EV الشحن

الوضع (أوضاع شحن السيارة الكهربائية)

يشير مصطلح "الوضع" في شحن السيارة الكهربائية (EV) إلى التكوينات المختلفة وطرق الاتصال المستخدمة لتوصيل معدات الشحن بالمركبة الكهربائية. يعد فهم هذه الأوضاع أمرًا ضروريًا لكل من مستخدمي المركبات الكهربائية ومقدمي معدات الشحن.

الوضع 1: الشحن باستخدام قابس منزلي قياسي وكابل شحن محدد. يوفر هذا الوضع سرعات شحن بطيئة ويستخدم عادةً للشحن الطارئ أو المؤقت.

الوضع 2: الشحن من خلال كابل شحن خاص مزود بحماية مدمجة يمكن توصيلها بالمنافذ المنزلية أو المكتبية العادية. يوفر الوضع 2 أمانًا محسّنًا مقارنةً بالوضع 1.

الوضع 3: الشحن عبر محطات الشحن المخصصة. يقوم الاتصال بين محطة الشحن والسيارة الكهربائية بتنسيق عملية الشحن. يوفر هذا الوضع سرعات شحن أسرع ويوجد بشكل شائع في مواقع الشحن العامة.

الوضع 4: محطات الشحن السريع المتخصصة بالتيار المباشر (DC) والتي يمكنها شحن معظم سعة البطارية في فترة قصيرة. يتطلب هذا الوضع محطات شحن وموصلات متخصصة وغالبًا ما يستخدم في شبكات الشحن التجارية والعامة.

لا تصف هذه الأوضاع التوصيلات المادية المختلفة فحسب، بل تغطي أيضًا بروتوكولات الاتصال والتحكم مع السيارة. يساعد فهم هذه الأوضاع المستهلكين على اختيار حل الشحن المناسب وهو أمر بالغ الأهمية لموردي ومشغلي معدات الشحن.

المستوى (مستويات شحن السيارة الكهربائية)

يشير مصطلح "المستوى" في شحن السيارات الكهربائية إلى التصنيفات المختلفة لقوة الشحن أو سرعته. تحدد هذه المستويات مدى سرعة شحن السيارة الكهربائية، مما يجعل من الضروري للمستخدمين فهم احتياجات الشحن الخاصة بهم.

· المستوى 1: هذا هو أبطأ مستوى للشحن، وغالبًا ما يستخدم منفذًا منزليًا قياسيًا (120 فولتًا في الولايات المتحدة). إنها مناسبة للشحن طوال الليل أو المواقف التي لا تكون فيها السرعة أولوية.

· المستوى 2: خيار شحن أكثر قوة، باستخدام مصدر 240 فولت (في الولايات المتحدة) ومعدات متخصصة. يمكن للمستوى 2 شحن السيارة الكهربائية بالكامل في غضون ساعات قليلة، مما يجعلها مناسبة للشحن المنزلي والعامة.

· المستوى 3: يُشار إليه غالبًا باسم "الشحن السريع"، ويستخدم هذا المستوى الشحن بالتيار المستمر ويمكنه شحن السيارة الكهربائية بنسبة 80% في أقل من 30 دقيقة. يوجد المستوى 3 بشكل شائع في محطات الشحن العامة على طول الطرق السريعة.

· المستوى 4: يمثل هذا الجيل الأحدث من الشحن فائق السرعة، وهو قادر على توفير سرعات شحن أسرع من المستوى 3. ويتطلب محطات شحن متخصصة ويستخدم بشكل أساسي في البيئات التجارية.

إن فهم مستويات الشحن هذه يمكّن مالكي المركبات الكهربائية من اختيار حلول الشحن المناسبة لاحتياجاتهم اليومية. كما أنها تساعد مشغلي محطات الشحن ومصنعي المعدات على تصميم منتجاتهم وخدماتهم.

النوع 1 (SAE J1772)

النوع 1 هو معيار توصيل أحادي الطور للمركبات الكهربائية في المقام الأول في أمريكا وآسيا. يسمح هذا الموصل بالشحن بسرعات تصل إلى 7.4 كيلووات، ويعتمد ذلك على قدرة شحن السيارة والشبكة. وهو يمثل حلاً مشتركًا للشحن المنزلي والعامة داخل مناطق محددة.

