كيف تعمل محطات شحن السيارات الكهربائية

تجاوز عدد وحدات السيارات الكهربائية على الطريق 26 مليون في عام 2022, مما يزيد الطلب على محطات شحن السيارات الكهربائية الموثوقة. شهدت المملكة المتحدة زيادة 37% في نقاط الشحن العامة، مع الشركات المصنعة لشاحن السيارة الكهربائية مثل TPSON التي توفر حلول شحن السيارات الكهربائية مطلوبة.

تتمثل الوظيفة الأساسية لمحطة شحن السيارات الكهربائية في تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر للبطارية. يعتمد شحن السيارة الكهربائية البطيء على الطاقة الداخلية للسيارة شاحن السيارة الكهربائية. بالنسبة للشحن السريع للمركبات الكهربائية أو الشحن السريع للمركبات الكهربائية، تقوم المحطة بإجراء هذا التحويل خارجيًا، وتوصيل الطاقة مباشرة. ينطبق هذا المبدأ من البنية التحتية العامة الكبيرة إلى شواحن السيارات الكهربائية المحمولة.

المبدأ الأساسي: طاقة التيار المتردد مقابل طاقة التيار المستمر

يبدأ فهم كيفية عمل محطة شحن السيارات الكهربائية بمفهوم أساسي: الفرق بين التيار المتردد (AC) والتيار المباشر (DC). توفر شبكة الكهرباء طاقة التيار المتردد، ولكن يمكن لبطارية السيارة الكهربائية تخزين طاقة التيار المستمر فقط. وبالتالي، تتضمن كل جلسة شحن عملية تحويل طاقة حرجة. ويحدد موقع هذا التحويل - داخل السيارة أو داخل المحطة - سرعة الشحن وطريقته.

ما هو شحن التيار المتردد (التيار المتردد)؟

إن الشحن بالتيار المتردد هو الطريقة الأكثر شيوعاً للشحن المنزلي والشحن في مكان العمل. وهي تستخدم الكهرباء القياسية التي توفرها شبكة الطاقة. يقوم التيار بتبديل اتجاهه بشكل دوري، وهو تنسيق فعال للنقل لمسافات طويلة. ومع ذلك، لا تتوافق هذه الطاقة بشكل مباشر مع بطارية سيارتك.

دور الشاحن الداخلي

تحتوي كل سيارة كهربائية على مكوّن مدمج يُعرف باسم شاحن على متن الطائرة. يعمل هذا الجهاز كحارس بوابة ومحول لجميع طاقة التيار المتردد الواردة. وتتمثل مهمته الوحيدة في تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر يمكن للبطارية أن تستقبلها. العملية واضحة ومباشرة:

1. تتدفق طاقة التيار المتردد من مقبس الحائط أو محطة الشحن عبر الكابل.
2. يستقبل الشاحن المدمج طاقة التيار المتردد ويستخدم مكونات داخلية، مثل الثنائيات، لتحويلها إلى تيار مستمر.
3. ثم يقوم نظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة بإدارة تدفق طاقة التيار المستمر المحولة حديثاً إلى حزمة البطارية.

لماذا هو أبطأ

شحن التيار المتردد بطبيعته أبطأ لأن عملية التحويل تحدث داخل السيارة. يحدّ حجم الشاحن المدمج ووزنه وتكلفته من قدرته على التعامل مع الطاقة. تتراوح قدرة معظم أجهزة الشحن المدمجة بين 7 كيلوواط و22 كيلوواط. ويعني هذا الاختناق الداخلي أنه بغض النظر عن مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها محطة التيار المتردد، فإن سرعة الشحن مقيدة في النهاية بأجهزة السيارة نفسها.

ما هو الشحن السريع بالتيار المباشر (تيار مباشر)؟

يوفر الشحن السريع بالتيار المستمر بديلاً عالي السرعة للتعبئة السريعة التي توجد عادةً على طول الطرق السريعة وفي مراكز الشحن العامة. توفر هذه الطريقة الطاقة بطريقة تقليل وقت الشحن بشكل كبير, مما يجعل السفر بالسيارة الكهربائية لمسافات طويلة عملياً.

تجاوز الشاحن المدمج

يكمن مفتاح الشحن السريع للسيارات الكهربائية في قدرتها على تجاوز الشاحن الداخلي للسيارة بالكامل. فبدلاً من إرسال طاقة التيار المتردد إلى السيارة لتحويلها، تقوم محطة الشحن بالتيار المستمر بتوصيل طاقة التيار المستمر مباشرة إلى البطارية. يزيل هذا النهج عنق الزجاجة الناتج عن الأجهزة الداخلية للسيارة، مما يسمح بمعدل نقل طاقة أعلى بكثير. يقوم موفرو الحلول المتقدمة مثل TPSON بتصميم هذه الأنظمة القوية لإدارة هذا التوصيل عالي الجهد بأمان وكفاءة.

