شحن السيارات الكهربائية

الوضع (أطوار شحن السيارات الكهربائية)

المصطلح "Mode" في شحن المركبات الكهربائية (EV) يشير إلى التكوينات المختلفة وطرق الاتصال المستخدمة لربط معدات الشحن بالمركبة الكهربائية. فهم هذه الأوضاع ضروري لكل من مستخدمي المركبات الكهربائية ومقدمي معدات الشحن.

الوضع 1: الشحن باستخدام منفذ منزلق عادي وكابل شحن خاص. يقدم هذا الوضع سرعات شحن بطيئة ويُستخدم عادةً للشحن الطارئ أو المؤقت.

الوضع 2: الشحن بواسطة كابل شحن خاص مزود بحماية داخلية يمكنه الاتصال بمآخذ المنزل أو المكتب العادية. يقدم الوضع 2 مستوى أمان أعلى مقارنة بالوضع 1.

الوضع 3: الشحن عبر محطات شحن مخصصة. يتم تنسيق عملية الشحن من خلال الاتصال بين محطة الشحن والمركبة الكهربائية. يقدم هذا الوضع سرعات شحن أسرع وهو شائع في مواقع الشحن العامة.

النمط 4: محطات شحن سريع بتقنية التيار المستمر (DC) المتخصصة التي يمكنها شحن معظم سعة البطارية في فترة زمنية قصيرة. يتطلب هذا النمط محطات ومتصلات شحن متخصصة ويُستخدم غالبًا في شبكات الشحن التجارية والعامّة.

تصف هذه الأنماط ليس فقط اتصالات مادية مختلفة ولكنها تغطي أيضًا بروتوكولات الاتصال والتحكم مع المركبة. فهم هذه الأنماط يساعد المستهلكين على اختيار حل الشحن المناسب وهو أمر حيوي لموردي ومُشغلي معدات الشحن.

المستوى (مستويات شحن المركبات الكهربائية)

يشير مصطلح "المستوى" في شحن المركبات الكهربائية إلى التصنيفات المختلفة لقدرة الشحن أو سرعته. هذه المستويات تحدد مدى سرعة شحن المركبة الكهربائية، مما يجعل من الضروري للمستخدمين فهم احتياجاتهم المتعلقة بالشحن.

· المستوى 1: هذا هو أبطأ مستوى للشحن، يستخدم غالبًا منفذ منزل قياسي (120 فولت في الولايات المتحدة). إنه مناسب لشحن ليلي أو في حالات لا يكون فيها السرعة أولوية.

· المستوى 2: خيار شحن أكثر قوة، باستخدام مصدر يبلغ 240 فولت (في الولايات المتحدة) ومعدات متخصصة. يمكن للمستوى 2 شحن السيارة الكهربائية بالكامل في غضون ساعات قليلة، مما يجعله مناسبًا لشحن المنزل والشواحن العامة.

· المستوى 3: يُشار إليه غالبًا باسم "الشحن السريع"، يستخدم هذا المستوى الشحن بتيار مستمر ويمكنه شحن السيارة الكهربائية إلى 80% في أقل من 30 دقيقة. يتم العثور على المستوى 3 عادةً في محطات الشحن العامة على طول الطرق السريعة.

· المستوى 4: يمثل هذا الجيل الجديد من الشحن الفائق السرعة، قادر على تقديم سرعات شحن أسرع من المستوى 3. يتطلب محطات شحن متخصصة ويستخدم بشكل رئيسي في البيئات التجارية.

فهم هذه مستويات الشحن يمكّن مالكي السيارات الكهربائية من اختيار حلول الشحن المناسبة لاحتياجاتهم اليومية. كما يساعد مشغلي محطات الشحن وصانعي المعدات على تخصيص منتجاتهم وخدماتهم.

Type1(SAE J1772)

النوع 1 هو معيار منفذ فردي الطور لمركبات الطاقة الكهربائية (EV) ويُستخدم بشكل أساسي في أمريكا وآسيا. يسمح هذا الموصل بشحن بسرعات تصل إلى 7.4 kW، بناءً على قدرة الشحن للسيارة والشبكة. يمثل حلًا شائعًا لشحن المنازل والشواحن العامة ضمن مناطق معينة.