النوع 2 (IEC 62196)

تُعرف المقابس من النوع 2 بتصميمها ثلاثي الطور، حيث تتميز بثلاثة أسلاك إضافية للسماح بتدفق التيار. يتيح هذا الهيكل شحنًا أسرع، حيث تصل معدلات الطاقة إلى 22 كيلووات في المنزل. قد توفر محطات الشحن العامة ما يصل إلى 43 كيلووات، اعتمادًا على قدرة شحن السيارة وقدرة الشبكة. هذا النوع من المكونات معروف على نطاق واسع بتعدد استخداماته وكفاءته.

شحن التيار المتردد

عندما يتعلق الأمر بالمركبات الكهربائية، فإن الشحن بالتيار المتردد هو الطريقة الأكثر شيوعًا لإعادة شحن البطاريات. تتضمن هذه العملية مكونًا رئيسيًا يسمى "الشاحن المدمج"، على الرغم من أنه في الأساس محول. إليك كيفية عمل الشحن بالتيار المتردد في سياق المركبات الكهربائية:

الشاحن الموجود على متن السيارة: الشاحن الموجود على متن السيارة مدمج داخل السيارة. يعمل كمحول يحول التيار المتردد (AC) من محطة الشحن إلى تيار مباشر (DC). يتم بعد ذلك تغذية طاقة التيار المستمر في بطارية السيارة، حيث يتم تخزينها للقيادة.

سرعة الشحن: توفر شواحن التيار المتردد عادةً مستويات تتراوح من 7.2 كيلو واط إلى 22 كيلو واط، وهي مناسبة للمنزل أو مكان العمل أو الأماكن العامة، حيث لا يكون الشحن السريع أمرًا بالغ الأهمية.

الاستخدام واسع النطاق: هذا النوع من الشحن هو المعيار للعديد من سائقي السيارات الكهربائية اليوم، حيث أن معظم أجهزة الشحن، حتى في الأماكن العامة، تستخدم طاقة التيار المتردد.

خيارات صديقة للبيئة: يمكن استخلاص طاقة التيار المتردد من مصادر الطاقة المتجددة، بما يتماشى مع الأهداف المستدامة للتنقل الكهربائي.

إن استخدام الشاحن المدمج يجعل شحن التيار المتردد طريقة مرنة ومريحة لأصحاب المركبات الكهربائية. فهو يتيح للمركبة أن تكون متوافقة مع نقاط الشحن المختلفة، مما يجعل احتياجات الشحن اليومية بسيطة ويمكن الوصول إليها. تؤكد هذه التكنولوجيا على كفاءة المركبات الكهربائية وعمليتها، وتظل جزءًا أساسيًا من التنقل الكهربائي الحديث.

شحن DC

في سياق السيارات الكهربائية، يكمن التمييز بين الشحن بالتيار المتردد والشحن بالتيار المستمر في الموقع الذي يتم فيه تحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مباشر (DC):

موقع التحويل: على عكس الشحن بالتيار المتردد، حيث يتم التحويل داخل السيارة من خلال الشاحن الموجود على متن السيارة، فإن شاحن التيار المستمر يحتوي على محول مدمج داخل الشاحن نفسه. يسمح هذا التصميم لشاحن التيار المستمر بتوصيل الطاقة مباشرة إلى بطارية السيارة دون الحاجة إلى الشاحن الموجود على متن الطائرة للتحويل.

سرعة الشحن: يتيح التغذية المباشرة للطاقة للبطارية شحنًا أسرع بكثير في أنظمة التيار المستمر. يمكن أن تختلف سرعات الشحن من 50 كيلو واط إلى 350 كيلو واط أو أكثر، مما يتيح إعادة الشحن السريع حتى أثناء الرحلات الطويلة.

الحجم والقدرة: تكون شواحن التيار المستمر بشكل عام أكبر وأكثر قوة من شواحن التيار المتردد، مما يعكس سرعتها العالية وقدرتها على التحويل المباشر.