كيف تقوم المحطات بتحويل الطاقة خارجيًا

إن محطة الشحن السريع بالتيار المستمر هي قطعة معدات أكبر بكثير وأكثر تعقيداً لأنها يضم محول تيار متردد إلى تيار مستمر قوي. ويأخذ هذا المحول الخارجي طاقة تيار متردد عالية الجهد من الشبكة ويحولها إلى طاقة تيار مستمر عالية الجهد قبل أن تدخل إلى السيارة. وهذا يسمح للمحطة بتوصيل طاقة شحن هائلة مباشرة إلى البطارية. تتضمن مخرجات الطاقة النموذجية للشحن السريع بالتيار المستمر ما يلي:

• الشواحن السريعة: 50 كيلوواط إلى 150 كيلوواط
• شواحن فائقة السرعة: 150 كيلوواط حتى 350 كيلوواط

هذا التوصيل المباشر للطاقة هو ما يمكّن الشحن السريع للتيار المستمر من إضافة مئات الأميال من المدى في أقل من ساعة.

لماذا يعد تحويل الطاقة ضرورياً للبطاريات

في النهاية، يجب أن تستوعب جميع طرق الشحن مبدأ أساسيًا في كيمياء البطاريات. فالبطاريات، بطبيعتها، تخزن الطاقة من خلال تفاعل كيميائي يتطلب تدفقًا ثابتًا أحادي الاتجاه للإلكترونات.

إن السيارات الكهربائية، مثلها مثل الأجهزة الأخرى التي تعمل بالبطاريات مثل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، مصممة لتخزين الطاقة على شكل تيار مباشر (DC) حصرياً. وبالتالي، فإن أي طاقة تيار متردد (AC) يجب أن تخضع للتحويل إلى تيار مستمر قبل استخدامها لشحن البطارية.

هذا الشرط غير القابل للتفاوض هو السبب في أن تحويل الطاقة هو جوهر عملية شحن السيارات الكهربائية. وسواء حدث ذلك ببطء داخل السيارة أو بسرعة داخل المحطة، فإن تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر هو الخطوة الأساسية التي تجعل القيادة على الكهرباء ممكنة.

كيفية عمل الأنواع المختلفة من محطات شحن السيارات الكهربائية

يتم تصنيف عالم شحن السيارات الكهربائية إلى “مستويات” مختلفة، والتي تحدد في المقام الأول سرعة الشحن ومخرجات الطاقة. فهم هذه المستويات أنواع محطات شحن السيارات الكهربائية يساعد السائقين على اختيار الخيار المناسب لاحتياجاتهم، سواء كانوا في المنزل أو على الطريق. يعمل كل مستوى بشكل مختلف بناءً على مصدر الطاقة وكيفية توصيل الطاقة إلى السيارة الكهربائية.

شواحن المستوى 1: بطيئة وبسيطة

يمثل الشحن من المستوى الأول الطريقة الأساسية والأكثر سهولة لتشغيل السيارة الكهربائية. فهي لا تتطلب تركيباً خاصاً وتستخدم أجهزة غالباً ما تأتي قياسية مع شراء السيارة.

استخدام منفذ 120 فولت قياسي

تستخدم هذه الطريقة مقبس حائط قياسي بجهد 120 فولت، وهو نفس النوع الذي تستخدمه لتوصيل مصباح أو كمبيوتر محمول. ويكون الشاحن نفسه عادةً عبارة عن مجموعة أسلاك محمولة تقوم بتوصيل السيارة مباشرةً بالمقبس المنزلي. تتدفق الطاقة من الشبكة كتيار متردد، ثم يحولها الشاحن المدمج في السيارة إلى تيار مستمر. إن بساطته هي أعظم نقاط قوته.

مثالية للشحن الليلي

تأتي راحة الشحن من المستوى 1 على حساب السرعة. فهي توفر الطاقة ببطء شديد، وعادةً ما تضيف 3 إلى 5 أميال فقط من المدى في الساعة.

بالنسبة للمركبة الكهربائية ذات البطارية التي تبلغ سعتها 60 كيلوواط/ساعة في المتوسط، قد يستغرق الشحن الكامل من منفذ قياسي ما بين من 8 إلى أكثر من 24 ساعة. وهذا ما يجعلها الأنسب للسيارات الهجينة المزودة ببطاريات أصغر أو للسائقين الذين يسافرون لمسافات قصيرة يومياً ويمكنهم ترك سيارتهم موصولة بالكهرباء طوال الليل.

شواحن المستوى 2: المعيار اليومي

يُعد الشحن من المستوى 2 هو الحل الأكثر شيوعاً وعملياً للشحن المنزلي والعام على حد سواء. فهو يوفر زيادة كبيرة في السرعة مقارنة بالمستوى 1، مما يجعله الحل المفضل لاحتياجات القيادة اليومية.