Type2(IEC 62196)

تتميز منافذ النوع 2 بتصميمها ثلاثي الطور، حيث تحتوي على ثلاثة أسلاك إضافية تتيح تدفق التيار. يمكّن هذا الهيكل من الشحن الأسرع، حيث يمكن الوصول إلى معدلات طاقة تصل إلى 22 kW في المنزل. قد تقدم محطات الشحن العامة حتى 43 kW، اعتمادًا على قدرة شحن السيارة وشبكة الكهرباء. يُعرف هذا النوع من المنافذ بفعاليته ومرونته.

الشحن بالتيار المتردد

عند الحديث عن المركبات الكهربائية (EV)، فإن شحن التيار المتردد (AC) هو أكثر الطرق شيوعًا لإعادة شحن البطاريات. يتضمن هذا العملية مكون رئيسي يُسمى "جهاز الشحن الداخلي"، رغم أنه في الأساس محول. إليكم كيف يعمل شحن التيار المتردد في سياق المركبات الكهربائية:

شاحن مدمج: الشاحن المدمج يتم تثبيته داخل المركبة. يعمل كمحول يحول التيار المتردد (AC) من محطة الشحن إلى تيار مستمر (DC). ثم يتم إرسال الطاقة ذات التيار المستمر إلى بطارية السيارة، حيث تخزن للاستخدام في القيادة.

سرعة الشحن: الشواحن بالتيار المتردد توفر عادة مستويات تتراوح بين 7.2 كيلووات إلى 22 كيلووات، وهي مناسبة للمنزل، مكان العمل، أو الأماكن العامة، حيث ليس الشحن السريع ضروريًا.

استخدام واسع النطاق: هذا النوع من الشحن هو المعيار للكثير من سائقي السيارات الكهربائية اليوم، حيث أن معظم الشواحن، حتى في الأماكن العامة، تستخدم الطاقة بالتيار المتردد.

خيارات صديقة للبيئة: يمكن الحصول على الطاقة بالتيار المتردد من مصادر طاقة متجددة، مما يتماشى مع الأهداف المستدامة للنقل الكهربائي.

استخدام الشاحن المدمج يجعل شحن التيار المتردد (AC) طريقة مرنة ومريحة لمالكي المركبات الكهربائية. فهو يسمح للمركبة بأن تكون متوافقة مع مختلف نقاط الشحن، مما يجعل احتياجات الشحن اليومية بسيطة ومتاحة. هذه التقنية تؤكد كفاءة وعملية السيارات الكهربائية وتظل جزءًا أساسيًا من التنقل الكهربائي الحديث.

الشحن بالتيار المستمر

في سياق السيارات الكهربائية، الفرق بين شحن التيار المتردد (AC) وشحن التيار المستمر (DC) يكمن في مكان تحويل الطاقة الكهربائية من التيار المتردد إلى التيار المستمر (DC):

مكان التحويل: على عكس شحن التيار المتردد، حيث يتم التحويل داخل المركبة عبر الشاحن المدمج، فإن الشاحن ذو التيار المستمر يحتوي على المحول داخل الشاحن نفسه. هذا التصميم يتيح للشاحن ذو التيار المستمر تسليم الطاقة مباشرة إلى بطارية المركبة دون الحاجة إلى الشاحن المدمج للتحويل.

سرعة الشحن: يمكّن التغذية المباشرة للطاقة إلى البطارية شحن أسرع بكثير في أنظمة DC. يمكن أن تختلف سرعات الشحن من 50 كيلوواط إلى 350 كيلوواط أو أكثر، مما يسمح بإعادة الشحن السريع حتى أثناء الرحلات الطويلة.

الحجم والقدرة: تكون محطات الشحن DC عادة أكبر وأكثر قوة من محطات الشحن AC، مما يعكس سرعتها العالية وقدرتها على التحويل المباشر.

