شركة شينيا دونغفانغ لتكنولوجيا الكهرباء المحدودة.
حل تبديل البطاريات والتشغيل بالوصلة الكهربائية مشكلة الوصول إلى الطاقة بطرق مختلفة، لذا لا ينبغي اختيار أي منهما من خلال قلق يتعلق بالترتيبات. قد يتطلب تبديل البطاريات تصميمات مناسبة للمركبات والبطاريات، ومخزون معد، ومساحة مناسبة، ومسؤولية واضحة عن البطاريات. قد يتناسب التشغيل بالوصلة الكهربائية مع المركبات الموجودة بالفعل، لكنه لا يزال يعتمد على مدة بقاء المركبة في الموقع، ومصدر الطاقة، ووصول الموصلات، والجدولة الزمنية. تجاهل هذه الحدود قد يؤدي إلى نظام لا يستطيع خدمة مسارات الأسطول، ويترك الأصول غير مستخدمة، أو يخلق نموذج ملكية وصيانة لم يتم قبوله من قبل أي فريق. يقارن هذا المقال الخيارات من خلال دورات العمل اليومية، وتوافق المركبات، ومخزون البطاريات، وتدفق العمل في الموقع، وإدارة الطاقة، والتحكم التشغيلي. الهدف هو تحديد الأسئلة التي يجب الإجابة عليها قبل اعتبار تبديل البطاريات أو التشغيل بالوصلة الكهربائية نموذجًا عمليًا للأسطول.
الجواب الأفضل في تبديل البطاريات مقابل محطة شحن تعتمد القرارات على بنية السيارة، وتيرة المسار، وحالة امتلاك البطارية. يتلاءم شحن التوصيل بشكل عام مع الأساطيل المتنوعة والعبوات الثابتة؛ إلا أن تبديل البطاريات يمكن أن يكون مناسبًا للمسارات ذات الاستخدام المرتفع فقط عندما يتم دعمها تعاقدياً من خلال عبوات قابلة للإزالة، وتدريب الموظفين، والمخزون، والشبكة المتوافقة. قبل اتخاذ قرار الاستثمار، من الضروري تحديد ساعات إرسال المركبات، والعمالة، ودورات البطارية، والقيود المتعلقة بالشبكة؛ ويتم استخدام بيانات وزارة الطاقة الأمريكية (AFDC) كمدخل، وليس بوصفة عامة لعودة الاستثمار. تتناول معيار ISO 15118 الاتصال بين المركبات وشحن البطاريات، وليس أبعاد عبوات التبادل.
ما الذي يحصل عليه الأسطول وما الذي يتنازله مع تبديل البطاريات؟
يؤدي مرفق الشحن إلى نقل الطاقة إلى البطارية الخاصة بالمركبة. ويقوم محرك تبديل البطاريات بتثبيت حزمة شحن متوافقة، ويقوم بتشغيل البطارية المتقطعة بشكل منفصل. تحتاج كلتا الحزمتين إلى خدمات كهربائية، ومفاتيح تحكم، وإجراءات أمنية، وصيانة؛ كما يتطلب تبديل البطاريات حراسة الحزمة، وأجهزة التشخيص، وموازنة حالة الشحن (SoC).
لأجل شحن مركبات كهربائية في أسطول, يصف معهد NREL الشحن المدارة بأنه تنسيق الشحن مع ظروف الشبكة واحتياجات الأسطول. ويساعد التنسيق السريع فقط إذا قبل السيارة حزمة قابلة للإزالة ويمكن أن يوفر المركز المرجعي SoC المناسب.
كيف تؤثر مخزون البطاريات ونسبة إنجاز العمل في المحطات على العمليات اليومية؟
تصميم محطات تبادل هو مشكلة في التدفق: قم بتقدير عدد الوافدين في الساعة، وقت الخدمة، المواقع، سعة شحن الحزم المنتهية، المخزون الاحتياطي وخطة الحجر الصحي. قم باختبار الموجة الأكثر ازدحامًا في التوزيع، وليس المتوسط اليومي. يمكن أن توفر الحزم الاحتياطية الحفاظ على التوافر، لكنها تتسبب في ازدواج الاستثمار في رأس المال والمساحة وتعرض الشركة للضمانات؛ وتتبادل مخازن الشحن هذه المخزون مقابل مساحة التخزين ودرجة الذروة في الطاقة في الموقع.