استخدام دائرة 240 فولت

تتطلب محطة المستوى 2 دائرة كهربائية بجهد 240 فولت، على غرار ما يشغّل الموقد الكهربائي أو مجفف الملابس. ويسمح هذا الجهد العالي للمحطة بتوصيل المزيد من طاقة التيار المتردد إلى الشاحن الداخلي للسيارة. وفي حين أن أجهزة الشحن العامة من المستوى الثاني متوفرة على نطاق واسع، فإن تركيب أحدها في المنزل يتطلب كهربائي محترف. تختلف مخرجات الطاقة للشحن من المستوى 2 حسب الموقع:

• الاستخدام السكني: عادةً 7.4 كيلوواط على إمداد أحادي الطور.
• مكان العمل/الاستخدام العام: يمكن توصيل حتى 22 كيلوواط على إمداد ثلاثي الأطوار.

توصيل طاقة تيار متردد أسرع

يمكن لشاحن المستوى 2، بفضل زيادة طاقته، أن يعيد شحن البطارية بشكل أسرع بكثير من المستوى 1. يضيف عادةً حوالي مسافة 25 ميلاً لكل ساعة متصلة، مما يجعل من السهل الحصول على شحن كامل خلال الليل أو زيادة الشحن بشكل كبير خلال يوم العمل. هذا التوازن بين السرعة والتكلفة هو السبب في أن الحلول المتقدمة من مزودي الخدمة مثل TPSON تحظى بشعبية كبيرة في التركيبات السكنية والتجارية.

شواحن المستوى 3: الشحن السريع بالتيار المستمر

غالبًا ما يشار إليها باسم الشحن السريع بالتيار المستمر أو الشحن السريع للسيارات الكهربائية، فإن المستوى 3 هو أسرع طريقة لتشغيل السيارات الكهربائية. إن محطات شحن السيارات الكهربائية القوية هذه هي المفتاح لجعل السفر لمسافات طويلة عملياً وفعالاً.

طاقة مباشرة عالية الجهد العالي

يعمل الشحن من المستوى 3 من خلال تجاوز الشاحن البطيء في السيارة تماماً. تحتوي المحطة نفسها على محول تيار متردد إلى تيار مستمر ضخم، مما يسمح لها بتوصيل طاقة تيار مستمر عالية الجهد مباشرة إلى البطارية. يتيح هذا الاتصال المباشر معدلات عالية للغاية لنقل الطاقة. إن مخرجات الطاقة مذهلة وتستمر في النمو:

• الشواحن السريعة: 50 كيلوواط إلى 150 كيلوواط
• شواحن فائقة السرعة: 150 كيلوواط إلى أكثر من 400 كيلوواط

مصممة لعمليات إعادة التعبئة السريعة

إن الغرض الأساسي من الشحن السريع لسيارة ev هو إضافة مدى كبير في فترة زمنية قصيرة، مما يحاكي تجربة التوقف في محطة وقود. وبدلاً من الشحن حتى 100%، يستخدم السائقون عادةً الشحن السريع للسيارات الكهربائية للوصول إلى 80%، حيث تتباطأ سرعة الشحن بشكل كبير بعد هذه النقطة لحماية البطارية. توفير الوقت بشكل كبير.

وبفضل نقاط الشحن السريع فائق السرعة بالتيار المستمر، يمكن أن تستغرق عملية تعبئة الوقود القابلة للاستخدام من 10 إلى 30 دقيقة فقط، مما يجعل الرحلات على الطريق سلسة.

شحن السيارات الكهربائية الخاصة مقابل شحن السيارات الكهربائية العامة

يمكن لسائق السيارة الكهربائية شحن سيارته في بيئتين أساسيتين: في مسكن خاص أو في محطة عامة. تعمل كل بيئة بشكل مختلف، وتقدم مزايا مميزة من حيث الراحة والسرعة وسهولة الوصول. فهم آليات كل من شحن السيارات الكهربائية الخاصة والعامة يساعد السائقين على إدارة احتياجاتهم من الطاقة بفعالية.

كيف يعمل شحن السيارات الكهربائية الخاصة في المنزل

يُعد الشحن في المنزل أساس امتلاك السيارات الكهربائية بالنسبة للعديد من السائقين. فهي توفر راحة لا مثيل لها وفعالية من حيث التكلفة، حيث تحول المرآب أو الممر إلى محطة شخصية للتزود بالوقود. تعتمد هذه الطريقة على النظام الكهربائي الموجود في المنزل.

ملاءمة المستويين 1 و2

يستخدم شحن السيارات الكهربائية الخاصة بشكل أساسي شواحن المستوى 1 والمستوى 2. يوفر المستوى 1 بساطة التوصيل والتشغيل مع أي مقبس حائط قياسي، وهو مثالي لعمليات الشحن الليلي. أما للاستخدام اليومي الأسرع والأكثر عملية، فإن المستوى 2 هو الخيار المفضل لشحن السيارات الكهربائية المنزلية. تقلل محطة المستوى 2 من وقت الشحن بشكل كبير، مما يجعل من السهل بدء كل يوم ببطارية ممتلئة. تضمن القدرة على إدارة الشحن في المنزل أن تكون السيارة جاهزة دائماً للتنقل اليومي.