الاستخدام العام: بسبب سرعتها، يتم وضع محطات الشحن DC عادة في الأماكن العامة مثل محطات الراحة على الطرق السريعة أو مراكز التسوق، حيث يكون الشحن السريع ضروريًا.

اعتبارات التوافق: بينما يقوم الشاحن الموجود على متن السيارة بمعالجة التحويل في أنظمة AC، يمكن تصميم المحول المدمج في محطات الشحن DC ليناسب أنواع سيارات معينة ومعايير الشحن مثل CHAdeMO أو CCS (نظام الشحن المدمج).

يمثل شحن الدي سي حلاً سريعًا وكفؤًا لشحن المركبات الكهربائية. من خلال وضع المحول داخل وحدة الشحن وتخطي شاحن السيارة الموجود على متنها، يقدم شواحن الدي سي شحن سريع ومباشر للبطارية. المزايا الجوهرية لشحن الدي سي، بما في ذلك سرعته والمرونة والتكامل مع مختلف نماذج السيارات الكهربائية، تجعل منه عنصرًا أساسيًا في البنية التحتية الحديثة للنقل الكهربائي.

سرعة الشحن و معدل الشحن

تشير سرعة الشحن و معدل الشحن إلى مدى سرعة شحن بطارية، خاصة في المركبة الكهربائية (EV). يمكن قياس المعدل بوحدات الكيلووات (kW) أو وحدات أخرى للطاقة، وهو يشير إلى كمية الطاقة التي يمكن للشاحن تسليمها إلى البطارية لكل وحدة زمن.

شحن الـ AC: عادة ما يكون أبطأ، يتراوح بين 7.2 kW و 22 kW، مثالي لشحن ليلي أو أثناء الوقوف المطول.

شحن الـ DC: يقدم معدلات أسرع بكثير، من 50 kW إلى 350 kW أو أكثر، مناسب لتزويد الشحن السريع أثناء السفر.

العوامل المرتبطة: يمكن أن تعتمد سرعة الشحن الفعلية على العديد من العوامل مثل قدرة الشاحن، نظام الشحن الداخلي للمركبة، حالة البطارية وحتى الظروف الجوية.

الأثر على مستخدمي المركبات الكهربائية: فهم سرعة الشحن أمر حيوي لتنظيم السفر، واختيار الشاحن المناسب، وإدارة الوقت بكفاءة.

توصيل مباشر

إدراج وتشغيل (Plug-and-play): هو مصطلح يُستخدم لوصف الأجهزة أو النظم التي تعمل فوراً عند الاتصال، دون الحاجة إلى تكوين إضافي أو إعداد.

التطبيق في شحن المركبات الكهربائية: يشير إلى الشواحن التي تكون جاهزة للاستخدام بمجرد توصيلها بالمركبة ومصدر الطاقة.

راحة المستخدم: تقلل من الحاجة إلى المعرفة التقنية أو الإجراءات المعقدة، مما يعزز من سهولة الوصول لعدد أوسع من المستخدمين.

تكامل النظام: غالباً ما تكون مرتبطة بالوصلات المعيارية وبروتوكولات الاتصال، مما يسمح بالتوافق السلس بين مختلف الأجهزة.

معًا، تشكل هذه المصطلحات والمفاهيم جزءًا أساسيًا من المفردات المتعلقة بشحن المركبات الكهربائية. فهمها يمكن أن يساعد كل من سائقي المركبات الكهربائية ذوي الخبرة والجُدد على التنقل بثقة وكفاءة في المشهد المتزايد للتنقل الكهربائي.

CHAdeMO(Charge de Move)

CHAdeMO هو نوع محدد من موصلات وبروتوكولات شحن المركبات الكهربائية (EV) التي توفر قدرات شحن سريع. نشأت من اليابان وسميت بعد عبارة "Charge de Move"، وقد أصبحت خيارًا شائعًا في العديد من محطات الشحن العامة حول العالم. إليكم نظرة شاملة عن CHAdeMO:

شحن سريع: على عكس وحدات الشحن المنزلية العادية، والتي تقدم عادةً شحنًا بمعدل حوالي 7 kW، يمكن لـ CHAdeMO تقديم طاقة بمدى يصل إلى 400 kW. هذا يمكّن من أوقات شحن سريعة للغاية، مما يجعلها الخيار المفضل للمسافرين في رحلات طويلة.

