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배터리 스와핑
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배터리 스와핑(영어: Battery swapping) 또는 배터리 스위칭(영어: battery switching)은 배터리식 전기자동차가 충전소를 통해 차량을 재충전하는 대신 방전된 배터리 팩을 완전히 충전된 배터리 팩으로 빠르게 교환할 수 있도록 하는 전기차 기술이다. 배터리 스와핑은 전기 지게차 애플리케이션에서 흔히 사용된다.[1]
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2021년 기준[update], 중화민국의 전동 스쿠터 제조업체인 고고로는 중화민국에 거의 11,000개의 GoStation과 중국 대륙에 250개의 GoStation을 보유한 전기 모페드용 최대 배터리 교환 네트워크를 운영한다.[2][3][4] 중국의 고급 자동차 제조업체인 니오는 일반 대중을 위한 자동차 배터리 교환 스테이션의 유일한 주요 운영업체이다. 이 회사는 중국과 유럽 전역에 약 2250개의 배터리 교환 스테이션을 건설했으며, 이 과정은 처음부터 끝까지 3분이 소요된다.[5][6] 이전에는 르노와 테슬라가 차량의 배터리 교환을 가능하게 하려고 시도했다.
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역사
요약
관점
교환 가능한 배터리 서비스 개념은 1896년에 처음 제안되었다. 이 서비스는 1910년에서 1924년 사이에 하트퍼드 일렉트릭 라이트 컴퍼니가 GeVeCo 배터리 서비스를 통해 전기 트럭에 제공하면서 처음으로 상업화되었다. 차량 소유자는 제너럴 일렉트릭이 부분적으로 소유한 제너럴 비히클 컴퍼니(GeVeCo)에서 배터리 없이 차량을 구매했다.[7] 전력은 하트퍼드 일렉트릭에서 교환 가능한 배터리 형태로 구매했다. 차량과 배터리는 빠른 교환을 용이하게 하도록 설계되었다. 소유자는 가변적인 마일당 요금과 트럭 유지 보수 및 보관을 충당하기 위한 월 서비스 요금을 지불했다. 이 차량들은 6백만 마일 이상을 주행했다.
1917년부터 몇 년 동안 시카고에서도 밀번 전기차 소유자를 위한 유사한 서비스가 운영되었다.[8]
1993년, 선테라는 SUNRAY라는 2인승 3륜 전기차를 개발했는데, 이 차량에는 배터리 교환 스테이션에서 몇 분 안에 교환할 수 있는 배터리 카트리지가 장착되어 있었다.[9] 1995년 선테라는 모터 스쿠터를 추가했다.[10] 이 회사는 나중에 Personal Electric Transports[11](P.E.T.)로 사명을 변경했다. 2000년 이후 이 회사는 전기 버스를 개발했다. 2004년, 이 회사의 3륜 스탠드업 EV는 5일간의 아메리칸 투르 드 솔 전기차 경주에서 1위를 차지했으며,[12] 2006년에 문을 닫았다.
2008년 하계 올림픽에서 50대의 전기 버스를 서비스하기 위해 신속 배터리 교체 시스템이 구현되었다.[13]
일부 소규모 계획에서는 개별 도시에서 배터리 교환을 대중화하려고 시도했다. 중타이는 중국 항저우시의 택시 운행을 위해 15대의 M300 EV 해치백 차량을 구축했다. 2011년, 이 차량 중 하나가 트렁크의 배터리 팩에서 화재가 발생하여 화재를 일으켰다. 조사 결과, 해당 배터리와 트럭의 연결 전자 장치가 충전된 배터리 팩의 반복적인 로딩 및 언로딩으로 인해 마모된 것으로 밝혀졌다. 이 사고 이후 전기차 계획은 중단되었다.[14]
배터리를 교체하는 중타이 M300 EV.
교체 전 충전 중인 중타이 M300 EV의 배터리.
트렁크에 위치한 중타이 M300 EV의 배터리함 내부의 마모.