التركيب والتوصيل بالشبكة

يتطلب تركيب شاحن من المستوى الثاني لشحن السيارات الكهربائية المنزلية خبرة احترافية. A كهربائي مؤهل يجب تقييم القدرة الكهربائية للمنزل للتأكد من قدرته على التعامل مع الحمل الإضافي.

قبل التركيب، سيتحقق الفني من الصمامات الرئيسية ويحدد ما إذا كان الإمداد الكهربائي مشتركاً مع عقارات أخرى. هذا التقييم أمر بالغ الأهمية للسلامة والأداء.

تتضمن العملية تشغيل دائرة كهربائية مخصصة من اللوحة الكهربائية الرئيسية إلى موقع الشاحن. في المملكة المتحدة، تتراوح التكلفة الإجمالية لشاحن قياسي بقدرة 7 كيلوواط وتركيبه عادةً من 800 جنيه إسترليني إلى 1,500 جنيه إسترليني. يعمل هذا الاستثمار على تعزيز البنية التحتية للشحن في المنزل، مما يوفر مصدر طاقة موثوقاً للسيارة الكهربائية.

كيفية عمل شبكات شحن السيارات الكهربائية العامة

توفر الشبكات العامة لشحن السيارات الكهربائية البنية التحتية الأساسية التي تدعم السفر لمسافات طويلة وتوفر خيارات الشحن للسائقين الذين لا يمكنهم الوصول إلى المنزل. تتألف هذه الشبكات من محطات موضوعة بشكل استراتيجي في مواقع مثل مراكز التسوق ومحطات الخدمة والمحاور المخصصة.

الوصول إلى شواحن المستوى 2 وشواحن التيار المستمر السريع

تقدم الشبكات العامة مزيجًا من المستوى 2 و أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر. وتنتشر محطات المستوى الثاني في الوجهات التي يتوقف فيها السائقون لعدة ساعات، مثل أماكن العمل أو حدائق البيع بالتجزئة. وللتزود السريع بالوقود في الرحلات الطويلة، يعتمد السائقون على أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر الموجودة على طول الطرق السريعة الرئيسية. يمكن لهذه المحطات القوية، التي صممها مزوّدون متقدمون مثل TPSON، إضافة مدى كبير في أقل من 30 دقيقة.

موفرو الشبكات والتجوال

تقوم مجموعة متنوعة من الشركات بتشغيل البنية التحتية العامة لشحن السيارات الكهربائية. ولتبسيط تجربة المستخدم، أبرم العديد من هذه الشركات اتفاقيات تجوال.

• يسمح التجوال للسائق باستخدام أجهزة الشحن عبر شبكات مختلفة باستخدام تطبيق واحد أو بطاقة RFID.
• إنه يلغي الحاجة إلى إنشاء حسابات متعددة, مما يجعل العملية أكثر سلاسة.
• هذه الاتفاقيات تتطلب التعاون بين الشركات المتنافسة لتحسين راحة السائق.

يُعدّ هذا الترابط أمراً حيوياً لإنشاء نظام بيئي سهل الاستخدام، مما يضمن للسائقين سهولة العثور على شاحن متوافق واستخدامه أينما كانوا يسافرون.

تشريح محطة شحن السيارات الكهربائية

على الرغم من أن محطات شحن السيارات الكهربائية تبدو بسيطة، إلا أنها أجهزة متطورة ذات مكونات خارجية وداخلية متميزة. تعمل هذه الأجزاء معاً لتوصيل الطاقة بأمان وكفاءة من الشبكة إلى السيارة الكهربائية. يكشف فهم هذا التشريح عن التكنولوجيا الكامنة وراء كل جلسة شحن.

المكونات الخارجية التي تتفاعل معها

صُممت الأجزاء الخارجية لمحطة شحن السيارات الكهربائية من أجل المتانة والتفاعل مع المستخدم. يجب أن تتحمل الاستخدام العام والطقس القاسي مع توفير واجهة واضحة وبسيطة للسائقين.

السكن وواجهة المستخدم

المبيت هو الغلاف الواقي للمحطة. يقوم المصنعون ببناء هذه العبوات من مواد قوية ومقاومة للعوامل الجوية لضمان المتانة على المدى الطويل في البيئات الخارجية. تشمل خصائص المواد الرئيسية ما يلي:

• مقاومة الأشعة فوق البنفسجية: يجب أن يقاوم الغلاف والأسلاك التلف الناتج عن التعرض لأشعة الشمس لفترات طويلة.
• مقاومة التآكل: تستخدم الشواحن الخارجية مواد مثل الفولاذ الطري المطلي بالمسحوق والسبائك المتخصصة, خاصةً في المناطق الرطبة حيث يمكن أن يتسبب الملح والرطوبة في تلفها.