تعتبر إدارة وحدات المعالجة المركزية مسألة هامة في كلا الطريقتين. تحتاج الشواحن إلى جداول زمنية وحدود تحميل وبيانات؛ كما تحتاج محاور التبادل إلى رموز تحديد الحزمة وقيود درجة الحرارة والصحة وعملية دورانها وعتبة “جاهزة للخدمة”. وحدها وحدات المعالجة المركزية لا تثبت نطاقاً استخدامياً لأن البرامج والظروف الجوية والوزن الناقل والمسائل المتعلقة بها تؤثر على مدى الاستخدام.
| بعد | مستودع شحن التوصيل | مركز تبديل البطاريات |
|---|---|---|
| التوافق مع المركبات | يتوافق مع مركبات التوصيل الثابتة التي تدعم واجهة الشحن المحددة. | يتطلب بنية حزمة قابلة للإزالة ومواصفات إدخال وإخراج ميكانيكية وكهربائية وبرمجية متوافقة. |
| مستوى التوافر | تقليل وقت الانتظار من خلال التحكم في الطاقة، والتخطيط، والتشغيل الآلي للبطارية. | تقليل مدة بقاء المركبات عن طريق استبدال الحزمة المجهزة، مع مراعاة حجم التواجد في الطوابير وقدرة المخزون. |
| الرسم البياني | مواقف للسيارات، أجهزة تحكم، الوصول إلى الكابلات وإمكانية الوصول للخدمات. | تبديل المعدات، وتخزين الأمتعة، وأرفف الشحن، ومناطق السلامة، ومساحة مواءمة المركبات. |
| التكلفة الخفية الرئيسية | رسوم الطلب والترقيات وصيانة الموصلات ووقت تشغيل البرنامج. | إمدادات إضافية من البطاريات، وتوفير العمالة، والتشخيص، وإدارة الضمانات، واستبدال البطاريات المتدهورة. |
| مرونة الأسطول المتنوع | عادةً ما تكون أعلى عندما يتقاسم المركبات معايير الشحن والتحكم بالمواقع. | أقل من ذلك ما لم يتفق مُورّدو المركبات والبطاريات على الواجهات والقواعد التشغيلية. |
هل يمكن لمركباتك ومورديها وشروط الضمان دعم عملية الاستبدال؟
لا توجد معيار عالمي موثق لبطاريات قابلة للإزالة لتجميع مجموعات البطاريات عبر الموردين. يجب أن تتوافق المواصفات الميكانيكية والجهد والاتصالات والتوثيق والحدود الحرارية وشروط الضمان. تتضمن المعيار ISO 15118 الاتصالات بين المركبات لتشغيل البطاريات؛ لكنها لا تعتمد على قياسات تبديل البطاريات. وتتعلق أعمال نظام شارينغ لتشغيل البطاريات بمعدلات شحن عالية الطاقة، وليس بضمان وجود نظام تبديل للبطاريات.
تغير ملكية السيارة سجل المخاطر. تحمل الحزم المملوكة للشركة قيمة متبقية ومدى عمرها واستبدالها. ينبغي أن يحدد عقد المورد ضمانات الطاقة القابلة للاستخدام، ومسؤولية SoC، وعزل العيوب، وعملية التخلص منها عند انتهاء العمر التشغيلي، واستثناءات الضمانات، وحجز عمليات التفتيش. يجب أن تستند افتراضات التدهور إلى السيارة المختارة ودورة الاستخدام.