الاستخدام العام: نظرًا لسرعتها، توجد شواحن التيار المستمر عادةً في الأماكن العامة، مثل محطات الاستراحة على الطرق السريعة أو مراكز التسوق، حيث يعد الشحن السريع أمرًا ضروريًا.

اعتبارات التوافق: بينما يتعامل الشاحن الموجود على متن الطائرة مع التحويل في أنظمة التيار المتردد، يمكن تصميم المحول المدمج في شواحن التيار المستمر ليناسب أنواع معينة من المركبات ومعايير الشحن مثل CHAdeMO أو CCS (نظام الشحن المشترك).

يمثل الشحن بالتيار المستمر حل شحن عالي السرعة وفعال للسيارات الكهربائية. ومن خلال وضع المحول داخل وحدة الشحن وتجاوز الشاحن الموجود على متن السيارة، توفر شواحن التيار المستمر عملية إعادة شحن سريعة ومباشرة للبطارية. إن المزايا الكامنة في الشحن بالتيار المستمر، بما في ذلك سرعته ومرونته وتكامله مع نماذج السيارات الكهربائية المختلفة، تجعله عنصرًا حاسمًا في البنية التحتية الحديثة للتنقل الكهربائي.

سرعة الشحن ومعدل الشحن

سرعة الشحن ومعدل الشحن عبارة عن مصطلحات تشير إلى مدى سرعة شحن البطارية، خاصة في السيارة الكهربائية (EV). يمكن قياس المعدل بالكيلووات (kW) أو وحدات الطاقة الأخرى، وهو يشير إلى كمية الطاقة التي يمكن للشاحن توصيلها إلى البطارية لكل وحدة زمنية.

شحن التيار المتردد: أبطأ عادة، وتتراوح من 7.2 كيلو واط إلى 22 كيلو واط، وهو مثالي للشحن طوال الليل أو ركن السيارة لفترة طويلة.

الشحن بالتيار المستمر: يوفر معدلات أسرع بكثير، من 50 كيلو واط إلى 350 كيلو واط أو أكثر، وهو مناسب لعمليات الشحن السريع أثناء السفر.

العوامل التابعة: يمكن أن تعتمد سرعة الشحن الفعلية على عوامل مختلفة مثل قدرة الشاحن ونظام الشحن الموجود على متن السيارة وحالة البطارية وحتى الظروف الجوية.

التأثير على مستخدمي المركبات الكهربائية: يعد فهم سرعة الشحن أمرًا حيويًا للتخطيط للسفر واختيار الشاحن المناسب وإدارة الوقت بكفاءة.

التوصيل والتشغيل

التوصيل والتشغيل هو مصطلح يستخدم لوصف الأجهزة أو الأنظمة التي تعمل فورًا عند توصيلها، دون الحاجة إلى تكوين أو إعداد إضافي.

التطبيق في شحن السيارة الكهربائية: يشير إلى أجهزة الشحن الجاهزة للاستخدام بمجرد توصيلها بالمركبة ومصدر الطاقة.

راحة المستخدم: يقلل الحاجة إلى المعرفة التقنية أو الإجراءات المعقدة، مما يعزز إمكانية الوصول إلى نطاق أوسع من المستخدمين.

تكامل النظام: غالبًا ما يرتبط بالموصلات القياسية وبروتوكولات الاتصال، مما يسمح بإمكانية التشغيل البيني السلس بين الأجهزة المختلفة.

تشكل هذه المصطلحات والمفاهيم معًا جزءًا أساسيًا من المفردات المتعلقة بشحن المركبات الكهربائية. إن فهمها يمكن أن يساعد سائقي السيارات الكهربائية المتمرسين والوافدين الجدد على التنقل في المشهد المتنامي للتنقل الكهربائي بثقة وكفاءة.