تتضمن واجهة المستخدم عادةً شاشة تعرض التعليمات وحالة الشحن والتكلفة. كما أنها تحتوي على قارئ RFID أو قارئ بطاقة ائتمان لمصادقة الدفع.

كابلات الشحن والموصلات

كابل الشحن وموصله هما الرابط المادي للسيارة. في حين أن الكابل عبارة عن سلك معزول شديد التحمل، يختلف نوع الموصل حسب المنطقة ومعيار الشحن. المعايير الثلاثة الرئيسية الثلاثة للشحن السريع للسيارات الكهربائية هي NACS وCCS و شادمو.

معيار الشحن في أمريكا الشمالية (NACS) مدمج ويتعامل مع كل من طاقة التيار المتردد والتيار المستمر. أما نظام الشحن المشترك (CCS) فهو المعيار السائد في أوروبا وتستخدمه الشركات المصنعة مثل BMW وVW. أما معيار CHAdeMO فهو معيار قديم موجود في سيارات مثل نيسان ليف، ولكنه أصبح أقل شيوعاً في محطات شحن السيارات الكهربائية الجديدة.

الإلكترونيات الداخلية التي تدير الطاقة

وداخل المبيت، تدير شبكة من الإلكترونيات المتقدمة كل شيء بدءاً من بروتوكولات السلامة إلى اتصالات الشبكة. هذه المكونات هي العقل المدبر للعملية.

وحدة التحكم في الطاقة

تعمل وحدة التحكم في الطاقة (PCU) كمعالج مركزي. فهي تدير تدفق طاقة الشحن، وتتواصل مع نظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة، وتراقب معايير السلامة مثل الجهد ودرجة الحرارة. تضمن هذه الوحدة قيام المحطة بتوصيل الكهرباء بأمان وفعالية.

وحدة الاتصالات

تربط هذه الوحدة المحطة بنظام إدارة الشبكة المركزية (CSMS). يستخدم بروتوكولات مثل بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) للعمل كمترجم عالمي.

تسهّل وحدة OCPP تبادل البيانات بين نقطة الشحن الفعلية والعمود الفقري البرمجي لشبكة الشحن. تتعامل الوحدة مع مصادقة المستخدم، وترسل بيانات الشحن في الوقت الفعلي، وتسمح بالتشخيص والإدارة عن بُعد.

محول التيار المتردد/ التيار المستمر (في شواحن التيار المستمر)

هذا المكون القوي حصري لوحدات الشحن السريع بالتيار المستمر. بينما تقوم شواحن المستويين 1 و2 بتزويد السيارة بطاقة تيار متردد لتقوم السيارة بتحويلها، بينما تقوم محطة التيار المستمر بتحويل التيار المتردد عالي الجهد من الشبكة إلى تيار مستمر داخلياً. ويسمح هذا التحويل الخارجي، الذي صممه مزوّدون متقدمون مثل TPSON، للشاحن بتجاوز حدود السيارة الداخلية وتوصيل طاقة هائلة مباشرةً إلى البطارية.

“المصافحة”: كيف تتواصل السيارة والمحطة

قبل تدفق كيلوواط واحد من الطاقة، تنخرط السيارة الكهربائية ومحطة الشحن في محادثة رقمية حاسمة. هذه “المصافحة” عبارة عن سلسلة من بروتوكولات الاتصال التي تنشئ اتصالاً آمناً، وتتفق على سرعة الشحن، وتراقب الجلسة بأكملها. وهي تضمن أن تكون عملية الشحن فعالة وآمنة على حد سواء.

بدء الاتصال

يبدأ الاتصال في اللحظة التي يقوم فيها السائق بتوصيل الموصل بمنفذ شحن السيارة. ويفتح هذا الرابط المادي خطاً مخصصاً للسيارة والمحطة للتحدث.

إشارة التوصيل الأولية

غالبًا ما تكون الإشارة الأولى هي رسالة تناظرية المعروفة باسم "طيار التحكم". تستخدم هذه الإشارة تعديل عرض النبض (PWM) لتوصيل حالة الاتصال. ترسل المحطة إشارة جهد تخبر السيارة بأنها موجودة. ثم تستجيب السيارة، مؤكدة حضورها وجاهزيتها. ينتقل هذا الحوار الأولي عبر عدة حالات:

• الولاية أ: الكابل مفصول.
• الولاية ب: السيارة متصلة ولكنها ليست جاهزة بعد لاستقبال الطاقة.
• الولاية ج: تم توصيل السيارة وتم التصريح ببدء الشحن.

