電池交換是一項新技術，可為電動汽車提供超快速充電。Ample 是一家與 Uber 合作的加州初創公司，其項目涉及使用超快速全自動電池更換站，該站具有用于高容量電池的“更換”系統。

在接受《電力電子新聞》采訪時，Ample 聯合創始人 Khaled Hassounah 和 John de Souza 強調，這項技術是一種樂高式電池交換系統，允許駕駛員停車、充電和行駛。“最酷的部分旨在在不到 10 分鐘的時間內為任何汽車制造商的任何電動汽車充電，”發言人說。該公司已經籌集了 7000 萬美元的資金，由 Shell Ventures 領投，Repsol Energy Ventures 和 Eneos Innovation Partners 等也加入了。

使用計算機視覺和無線通信的組合，Ample 站可以識別要更換的每個電池模塊的確切位置。一旦從汽車中取出放電的電池模塊，它們就會被放置在架子上，這樣它們就可以充電并為下一輛車做好準備。

電池更換

在接下來的幾年里，預計會有許多電動汽車上路，但一個核心挑戰是創建充電基礎設施，讓充電基礎設施變得簡單、便宜，并且像擁有一輛燃氣動力汽車一樣容易獲得。延長充電時間是電動汽車普及的主要挑戰之一。今天，為汽車充電需要更長的時間——從 30 分鐘到幾個小時——而不是加油，加油只需幾分鐘。Ample 的項目以及其他致力于類似解決方案的公司的項目最終可以縮小這一差距。

電動汽車中的鋰電池仍然需要一定的時間來充電，這取決于電池的容量或可用的充電基礎設施，無論我們是交流充電還是直流充電。為了更快地充電，可以隨時更換電池，這一操作所需的時間要少得多，但要執行這種“電池更換”操作，汽車上的電池外殼必須以特殊方式設計。

電池更換是一種技術，包括將已放電的電動汽車電池更換為已充電的電池。這將取代充電，從而消除長時間的加油——零排放車輛的主要限制之一。這項技術必須在特定的站點并使用正確的技術進行。

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除了顯著減少電動汽車續駛里程所需的時間外，電池更換還消除了與電池在失去存儲電流能力（即所謂的生命周期）之前可以承受的充電循環次數相關的問題。消費者無需擔心回收這些電池組，回收將在 OEM 公司或管理交換網絡的車站運營商處完成，而不是去垃圾填埋場。該解決方案的另一個優勢可以在中長期內實現，即當現有電池過時或過時時更新電池技術的可能性。

豐富的技術

Ample 的技術有兩個主要組成部分：

一個完全自主的更換站，可從汽車中取出電量耗盡的電池模塊，并用充滿電的電池模塊替換它們。然后將耗盡的電池模塊放在架子上進行充電。

一種模塊化電池架構，允許任何電動汽車使用 Ample 的充電站。電池由類似樂高積木的模塊制成，可以容納任何大小或型號的車輛。交換時間不到 10 分鐘。

Ample 已開發出完全自主和自動化的系統，無需乘客下車即可更換組件。該系統已經能夠處理“眾多汽車”的電池組。

“目標是對整個脫碳和減少溫室氣體產生影響。自然起點是運輸，這是主要原因之一。正在發生巨大的轉變。我們正在從非綠色能源轉向電動汽車。我們很快意識到，如果你想產生巨大的影響，你至少需要在市場上投放 10 億輛電動汽車。而且問題不在于車。這是基礎設施：當你有很多車時，你如何為所有這些車充電？我們啟動背后的想法是更換電池。我們想要一種快速、方便且便宜的解決方案。我們希望它通過任何原始設備制造商在不同類型的汽車上運行。我們希望它能夠快速部署且價格合理，”發言人說。

今天最大的挑戰是在最短的時間內給電池充電。為電網提供高能量需要重新考慮能量在電網中的分配方式。也就是說，我們需要一個知道如何引導能源的智能電網。但同時，必須對電網中可能同時出現的所有峰值進行補償。“尤其是能源所在的地方，因為您的電網可以隨心所欲。歸根結底，如果每個人都同時需要能源，您就需要提供能源。對風能或太陽能等依賴可再生能源的最大挑戰是完全控制發電量，”發言人說。

Ample 在實踐中的想法是提供一個快速充電的電池以供更換，然后提供一個緩慢的充電，同時保證電池在另一輛電動汽車中的安全使用。事實上，Ample 的解決方案將向電動汽車提供能量與電池的實際充電分開，從而可以更簡化地接入電網。它還使轉向可再生能源成為可能，因為現在可以在這些形式可用時進行充電。“通過這種方式，我們可以選擇一天中的特定時間為電池充電，從而更好地為網絡的發展做出貢獻，”發言人說。

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如前所述，Ample EV 電池由電池模塊組成，可以適應任何品牌、設計、型號或駕駛情況——從通勤到拼車、市政和企業車隊到最后一英里交付，甚至自動駕駛。充足的車站不需要建設。該站占地面積小，相當于兩個停車位，建在地面上，可以使用存儲在為電池供電的站中的風能和太陽能等可再生能源。站點可以放置在任何需要的地方；在加油站、雜貨店或路邊。

“我們的優勢在于我們可以非常快速地以低成本創建基礎設施。今天，如果您制造慢速充電器，您會增加成本，但會縮短充電時間。如果您制造快速充電器，它們將非常昂貴并且您將失去市場。我們可以通過滿足時間和持續時間要求來改變電池的大小。因此，如果您每天行駛的里程數較少，則不需要 200 英里的電池，您可以在汽車中安裝較小的電池，因為我們放置的模塊較少。后來，如果有一天這輛車需要走得更遠，我們會放更多的模塊，這樣我們就可以動態改變電池的尺寸，從而降低成本，”發言人說。

他們補充說：“我們的電池在某種意義上是智能的，當你把它們放在汽車里時，它們確切地知道它們在哪輛車里，并調整電壓水平以匹配汽車期望看到的。”

對于關鍵任務應用，我們需要 100% 確定我們知道有線傳感器電壓。“例如，我們的汽車連接的方式是完全無線的，這也是我們如何協調機器人移動的位置、板子解鎖等的方式，而且還可以在更換吊艙時將電池狀態導入吊艙，做所有的安全監控等。所有這些都是無線的。因此，我們試圖在有線和無線之間找到正確的中間立場，從某種意義上說，我們在獲得巨大優勢的地方進行無線，而在對任務非常關鍵的地方進行有線，”發言人說。

Ample 認為交換將受到車隊經理、送貨、服務和出租車司機的歡迎。他們每天行駛數百英里，不想因為每次都快速充電而耗盡電池。聯合創始人還表示，交換應該允許使用過的電動汽車繼續在路上行駛，性能更佳，運行時間更長，而不是變成電子垃圾。

Ample 現在在舊金山灣區運營著五個專門為優步司機服務的電池更換站。使用受支持電動汽車的參與司機可以在 10 分鐘內將電量耗盡的電池更換為充滿電的電池。目前，這些車站每天最多可容納 90 輛汽車。