베터 플레이스 네트워크는 배터리 교환 모델을 주류로 만들려는 최초의 현대적 시도였다. 르노 플루언스 Z.E.는 이 접근 방식을 채택할 수 있는 최초의 차량이었으며, 배터리 교환 스테이션이 계획되지 않은 국가를 포함하여 여러 국가에서 제공되었다.[15]
베터 플레이스는 2011년 3월 레호보트 근처 키랴트 에크론에서 이스라엘 최초의 배터리 교환 스테이션을 출범했다. 교환 과정은 5분 소요되었다.[16][17] 이후 덴마크에 배터리 교환 스테이션이 건설되었다. 베터 플레이스는 2013년 5월 이스라엘에서 파산을 신청했다.[18][19]
2012년, 테슬라는 독점적인 고속 충전 테슬라 슈퍼차저 네트워크를 구축하기 시작했다.[20] 1년 후인 2013년 6월, 테슬라는 배터리 교환 서비스를 제공할 계획을 발표했다. 테슬라는 테슬라 모델 S의 배터리 교환이 90초 조금 넘게 걸린다는 것을 보여주었다.[21][22] 일론 머스크는 2013년 6월 가격 기준으로 US$60에서 US$80 정도의 가격으로 서비스가 제공될 것이라고 말했다. 차량 구매에는 배터리 팩 하나가 포함되었다. 교환 후, 소유자는 나중에 돌아와 완전히 충전된 배터리 팩을 받을 수 있었다. 두 번째 옵션은 교환된 배터리를 유지하고 원래 배터리와 교체 배터리 간의 가치 차이를 받거나 지불하는 것이었다. 가격은 발표되지 않았다.[21] 2015년 이 회사는 고객 관심 부족으로 해리스 랜치에 건설된 유일한 교환 스테이션을 포기했다.[23]
다른 배터리 교환 서비스 제공업체로는 고고로, 델타 일렉트로닉스, BattSwap, Voltia, 그리고 Swap & Go가 있다.[24][25][26] 동남아시아에서는 Oyika와 Volta와 같은 주요 회사들이 전기 오토바이 네트워크에 중점을 두고 인도네시아, 말레이시아, 태국과 같은 신흥 시장에서 빠른 배터리 교환과 BaaS(Battery-as-a-Service) 모델을 제공한다.[27][28][29][30] 2022년 초까지 니오는 중국에 850개 이상의 교환 스테이션을 건설했으며,[31] 2020년 131개에서 증가한 수치다.[32] 스테이션 하나를 짓는 데 중국에서는 772,000달러가 들 수 있다. 90 kWh 배터리는 60 kW로 충전되며 6분 안에 교체할 수 있다.[31] 중국은 무거운 배터리를 교환하는 시멘트 트럭을 운영한다.[33] 각 20피트 (6.1m) 선적 컨테이너에 2 MWh 배터리가 들어 있는 배터리 교환 시스템은 개조된 운하 바지선에 동력을 공급하며 2021년 네덜란드에서 운영을 시작했다.[34][35]
프랑스에서는 ZEWAY와 같은 회사들이 전기 스쿠터에 배터리 교환 시스템을 구현하여 배터리 교환 스테이션 네트워크를 통해 50초 만에 즉시 충전할 수 있도록 했다. 이 접근 방식은 특히 도시 지역에서 전통적인 배터리 충전 방법의 한계를 해결하면서 지속 가능한 운송을 촉진하여 확산되고 있다. 2024년 ZEWAY는 1,000,000회 교환을 달성하며 유럽 배터리 교환 시장의 선두 주자가 되었다.
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비판
Open hardware 문서를 참고하십시오.2013년, CNET 리뷰어 웨인 커닝햄은 테슬라 모델 S를 언급하며 "테슬라 스테이션"이라는 독점적인 배터리 교환 솔루션을 비판했다. 배터리 소유권의 독점과 호환되지 않는 특허 보호 기술로 인해 기업들은 시장을 분할하고 배터리 교환의 광범위한 사용 가능성을 감소시킬 수 있다고 우려했다.[36]
갤러리
오슬로, 노르웨이에서 택시가 사용하는 배터리 교환 스테이션.
슬로바키아의 경상용차용 배터리 교환 스테이션.
볼티아 전기 LKW 배터리 팩 로딩 중.
퓌넨섬, 덴마크의 폐쇄된 베터 플레이스 배터리 교환 스테이션.
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각주
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