CHAdeMO (شحن الحركة)

CHAdeMO هو نوع محدد من موصل وبروتوكول شحن المركبات الكهربائية (EV) الذي يوفر إمكانات الشحن السريع. أصلها من اليابان وتم تسميتها على اسم عبارة "Charge de Move"، وقد أصبحت خيارًا شائعًا في العديد من محطات الشحن العامة حول العالم. إليك نظرة متعمقة على CHAdeMO:

الشحن السريع: على عكس وحدات الشحن المنزلية النموذجية، والتي عادةً ما توفر الشحن بمعدل حوالي 7 كيلو واط، يمكن لـ CHAdeMO توفير الطاقة في نطاق مذهل يصل إلى 400 كيلو واط. وهذا يتيح أوقات شحن سريعة للغاية، مما يجعله خيارًا مفضلاً للمسافرين في الرحلات الطويلة.

التوافق: تم تصميم موصلات CHAdeMO للعمل مع موديلات EV المختلفة، على الرغم من أن التوافق قد يختلف وفقًا لطراز السيارة وطرازها. قد تكون المحولات متاحة أيضًا لاستخدام شواحن CHAdeMO مع أنواع أخرى من الموصلات.

محطات الشحن العامة: نظرًا لقدرات الشحن السريع، غالبًا ما يوجد CHAdeMO في محطات الشحن السريع العامة، بما في ذلك على طول الطرق السريعة وفي مراكز المدن. فهو يساعد سائقي المركبات الكهربائية على شحن بطارياتهم بسرعة ومواصلة رحلاتهم.

ميزات السلامة: يأتي CHAdeMO مزودًا بتدابير أمان متعددة، بما في ذلك ضمانات ضد الشحن الزائد ومراقبة درجة الحرارة والاتصال الآمن بين الشاحن والمركبة.

الوصول العالمي: على الرغم من أن CHAdeMO نشأ في اليابان، فقد انتشر منذ ذلك الحين إلى أجزاء مختلفة من العالم، مما ساهم في توحيد المعايير الدولية لشحن المركبات الكهربائية.

المقارنة مع الموصلات الأخرى: يعد CHAdeMO أحد معايير الشحن السريع العديدة، ولكل منها مواصفاته وتوافقه الخاص. وهو يتواجد مع أنظمة أخرى مثل نظام الشحن المشترك (CCS)، مما يوفر لسائقي المركبات الكهربائية خيارات مختلفة حسب احتياجاتهم ومواصفات السيارة.

CCS (نظام الشحن المشترك)

CCS، أو نظام الشحن المشترك، هو موصل شحن سريع يستخدم للسيارات الكهربائية (EVs). يعتبر أحد موصلات الشحن السريع الأكثر تنوعًا، ويشتهر في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية بقدراته على الشحن السريع. والجدير بالذكر أنه يوفر تصنيفًا أعلى للطاقة ويدعم أجهزة شحن أكبر وفائقة السرعة مقارنة بالأنواع السريعة الأخرى.

تعدد الاستخدامات: CCS هو في الأساس نسخة محسنة من قابس النوع 2، وهو عالمي لشحن المركبات الكهربائية. ومن خلال إضافة خطي طاقة إضافيين للتيار المستمر إلى موصل من النوع 2 بطيء الشحن، فإنه يحقق إمكانات جهد أعلى.

المظهر: يشبه موصل CCS إعداد النوع 2 ولكنه يحتوي على فتحتين إضافيتين للموصل للشحن بالتيار المستمر. عند استخدام شاحن قياسي من النوع 2، يتم ترك الفتحتين السفليتين حرتين، ويتم استخدامهما فقط بواسطة قابس CCS.

على الرغم من أن كلاً من CCS وCHAdeMO عبارة عن موصلات شحن بالتيار المباشر (DC)، إلا أن لديهم اختلافات واضحة:

العالمية: يوفر CCS القدرة على شحن كل من التيار المتردد والتيار المستمر من نفس المنفذ، مما يجعله أكثر عالمية. في المقابل، يحتاج CHAdeMO إلى موصل إضافي للشحن بالتيار المتردد وهو غير متوافق مع الشحن من النوع 1 والنوع 2 بدون محول.

الوظيفة: يستخدم كلا النظامين الشحن بالتيار المستمر، حيث يحتوي الشاحن على محول لتغذية بطارية السيارة بالطاقة مباشرة. ومع ذلك، لا يتمتع CHAdeMO بوظيفة AC/DC المدمجة التي توفرها CCS.

