ajuste le liquide de refroidissement dans la batterie de remplacement pour correspondre, empêchant ainsi l'expansion ou le choc thermique. Lorsque c'est à votre tour, la station vous parle tout au long du processus (expliquant ce que fait le système automatique). Vous sentez que la station soulève légèrement la voiture, vous entendez 10 boulons à défaire simultanément, l'échange se produit, les boulons se resserrer, vous redescendez et vous êtes en route. (Remarque: Catl dit que les batteries à écharpement choco sont refroidies par l'air, évitant le problème d'alignement de température.)

Quels sont les avantages?

Plus rapide

Mon expérience Nio Power Swap a remplacé une batterie épuisée par une facturée à 91% en moins de trois minutes, ce qui comprenait le temps nécessaire pour manœuvrer dans et hors de la station. Le bocal de choco de Catl nécessite que le conducteur s'arrête, comme lorsqu'il entrait dans un lavage de voiture. Il échange ensuite des emballages en 100 secondes (vraisemblablement plus si l'ajout de batteries supplémentaires). Mon ET9 a montré 352 miles de portée après l'échange. Même la charge de 1 mégawatt ne peut pas ajouter autant de kilomètres aussi rapidement, en particulier lorsque plusieurs utilisateurs de relève de charge réduisent le taux de pointe.

Moins cher

Conducteurs Peut acheter la plupart des voitures Nio avec ou sans batteries incluses. Opter pour l'accord de location de batterie frappe 17 900 $ sur le prix de 110 320 $ de l'ET9 de luxe, ajoutant un bail de batterie mensuel de 179 $. Les batteries détenues ou louées peuvent être échangées, les conducteurs payant la différence nette d'énergie à un prix supérieur à la charge à domicile mais inférieure à la charge rapide DC à grande vitesse. Ensuite, il y a l'économie de la location d'une petite batterie et de la mise à niveau et du paiement d'une portée plus longue seulement Lorsque vous voyagez.

Constructeurs automobiles pourrait réduire à la fois le temps de commercialiser et programmer les budgets en déchargeant ou en partageant la R&D, les tests de sécurité, la garantie et d'autres coûts de responsabilité que les batteries impliquent. Et ces batteries de facteurs de forme standard peuvent potentiellement être améliorées au fil du temps à mesure que de nouvelles chimiques ou cellules à semi-conducteurs deviennent disponibles. Infrastructure Pricewise, une station d'échange de batteries est également beaucoup moins chère à installer qu'une banque de chargeurs de 1MW capable de servir le même nombre de clients.

Salles d'électricité Face à l'ajout de capacité de grille, de sous-stations et de lignes de transmission pour soutenir les banques de charge multimegawatt pourraient économiser beaucoup en investissant dans des stations d'échange, chacune tirant beaucoup moins de puissance, peut absorber l'excès d'énergie solaire ou éolienne, et aidera même les charges pendant les périodes d'utilisation de pic.

Plus vert

Les batteries qui sont régulièrement chargées aux taux de niveau 2 à 90 pour cent devraient durer plus longtemps que celles qui sont fréquemment rapidement chargées. Chaque batterie a un jumeau numérique dans le nuage, et lorsque la surveillance détecte les mauvaises cellules ou les modules, ils peuvent être remplacés hors de la voiture, prolongeant la durée de vie utile du pack. Lorsque la capacité utilisable baisse en dessous de 80% des nouvelles, un pack peut être réaffecté à une utilisation non EV. Lorsque les conducteurs utilisent une batterie de la taille d'une navette plus légère la plupart du temps, ils utilisent moins d'énergie pour fonctionner et générer moins d'usure sur les pneus et les freins.

Qu'est-ce qui a exactement changé mon esprit lors de l'échange? Mon aventure de Shanghai a prouvé que l'industrie automobile de la Chine a des kilomètres d'avance sur la nôtre. Il me semble que pour être compétitif sur le marché mondial, nous devons surmonter rapidement la réticence des acheteurs à électrifier et à augmenter notre jeu collectif EV. Il semble également que «l'Ouest» s'associe à combattre cette menace chinoise, et une collaboration de constructeur automobile / d'industrie énergétique sur un écosystème d'échange de batterie qui met fin aux inquiétudes de la vie de batterie des acheteurs tout en offrant la commodité du coût de la stade de gaz – le tout à la parité des coûts de fonctionnement du véhicule de gaz – a l'air comme le moyen le plus rapide pour y arriver.