تبادل المعلومات الأساسية

بمجرد التحقق من الاتصال الأساسي، تتبادل السيارة والمحطة بيانات أكثر تفصيلاً للتفاوض على شروط الشحن. يضمن هذا التفاوض تحسين الجلسة بما يتناسب مع كل من بطارية السيارة وسعة المحطة.

حالة بطارية المركبة

يقوم نظام إدارة بطارية السيارة الكهربائية (BMS) بإبلاغ المحطة بالمعلومات الهامة. ويشمل ذلك حالة الشحن الحالية للبطارية (SoC) ودرجة حرارتها الداخلية والحد الأقصى لطاقة الشحن التي يمكن أن تقبلها بأمان في تلك اللحظة.

سعة طاقة المحطة

واستجابة لذلك، تقوم محطة الشحن بإبلاغ الحد الأقصى لإخراج الطاقة. بالنسبة للاتصالات الأكثر تقدماً، خاصة مع أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر، فإنها تستخدم بروتوكولات رقمية مثل ISO 15118. يتيح هذا المعيار ميزات الشحن الذكي, تعزيز أمن البيانات من خلال أمان طبقة النقل (TLS), وحتى تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه, حيث يمكن للمركبة إرسال الطاقة إلى الشبكة.

بروتوكولات السلامة والمراقبة

لا تنتهي المصافحة بمجرد بدء الشحن؛ بل تصبح حلقة مراقبة مستمرة. هذا التواصل المستمر هو جوهر ميزات السلامة في النظام.

فحوصات الجهد ودرجة الحرارة في الوقت الحقيقي

طوال الجلسة، تتحقق المحطة والسيارة باستمرار من مستويات الجهد ودرجة حرارة البطارية.

تشتمل أجهزة الشحن المتقدمة من مزودي الخدمة مثل TPSON على أنظمة الإدارة الحرارية. تراقب هذه الأنظمة الحرارة الزائدة ويمكنها تقليل طاقة الشحن تلقائيًا لمنع ارتفاع درجة حرارة البطارية، مما يحمي السيارة والشاحن على حد سواء. أقفال الأمان المتداخلة تأكد أيضًا من قطع الطاقة على الفور إذا تم فصل الكابل قبل الأوان، مما يمنع أي خطر حدوث صدمة كهربائية.

فهم منحنى الشحن

يسمح هذا التبادل للبيانات للشاحن باتباع “منحنى الشحن” المطلوب للمركبة. لا يكون توصيل الطاقة ثابتاً. فهو عادةً ما يبدأ منخفضاً، ويزداد في المرحلة الرئيسية للشحن، ثم يتناقص تدريجياً مع اقتراب البطارية من سعة 80-100%. تحمي هذه العملية الخاضعة للتحكم سلامة البطارية وطول عمرها على المدى الطويل.

كيفية استخدام محطات شحن السيارات الكهربائية العامة: دليل خطوة بخطوة

إن استخدام محطات شحن السيارات الكهربائية العامة عملية بسيطة ومباشرة. بالنسبة إلى سائقي السيارات الكهربائية الجدد، فإن فهم الخطوات يحول المهمة التي قد تكون مربكة إلى روتين بسيط. يشرح هذا الدليل حول كيفية استخدام شواحن السيارات الكهربائية العامة العملية بدءاً من الوصول وحتى المغادرة.

الخطوة 1: البحث والاتصال

التحدي الأول هو تحديد موقع شاحن مناسب. يجب على السائقين العثور على محطة متوفرة ومتوافقة مع احتياجات سيارتهم.

تحديد موقع محطة متوافقة

يمكن للسائقين استخدام تطبيقات الهاتف المحمول للعثور على محطات الشحن العامة القريبة. توفر هذه التطبيقات بيانات في الوقت الفعلي عن مدى التوافر وسرعة الشحن وأنواع الموصلات. تشمل الخيارات الشائعة في المملكة المتحدة ما يلي:

• زاب ماب: يعرض التوافر في الوقت الفعلي ويتيح للمستخدمين تخطيط الرحلات باستخدام فلاتر لأنواع محددة من الشاحن.
• نبضات القلب: يساعد المستخدمين في العثور على نقاط الشحن في جميع أنحاء المملكة المتحدة، بما في ذلك آلاف الخيارات السريعة والفائقة السرعة.
• شحن "موتابيليتي جو تشارج: يوفر إمكانية الوصول إلى أكثر من 50,000 شاحن عام من أكثر من 20 مشغل شبكة.

مطابقة الموصل مع سيارتك

بعد تحديد موقع المحطة، يجب على السائق التأكد من تطابق الموصل مع منفذ الشحن في سيارته. على الرغم من أن معظم السيارات الجديدة تستخدم معيار CCS، إلا أن بعض الطرازات القديمة قد تتطلب موصل CHAdeMO. يقوم السائق ببساطة باختيار الكابل الصحيح من المحطة وتوصيله بإحكام في السيارة.