كيف يمكن للفرق التنافسية مقارنة التكلفة الإجمالية ووقت التشغيل والعمالة؟
يشمل ملف العمل التجاري الصحيح الطاقة، والتشغيل، ومحولات الكهرباء، والأعمال المدنية، والبرمجيات، والصيانة، والعمالة، والتدريب، والتأمين، والمخزون، والتمويل، وفترات التوقف. قيمة عائد الاستثمار لنموذج التمويل باستخدام شاحن كهربائي محمول، وتكلفة محطة تبديل البطاريات إن ورقة العمل مفيدة فقط عندما تكون الافتراضات (المركبات، وتدفقات التوجيه، والرسوم الجمركية، والاستخدام، والملكية، والقيمة المتبقية) قابلة للتتبع. لا يُمحى مخزن البطاريات أو فريق العمل.
| إذا كانت قيودك... | ابدأ بالدراسة أولاً | الاتجاه المرجح (بناءً على الأدلة) |
|---|---|---|
| مدة إقامتهم الطويلة والموحدة في المخزن | جدول الشحن المدارة، سعة الاتصال واستخدام الفتحات | قد يكون مرفق الشحن أكثر بساطة. |
| فترات إرسال قصيرة ومتكررة | تبديل قائمة الانتظار، وحزم التخزين المؤقت، وعملية المعالجة، وتوافق المسار | قد يكون تبديل الوظائف يستحق التجربة. |
| سيارات مجهزة بمكونات مختلطة أو مستأجرة | واجهة البرنامج ومعالجتها والضمان | غالباً ما تتمتع البنية التحتية الشائعة للشحن بقدر أقل من الاعتمادية. |
| عدم اليقين بشأن ملكية البطارية | توزيع العقود على أساس التدهور وعيوبها وتكاليف نهاية العمر | إيقاف حالة ROI حتى يتم توضيح الشروط. |
قائمة مرجعية عملية لاشتراء المعدات لمشغلي الأساطيل
- تخطيط المسارات، الحمولة، فترات الاستخدام، موجات الإرسال؛ اختبار ساعات الذروة ويوما للإخفاق.
- تأكيد هيكل السيارة وطريقة إزالة العبوة ومصدر الشحن والدعم المتعلق بالاتصالات والموردين كتابيًا.
- شبكة الربط، والمولدات الكهربائية، والبطاريات، ومحولات الطاقة، ومواضع التبديل، والوصول للتخزين والصيانة من التدفقات المقيّدة.
- تخصيص مسؤوليات ملكية البطارية وبيانات SoC والتأمين والتدهور والحجر الصحي والاستجابة لحالات الطوارئ بموجب عقد.
- قم بتنفيذ تجربة نموذجية باستخدام مؤشرات تقييم مثل وقت التشغيل، ومعدل الدقائق في العمل، وطول قائمة الانتظار، والكمية الموفرة من الطاقة، والطلبات التي تم إرسالها دون استلام.
لأجل شحن السيارات الكهربائية لمشغلي الأسطول, يمكن لـ XYDF مساعدة الفرق في مقارنة شواحن EV الثابتة القابلة للتكوين واحتياجات الوثائق؛ والاطلاع على مجموعة شواحن DC السريعة و قائمة منتجات شاحن السيارات الكهربائية بالإضافة إلى ملخص هندسي محدد للموقع.
أسئلة يقوم بها مشغلو الأسطول حول تبديل البطاريات وشحنها
كيف يختلف تبديل البطاريات عن شحن السيارات الكهربائية للوحدات التجارية؟
يحتفظ الشحن بكل سيارة ببطارية خاصة بها وعادةً ما يوفر توافقًا أوسع نطاقًا. يمكن أن يقلل الاستبدال من الوقت المستغرق فقط في الحالات التي توجد فيها حقائب قابلة للإزالة، ومحاور متوافقة، وتدريب الموظفين على التعامل معها، وتوافر المخزون. قارن بين وقت التشغيل الإجمالي والتكلفة الإجمالية.