التوافق والاستخدام: ساهمت قدرة CCS على التكيف وتصنيف الطاقة العالي في شعبيتها في أوروبا وأمريكا الشمالية، في حين يظل CHAdeMO أيضًا معيارًا حيويًا في مناطق مختلفة.

DLC (موصل وصلة البيانات)

موصل ربط البيانات (DLC) هو واجهة موحدة تستخدم في المركبات، بما في ذلك المركبات الكهربائية (EV)، للتحكم التشخيصي والتواصل مع الأنظمة الإلكترونية المختلفة للمركبة.

OBC (شاحن على متن الطائرة)

الشاحن الموجود على متن السيارة (OBC) هو جهاز إلكترونيات الطاقة في السيارات الكهربائية (EVs) الذي يحول طاقة التيار المتردد من مصادر خارجية، مثل المنافذ السكنية، إلى طاقة التيار المستمر لشحن مجموعة بطارية السيارة. إنه يلعب دورًا حاسمًا في التفاعل مع مختلف البنى التحتية للشحن ويمكّن من توافق عملية الشحن مع المنافذ الكهربائية القياسية.

التطبيق: يعتبر OBC جزءًا لا يتجزأ من كل مركبة كهربائية، مما يضمن إمكانية شحن البطارية من مصادر كهربائية شائعة. فهو يدير عملية الشحن عن طريق ضبط الجهد والتيار إلى مستويات آمنة لنوع البطارية المحدد، وبالتالي ضمان كفاءة وطول عمر البطارية.

من خلال سد الفجوة بين متطلبات بطارية السيارة ومصادر طاقة التيار المتردد الخارجية، يعد OBC مكونًا أساسيًا يجعل القيادة الكهربائية في متناول الجميع ومريحة للجميع.

SOC (حالة الشحن)

تمثل حالة الشحن (SOC) للبطارية في السيارة الكهربائية (EV) المستوى الحالي للشحن بالنسبة إلى سعتها الإجمالية. ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية تتراوح من 0% إلى 100%. تعني نسبة SOC بنسبة 100% أن البطارية مشحونة بالكامل، بينما تشير نسبة SOC بنسبة 0% إلى أن البطارية مستنفدة تمامًا.

التطبيق: تعد مراقبة مركز عمليات الأمان (SOC) أمرًا ضروريًا لكل من السائقين ونظام إدارة السيارة. بالنسبة للسائقين، يوفر نظام SOC فهمًا فوريًا لمدى القيادة المتبقي، مما يساعد على تخفيف "القلق من المدى". بالنسبة لنظام إدارة السيارة، يساعد فهم SOC في تحسين أداء البطارية، وضمان حدوث عمليات الشحن والتفريغ ضمن معايير آمنة وفعالة.

الأهمية: يضمن الحفاظ على الفهم الدقيق لـ SOC أن يتمكن السائق من اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن عادات الشحن والقيادة. كما أنها تلعب دورًا حاسمًا في إطالة عمر البطارية عن طريق منع الشحن الزائد أو التفريغ المفرط، وبالتالي تعزيز الاستدامة والكفاءة الشاملة للسيارة الكهربائية.

PDU (وحدة توزيع الطاقة)

في سياق السيارات الكهربائية (EVs)، تعد وحدة PDU جهازًا مسؤولاً عن إدارة وتوزيع الطاقة الكهربائية على المكونات المختلفة. فهو يأخذ الجهد العالي من البطارية ويوزعه على الأنظمة الكهربائية المختلفة في السيارة مثل المحرك والأضواء ونظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). إنه يلعب دورًا حاسمًا في ضمان عمل الأنظمة الكهربائية للسيارة بكفاءة وأمان.

التطبيقات: توجد وحدات PDU في جميع أنواع المركبات الكهربائية والهجينة، وهي ضرورية للتحكم في تدفق الطاقة الكهربائية داخل السيارة، مما يوفر الحماية والكفاءة في توزيع الطاقة.