الخطوة 2: المصادقة والدفع

بمجرد الاتصال، يحتاج السائق إلى تفويض الجلسة وترتيب عملية الدفع. تقدم شبكات شحن السيارات الكهربائية العامة عدة طرق لهذا الغرض.

استخدام تطبيق الهاتف المحمول

تطلب العديد من الشبكات من الشركاء السائقين استخدام تطبيق هاتف محمول محدد. يقوم السائق باختيار مُعرِّف الشاحن الصحيح في التطبيق، وتأكيد تفاصيل الدفع الخاصة به، ثم يبدأ الجلسة عن بُعد. هذه الطريقة شائعة لدى العديد من مقدمي خدمات شحن السيارات الكهربائية العامة.

النقر على بطاقة RFID أو بطاقة الائتمان

بدلاً من ذلك، يمكن للشركاء السائقين استخدام بطاقة RFID مرتبطة بحسابهم على الشبكة أو طريقة دفع قياسية بدون تلامس.

تنص لوائح المملكة المتحدة الآن على أن محطات الشحن العامة الجديدة ذات السعة 8 كيلو وات أو أعلى يجب أن توفر خدمة الدفع بدون تلامس. يتيح ذلك للشركاء السائقين الدفع على أساس الدفع حسب الاستخدام باستخدام بطاقة مصرفية أو Apple Pay أو Google Wallet دون الحاجة إلى حساب موجود مسبقاً.

الخطوة 3: بدء الجلسة ومراقبتها

بعد الموافقة على الدفع، تبدأ جلسة الشحن. يجب أن يتأكد السائق دائماً من تدفق الطاقة بشكل صحيح.

تأكيد بدء الشحن

يمكن للشريك السائق التحقق من بدء الجلسة بطريقتين. أولاً، سيرسل تطبيق الهاتف المحمول عادةً تأكيداً بأن عملية الشحن جارية. ثانياً، يوفر المؤشر الضوئي للشاحن إشارة بصرية؛ وغالباً ما يكون يومض باللون الأخضر لإظهار أن السيارة قيد الشحن النشط.

تتبع التقدم المحرز على تطبيقك أو اندفاعة

يمكن للسائقين مراقبة سير عملية الشحن من خلال تطبيق الهاتف المحمول الخاص بالشبكة أو على شاشة لوحة القيادة في السيارة. تعرض هذه الواجهات النسبة المئوية الحالية للبطارية والطاقة التي يتم توصيلها والوقت المقدر المتبقي حتى اكتمال الشحن.

الخطوة 4: إنهاء الجلسة وقطع الاتصال

يتضمن الجزء الأخير من استخدام محطات شحن السيارات الكهربائية العامة إنهاء الجلسة بأمان وفصل السيارة. إن اتباع الإجراء الصحيح يضمن سلامة السائق ويحمي المعدات ويترك المحطة جاهزة للمستخدم التالي. هذه الخطوة الأخيرة هي جزء أساسي من معرفة كيفية استخدام شواحن السيارات الكهربائية العامة بشكل صحيح.

إيقاف تدفق الطاقة بشكل صحيح

يجب على برنامج التشغيل دائماً إنهاء جلسة الشحن إلكترونياً قبل إزالة الكابل فعلياً. يقطع هذا الأمر الرقمي تدفق الطاقة ويحرر آلية القفل التي تثبت الموصل في مكانه.

أوقف دائماً جلسة الشحن قبل محاولة فصل كابل الشحن من السيارة. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى تلف الكابل أو النظام.

يمكن أن تختلف العملية الدقيقة قليلاً بين الشبكات والمركبات، ولكنها تتبع عموماً تسلسلاً واضحاً. لإيقاف جلسة الشحن السريع بالتيار المستمر بأمان, يجب على السائق

1. تأكد من أن السيارة غير مقفلة، لأن ذلك غالباً ما يشير إلى السيارة بأن الجلسة على وشك الانتهاء.
2. اتبع التعليمات التي تظهر على الشاشة في الشاحن. قد يتضمن ذلك تحديد الموصل على الشاشة والضغط على زر ‘إيقاف’.
3. استخدم طريقة المصادقة نفسها لإنهاء الجلسة كما تم استخدامها لبدء الجلسة. قد يحتاج الشريك السائق إلى إعادة تقديم بطاقة RFID أو بطاقة الدفع بدون تلامس إلى المحطة الطرفية. بدلاً من ذلك، يمكنهم استخدام زر الإيقاف داخل تطبيق الهاتف المحمول الخاص بالشبكة.

توفر بعض السيارات طرقاً إضافية لإيقاف الشحن. على سبيل المثال، تسمح بعض طرازات فولفو للسائق بالضغط على زر تحرير بالقرب من منفذ الشحن أو استخدام الشاشة المركزية للسيارة لإنهاء الدورة. تشتمل الأنظمة المتقدمة، مثل تلك التي صممتها شركة TPSON، على أقفال أمان تمنع تدفق الطاقة إذا تم فصل الكابل قبل الأوان، مما يضيف طبقة من الحماية.