كم يستغرق تبديل البطارية مقارنةً بوقف الشحن السريع؟
لا توجد توقيتات عالمية. يعتمد وقت التحويل على التوافق والتصميم والتصديق والحركة المرورية؛ وتعتمد الشحن السريع على الطاقة ودرجة الحرارة ومستوى الطاقة عند بدء التشغيل والكمية المطلوبة من الطاقة. قم بقياس كليهما على المركبات المختارة.
ما هي طرق الأسطول الأفضل لاستبدال البطاريات؟
قد تكون الحلقات المتكررة، واختلاف مدة بقاء المركبات في الموقع، والمركز المجاورة مناسبة. قد تفضل الطرق غير المنتظمة الطويلة، أو المركبات المتعددة، أو عدم وجود مركز عودة متوافق معها، لتشغيل الشحن. قم بتأكيد متطلبات الحمولة، والطقس، والاحتياطي.
ما هي تكاليف البنية التحتية والمخزون الخاصة بمحطة تبديل البطاريات؟
تتضمن التكاليف مركز التخزين، والتشييد المدني، والخدمات الكهربائية، والمعدات، ومساحة السلامة، والصيانة، والعبوات القابلة للاستخدام. وتتبع المخزونية أعلى مستويات الإنتاج وسياسة الحجر الصحي، لذا فإن السعر دون تقديرات البطارية والعمالة غير كامل.
هل يتطلب تبديل البطاريات استخدام مجموعات بطاريات قابلة للإزالة موحدة؟
نعم. يتطلب التوافق التشغيلي وجود واجهات ميكانيكية وكهربائية وتبريدية واتصالات متفق عليها، بالإضافة إلى ضمانات متوافقة. لا تُعد ISO 15118 متطلباً عالمياً لتغيير الوظائف؛ يُرجى التحقق من توافق المورد.
كيف ينبغي على مشغلي الأساطيل مقارنة التكلفة الإجمالية ووقت التشغيل وامتلاك البطاريات؟
إنشاء نموذج واحد للإنتاجية، الطاقة، العمالة، فترات التأخير، العمليات المتصلة بالشبكة، المعدات، المخزون، التمويل، الضمان، التدهور. اختبار الطلب الذروي وفشل الحزم والاستخدام، ثم تعيين كل خطر إلى الطرف القادر على التحكم فيه. يكتسي وضوح العقد أهمية لا تقل عن الأجهزة.
المراجع والخطوة التالية
- مركز بيانات الوقود البديل التابع لوزارة الطاقة الأمريكية
- NREL: إدارة شحن المركبات الكهربائية
- CharIN: نظام شحن الميجاوات
- موجز متطلبات ISO 15118
- هيئة الطرق والجسور: برنامج "فورمولا" للبنية التحتية للسيارات الكهربائية الوطنية
تبديل البطاريات والتشغيل بالبطارية الكهربائية هما طريقتان تشغيليتان مختلفتان، لذا فإن الخيار الأفضل يعتمد على مركبات الأسطول، وتيرة الرحلات، وقت الإقامتة، إمدادات الطاقة، العمالة، وهيكل الملكية. ابدأ بالتحقق مما إذا كانت البطاريات قابلة للإزالة ومعيارية، ثم قم بمراجعة مخزون الطرازات، وتدفق العمل في المحطات، واحتياجات الشحن، وحفظ البطاريات، والضمان، والتدهور، وإدارة الأعطال. قم بمقارنة كلا الخيارين مقابل نفس متطلبات التوجيه بدلاً من استخدام وقت تبديل واحد أو معيار شاحن كمعيار لصافي التكلفة. قد لا ينجح الحل الذي يبدو سريعًا على مستوى المحطات إذا لم تتوفر البطاريات، أو كان المركبة غير متوافقة، أو لم تكن شبكة الكهرباء ونموذج الخدمة جاهزين. بعد توثيق نموذج الأسطول، قم بمراجعة مجموعة شواحن XYDF EV والعمل مع XYDF لاختبار مدى ملاءمة البنية التحتية الخاصة بالوصلات الإضافية مع الدورة التشغيلية المعتمدة.
