电动汽车模块化电池更换系统

电池交换是一项新技术，可为电动汽车提供超快速充电。Ample 是一家与 Uber 合作的加州初创公司，其项目涉及使用超快速全自动电池更换站，该站具有用于高容量电池的“更换”系统。

在接受《电力电子新闻》采访时，Ample 联合创始人 Khaled Hassounah 和 John de Souza 强调，这项技术是一种乐高式电池交换系统，允许驾驶员停车、充电和行驶。“最酷的部分旨在在不到 10 分钟的时间内为任何汽车制造商的任何电动汽车充电，”发言人说。该公司已经筹集了 7000 万美元的资金，由 Shell Ventures 领投，Repsol Energy Ventures 和 Eneos Innovation Partners 等也加入了。

使用计算机视觉和无线通信的组合，Ample 站可以识别要更换的每个电池模块的确切位置。一旦从汽车中取出放电的电池模块，它们就会被放置在架子上，这样它们就可以充电并为下一辆车做好准备。

电池更换

在接下来的几年里，预计会有许多电动汽车上路，但一个核心挑战是创建充电基础设施，让充电基础设施变得简单、便宜，并且像拥有一辆燃气动力汽车一样容易获得。延长充电时间是电动汽车普及的主要挑战之一。今天，为汽车充电需要更长的时间——从 30 分钟到几个小时——而不是加油，加油只需几分钟。Ample 的项目以及其他致力于类似解决方案的公司的项目最终可以缩小这一差距。

电动汽车中的锂电池仍然需要一定的时间来充电，这取决于电池的容量或可用的充电基础设施，无论我们是交流充电还是直流充电。为了更快地充电，可以随时更换电池，这一操作所需的时间要少得多，但要执行这种“电池更换”操作，汽车上的电池外壳必须以特殊方式设计。

电池更换是一种技术，包括将已放电的电动汽车电池更换为已充电的电池。这将取代充电，从而消除长时间的加油——零排放车辆的主要限制之一。这项技术必须在特定的站点并使用正确的技术进行。

 

除了显着减少电动汽车续驶里程所需的时间外，电池更换还消除了与电池在失去存储电流能力（即所谓的生命周期）之前可以承受的充电循环次数相关的问题。消费者无需担心回收这些电池组，回收将在 OEM 公司或管理交换网络的车站运营商处完成，而不是去垃圾填埋场。该解决方案的另一个优势可以在中长期内实现，即当现有电池过时或过时时更新电池技术的可能性。

丰富的技术

Ample 的技术有两个主要组成部分：

一个完全自主的更换站，可从汽车中取出电量耗尽的电池模块，并用充满电的电池模块替换它们。然后将耗尽的电池模块放在架子上进行充电。

一种模块化电池架构，允许任何电动汽车使用 Ample 的充电站。电池由类似乐高积木的模块制成，可以容纳任何大小或型号的车辆。交换时间不到 10 分钟。

Ample 已开发出完全自主和自动化的系统，无需乘客下车即可更换组件。该系统已经能够处理“众多汽车”的电池组。

“目标是对整个脱碳和减少温室气体产生影响。自然起点是运输，这是主要原因之一。正在发生巨大的转变。我们正在从非绿色能源转向电动汽车。我们很快意识到，如果你想产生巨大的影响，你至少需要在市场上投放 10 亿辆电动汽车。而且问题不在于车。这是基础设施：当你有很多车时，你如何为所有这些车充电？我们启动背后的想法是更换电池。我们想要一种快速、方便且便宜的解决方案。我们希望它通过任何原始设备制造商在不同类型的汽车上运行。我们希望它能够快速部署且价格合理，”发言人说。

今天最大的挑战是在最短的时间内给电池充电。为电网提供高能量需要重新考虑能量在电网中的分配方式。也就是说，我们需要一个知道如何引导能源的智能电网。但同时，必须对电网中可能同时出现的所有峰值进行补偿。“尤其是能源所在的地方，因为您的电网可以随心所欲。归根结底，如果每个人都同时需要能源，您就需要提供能源。对风能或太阳能等依赖可再生能源的最大挑战是完全控制发电量，”发言人说。

Ample 在实践中的想法是提供一个快速充电的电池以供更换，然后提供一个缓慢的充电，同时保证电池在另一辆电动汽车中的安全使用。事实上，Ample 的解决方案将向电动汽车提供能量与电池的实际充电分开，从而可以更简化地接入电网。它还使转向可再生能源成为可能，因为现在可以在这些形式可用时进行充电。“通过这种方式，我们可以选择一天中的特定时间为电池充电，从而更好地为网络的发展做出贡献，”发言人说。

 

如前所述，Ample EV 电池由电池模块组成，可以适应任何品牌、设计、型号或驾驶情况——从通勤到拼车、市政和企业车队到最后一英里交付，甚至自动驾驶。充足的车站不需要建设。该站占地面积小，相当于两个停车位，建在地面上，可以使用存储在为电池供电的站中的风能和太阳能等可再生能源。站点可以放置在任何需要的地方；在加油站、杂货店或路边。

“我们的优势在于我们可以非常快速地以低成本创建基础设施。今天，如果您制造慢速充电器，您会增加成本，但会缩短充电时间。如果您制造快速充电器，它们将非常昂贵并且您将失去市场。我们可以通过满足时间和持续时间要求来改变电池的大小。因此，如果您每天行驶的里程数较少，则不需要 200 英里的电池，您可以在汽车中安装较小的电池，因为我们放置的模块较少。后来，如果有一天这辆车需要走得更远，我们会放更多的模块，这样我们就可以动态改变电池的尺寸，从而降低成本，”发言人说。

他们补充说：“我们的电池在某种意义上是智能的，当你把它们放在汽车里时，它们确切地知道它们在哪辆车里，并调整电压水平以匹配汽车期望看到的。”

对于关键任务应用，我们需要 100% 确定我们知道有线传感器电压。“例如，我们的汽车连接的方式是完全无线的，这也是我们如何协调机器人移动的位置、板子解锁等的方式，而且还可以在更换吊舱时将电池状态导入吊舱，做所有的安全监控等。所有这些都是无线的。因此，我们试图在有线和无线之间找到正确的中间立场，从某种意义上说，我们在获得巨大优势的地方进行无线，而在对任务非常关键的地方进行有线，”发言人说。

Ample 认为交换将受到车队经理、送货、服务和出租车司机的欢迎。他们每天行驶数百英里，不想因为每次都快速充电而耗尽电池。联合创始人还表示，交换应该允许使用过的电动汽车继续在路上行驶，性能更佳，运行时间更长，而不是变成电子垃圾。

Ample 现在在旧金山湾区运营着五个专门为优步司机服务的电池更换站。使用受支持电动汽车的参与司机可以在 10 分钟内将电量耗尽的电池更换为充满电的电池。目前，这些车站每天最多可容纳 90 辆汽车。　　

      审核编辑：彭静