تعویض باتری به جای شارژ کردن ؛ سواپ باتری چیست؟

با گسترش روزافزون خودروهای الکتریکی در سراسر جهان، موضوع زیرساخت‌های شارژ به یکی از دغدغه‌های اصلی توسعه این صنعت تبدیل شده است. زمان طولانی شارژ، کمبود ایستگاه‌های قابل دسترس و فشار بر شبکه‌های برق، سبب شده که توجه پژوهشگران، مهندسان و سرمایه‌گذاران به راهکاری جایگزین با عنوان تعویض باتری (Battery Swapping) جلب شود.

### محدودیت‌های شارژ سنتی

روش رایج شارژ باتری‌های لیتیوم – یونی خودروهای برقی، هرچند طی سال‌های اخیر با پیشرفت‌هایی نظیر شارژ سریع DC و سوپر شارژرها بهبود یافته، اما همچنان با محدودیت‌های اساسی مواجه است. این محدودیت‌ها شامل نرخ شارژ محدود به‌واسطه ملاحظات حرارتی و ایمنی، فشار مضاعف بر شبکه برق در ساعات پیک نیاز به زیرساخت گران‌قیمت و زمان‌بر در مقیاس شهری و کاهش بهره‌وری عملیاتی در ناوگان‌های تجاری می‌شود.

### تعویض باتری چیست؟

در روش تعویض باتری، خودرو به‌جای اتصال به یک شارژر، وارد ایستگاهی می‌شود که باتری تخلیه‌شده آن در عرض چند دقیقه با یک باتری کاملاً شارژ شده جایگزین می‌گردد. این فرآیند معمولاً با کمک تجهیزات رباتیک و کاملاً خودکار انجام می‌شود و زمان توقف خودرو را به حداقل می‌رساند. این مدل به‌ویژه برای تاکسی‌ها، ناوگان‌های اشتراکی و وسایل نقلیه تجاری که زمان خواب پایین‌تری دارند بسیار مفید است.

### معماری سیستم تعویض باتری

سیستم تعویض باتری متشکل از اجزایی چون ماژول اتصال سریع طراحی‌شده برای جداسازی ایمن و خودکار باتری از شاسی خودرو بدون نیاز به دخالت دستی، ربات‌های حمل و نصب باتری با کنترل CNC و سیستم بینایی ماشین برای هم‌ترازی دقیق باتری، سیستم ذخیره‌سازی باتری‌های آماده باقابلیت شارژ هم‌زمان، خنک‌سازی فعال و مدیریت بار شبکه، و نرم‌افزار مدیریت هوشمند انرژی برای پایش سلامت باتری، پیش‌بینی تقاضا و یکپارچه‌سازی با شبکه هوشمند برق است.

### مزایای مهندسی تعویض باتری

در بُعد مهندسی، این سیستم مزایای قابل‌توجهی ارائه می‌دهد. نخست، افزایش زمان بین خرابی و کاهش زمان توقف از مزایای کلیدی آن است؛ چراکه در ناوگان‌های شهری مانند تاکسی‌های الکتریکی، هر دقیقه توقف معادل زیان مالی است. کاهش زمان تأمین انرژی از حدود چهل و پنج دقیقه در شارژ سریع به کمتر از سه دقیقه در تعویض باتری، نسبت بهره‌وری عملیاتی را به‌شدت افزایش می‌دهد.

### چالش های تعویض باتری

البته اجرای چنین سیستم‌هایی با چالش‌های مهندسی و صنعتی خاصی نیز همراه است. طراحی شاسی خودرو باید با درنظرگرفتن مکانیزم جداسازی و نصب باتری انجام شود. این طراحی باید مقاومت پیچشی و خمشی خودرو را حفظ کرده، از لحاظ ایمنی در برابر تصادف حفاظت باتری را تضمین نماید و درعین‌حال اجازه دسترسی سریع و آسان را به سیستم مکانیزه بدهد.

### نمونه های موفق جهانی

شرکت NIO در چین موفق به طراحی نسل سوم ایستگاه‌های تعویض باتری شده که قادر است در هر روز بیش از سیصد عملیات تعویض خودکار انجام دهد. این شرکت در مدت‌زمان ۴ دقیقه باتری خودروی الکتریکی را عوض می‌کند. همچنین، شرکت Gogoro در تایوان رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته است و زیرساختی بسیار گسترده برای تعویض باتری‌های کوچک اسکوترهای برقی ایجاد کرده است.

### آینده تعویض باتری

در آینده‌ای نه‌چندان دور، تعویض باتری می‌تواند به موتور محرکه تحول در لجستیک الکتریکی تبدیل شود. کامیون‌های برقی در بزرگراه‌ها می‌توانند وارد ایستگاه‌های مگاباتری شوند، باتری خود را ظرف چند دقیقه تعویض کنند و مسیر خود را ادامه دهند بدون آنکه نیازی به توقف‌های طولانی برای شارژ داشته باشند.