التوافق: تم تصميم منافذ CHAdeMO للعمل مع مختلف نماذج السيارات الكهربائية، على الرغم من أن التوافق قد يختلف بناءً على نوع وموديل السيارة. كما قد تكون هناك متكيفات تتيح استخدام شواحن CHAdeMO مع أنواع أخرى من المنافذ.

محطات الشحن العامة: بسبب قدرتها على الشحن السريع، يتم العثور على CHAdeMO غالبًا في محطات الشحن السريع العامة، بما في ذلك على طول الطرق السريعة وفي وسط المدن. فهي تساعد سائقي السيارات الكهربائية على شحن بطارياتهم بسرعة وإكمال رحلاتهم.

الميزات الأمنية: تحتوي CHAdeMO على العديد من التدابير الأمنية، بما في ذلك الحماية من الشحن الزائد، ومراقبة درجة الحرارة، والاتصال الآمن بين الشاحن والسيارة.

الانتشار العالمي: على الرغم من أنها بدأت في اليابان، إلا أن CHAdeMO انتشرت منذ ذلك الحين إلى أجزاء مختلفة من العالم، مما ساهم في تنظيم دولي لشحن السيارات الكهربائية.

المقارنة مع المحولات الأخرى: CHAdeMO هو أحد معايير الشحن السريع العديدة، كل منها له مواصفاته وتوافقه الخاص. يعمل جنبًا إلى جنب مع أنظمة أخرى مثل نظام الشحن المدمج (CCS)، مما يوفر للسائقين خيارات مختلفة بناءً على احتياجاتهم ومواصفات السيارة.

CCS(Combined Charging System)

CCS أو نظام الشحن المدمج هو محول شحن سريع مستخدم في السيارات الكهربائية (EVs). يُعتبر واحدًا من أكثر محولات الشحن السريع مرونة، ويتميز بشهرته في أوروبا وشمال أمريكا بسبب قدراته في الشحن السريع. لافتًا أنه يقدم تصنيف قوة أعلى ويدعم محطات شحن سريعة للغاية مقارنة بأنواع الشحن السريع الأخرى.

المرونة: CCS هو بشكل أساسي نسخة محسّنة من مقبس النوع 2، وهو شائع لشحن السيارات الكهربائية. عن طريق إضافة خطين إضافيين للطاقة المستمرة إلى مقبس النوع 2 البطيء، فإنه يحقق قدرات جهد أعلى.

المظهر: يشبه منفذ CCS منفذ Type 2 ولكنه يحتوي على فتحتين إضافيتين للموصل لشحن الطاقة المباشرة (DC). عند استخدام شاحن Type 2 القياسي، تبقى الفتحتان السفليتان حرتان، وتُستخدم فقط بواسطة موصل CCS.

على الرغم من أن كلًا من CCS و CHAdeMO هما موصلات شحن للتيار المباشر (DC)، إلا أنهما يختلفان اختلافًا واضحًا:

الشمولية: يقدم CCS القدرة على الشحن بالتيار المتردد (AC) والتيار المستمر (DC) من نفس المنفذ، مما يجعله أكثر انتشارًا. في المقابل، يحتاج CHAdeMO إلى موصل إضافي للشحن بالتيار المتردد ولا يكون متوافقًا مع نوعي الشحن Type 1 و Type 2 بدون محول.

الأداء: يستخدم كلا النظامين الشحن بالتيار المستمر، حيث يحتوي الشاحن على محول لتزويد الطاقة مباشرة إلى بطارية السيارة. ومع ذلك، لا يحتوي CHAdeMO على الوظيفة المتكاملة للتحويل بين AC/DC التي يقدمها CCS.