فصل الكابل وتخزينه

بمجرد أن تتأكد المحطة والمركبة من توقف تدفق الطاقة، يتم فتح الموصل. يمكن للسائق بعد ذلك فصل الكابل من السيارة. من الممارسات الجيدة إعادة تركيب أي أغطية واقية على كل من منفذ شحن السيارة والموصل نفسه. يمنع هذا الإجراء الغبار والرطوبة والحطام من إتلاف نقاط التلامس الإلكترونية الحساسة.

بعد فصل الكابل عن السيارة، يجب على السائق إعادة الكابل بشكل مرتب إلى حافظة المحطة أو الخطاف المخصص لذلك. يؤدي ترك الكابل على الأرض إلى خطر التعثر ويعرضه للتلف المحتمل من الطقس أو المركبات الأخرى. أخيراً، يجب على السائقين إبعاد سيارتهم من الحامل بمجرد اكتمال الشحن. تفرض العديد من محطات الشحن العامة رسوم تباطؤ في الشحن لثني السائقين عن شغل مكان بعد انتهاء جلستهم، مما يضمن بقاء الشاحن متاحاً للآخرين.

تعمل محطات شحن السيارات الكهربائية كبوابات ذكية تدير تدفق الكهرباء إلى السيارة الكهربائية بأمان. ويتمثل الاختلاف الأساسي في كيفية عمل كل محطة شحن للسيارات الكهربائية في موقع تحويل التيار المتردد إلى تيار متردد. يحدد هذا العامل الوحيد سرعة جميع عمليات شحن السيارات الكهربائية.

تعتمد عملية الشحن على نظام اتصال وتحويل الطاقة ومراقبة السلامة. وهذا يجعل عملية الشحن تجربة بسيطة وموثوقة، بدءاً من وحدة منزلية قياسية إلى محطة فائقة السرعة.

يواصل مزودو الحلول المتطورة مثل TPSON الابتكار، مما يجعل محطات شحن السيارات الكهربائية أكثر كفاءة وفي متناول كل سائق.

الأسئلة الشائعة

هل يمكنني استخدام أي شاحن عام لسيارتي الكهربائية؟

تستخدم معظم السيارات الكهربائية الجديدة موصل CCS، وهو متوفر على نطاق واسع. قد تحتاج بعض الطرازات القديمة إلى موصل CHAdeMO. يجب على السائقين التحقق دائماً من توافق المحطة باستخدام تطبيق مخصص قبل الوصول للتأكد من توافق الموصل ومستوى الطاقة مع احتياجات سيارتهم.

هل الشحن السريع للبطارية مضر بالبطارية؟

إن الشحن السريع من حين لآخر آمن تماماً للسيارات الكهربائية الحديثة. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي الاعتماد عليه بشكل متكرر جداً إلى تسريع تدهور البطارية بمرور الوقت. يقوم معظم السائقين بموازنة ذلك مع الشحن البطيء في المنزل للحفاظ على صحة البطارية وأدائها الأمثل على المدى الطويل.

ما هي تكلفة تركيب شاحن منزلي؟

تعتمد التكلفة الإجمالية لتركيب شاحن كهربائي منزلي على عدة عوامل. وتشمل هذه العوامل طراز الشاحن ومدى تعقيد الأعمال الكهربائية المطلوبة. كهربائي مؤهل تقديم عرض أسعار دقيق بعد تقييم النظام الكهربائي الحالي للعقار.

ما الفرق بين kW و kWh؟

تقيس هذه الوحدات جوانب مختلفة من الكهرباء.

• كيلووات (kW): يقيس الطاقة، وهي المعدل لتدفق الطاقة. يحدد سرعة الشحن.
• كيلوواط/ساعة (kWh): يقيس الطاقة. يُعرّف المبلغ من الطاقة المخزنة في بطارية أو التي يتم توصيلها في جلسة.

هل يمكنني شحن سيارتي الكهربائية تحت المطر؟

نعم. صُممت محطات شحن السيارات الكهربائية ومنافذ شحن السيارات بموانع تسرب قوية ومقاومة للعوامل الجوية وأقفال أمان متعددة. تجعل ميزات التصميم هذه عملية الشحن في الظروف الرطبة آمنة تماماً للمستخدم والمعدات على حد سواء، مما يمنع أي خطر حدوث صدمة كهربائية.

لماذا يتباطأ الشحن بعد 80%؟

يعمل نظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة على تقليل سرعة الشحن عمداً مع اقتراب البطارية من السعة الكاملة. تحمي هذه العملية خلايا البطارية من السخونة الزائدة والإجهاد. هذا “منحنى الشحن المتحكم به” ضروري للحفاظ على سلامة البطارية وعمرها الافتراضي على المدى الطويل.