التوافق والاستخدام: ساهمت مرونة CCS وتصنيفه العالي للطاقة في شعبيته في أوروبا وأمريكا الشمالية، بينما يظل CHAdeMO معيارًا مهمًا في العديد من المناطق.

DLC (موصل رابط البيانات)

رابط بيانات (DLC) هو واجهة معيارية تُستخدم في المركبات، بما في ذلك المركبات الكهربائية (EVs)، للتحكم التشخيصي والاتصال بأنظمة إلكترونية مختلفة داخل المركبة.

OBC(شاحن على متن الطائرة)

شاحن متنقل (OBC) هو جهاز إلكتروني قوي موجود في المركبات الكهربائية (EVs) يقوم بتحويل الطاقة التبادلية (AC) من مصادر خارجية، مثل المنافذ السكنية، إلى طاقة مستمرة (DC) لشحن حزمة بطارية المركبة. يلعب دورًا حاسمًا في الاتصال مع بنى الشحن المختلفة ويجعل عملية الشحن متوافقة مع المنافذ الكهربائية القياسية.

التطبيق: يعتبر OBC عنصرًا أساسيًا في كل مركبة كهربائية، حيث يضمن شحن البطارية من المصادر الكهربائية المشتركة. يدير عملية الشحن عن طريق ضبط الجهد والتيار إلى مستويات آمنة تناسب نوع البطارية المحدد، مما يضمن الكفاءة وطول عمر البطارية.

من خلال سد الفجوة بين متطلبات بطارية المركبة ومصادر الطاقة الخارجية من التيار المتردد (AC)، فإن وحدة الشحن على متن المركبة (OBC) تعد مكونًا أساسيًا يجعل القيادة الكهربائية متاحة ومريحة للجميع.

SOC (حالة الشحن)

تمثل حالة شحن البطارية (SOC) في المركبة الكهربائية (EV) المستوى الحالي لشحن البطارية بالنسبة لسعتها الإجمالية. يتم التعبير عنها كنسبة مئوية تتراوح بين 0٪ و100٪. يعني SOC بنسبة 100٪ أن البطارية مشحونة بالكامل، بينما يشير SOC بنسبة 0٪ إلى أن البطارية قد نفدت تمامًا.

التطبيق: مراقبة حالة الشحن (SOC) ضرورية لكل من السائقين ونظام إدارة المركبة. بالنسبة للسائقين، توفر حالة الشحن فهمًا فوريًا لمدى المدى المتاح للقيادة، مما يساعد في تقليل "قلق المدى". أما بالنسبة لنظام إدارة المركبة، فإن فهم حالة الشحن يساعد في تحسين أداء البطارية، ويضمن أن عمليات الشحن والتفريغ تحدث ضمن معايير آمنة وكفؤة.

الأهمية: الحفاظ على فهم دقيق لحالة شحن البطارية (SOC) يضمن أن يكون السائق قادرًا على اتخاذ قرارات مدروسة بشأن الشحن والعادات القيادة. كما يلعب دورًا حاسمًا في زيادة عمر البطارية من خلال منع الشحن الزائد أو التفريغ المفرط، مما يعزز الاستدامة والكفاءة العامة للمركبة الكهربائية.

PDU (وحدة توزيع الطاقة)

في سياق المركبات الكهربائية (EVs)، تعد PDU جهازًا مسؤولًا عن إدارة وتوزيع الطاقة الكهربائية إلى المكونات المختلفة. فهي تأخذ الجهد العالي من البطارية وتوزعه على الأنظمة الكهربائية المختلفة في المركبة، مثل المحرك، والإضاءة، ونظام التكييف والتبريد. ولها دور حيوي في ضمان كفاءة وسلامة أنظمة الطاقة في المركبة.

التطبيقات: تُستخدم في جميع أنواع المركبات الكهربائية والهجينة، تعتبر وحدات إدارة الطاقة (PDUs) ضرورية لتحكم تدفق الطاقة الكهربائية داخل المركبة، وتوفير الحماية والكفاءة في توزيع الطاقة.