كيف يعمل شحن السيارات الكهربائية

الفهم كيف يعمل شحن السيارات الكهربائية ينطوي على تحويل رئيسي للطاقة. توفر شبكة الطاقة التيار المتردد (AC)، ولكن بطارية السيارة الكهربائية تخزن التيار المباشر (DC). ويحدث هذا التحويل داخل السيارة يومياً شحن السيارات الكهربائية أو في خارجي قوي شاحن السيارة الكهربائية للتعبئة السريعة.

وجدت دراسة استقصائية أجرتها وزارة النقل عام 2022 أن أكثر من 90% من السائقين يشحنون في المنزل، مما يجعل الوحدات المنزلية و شواحن السيارات الكهربائية المحمولة ضروري.

يشكل هذا التفضيل شكل السوق مع توسعه السريع.

متقدمة تكنولوجياً الشركات المصنعة لشاحن السيارة الكهربائية مثل TPSON أساسية في توفير خدمات موثوقة حلول شحن السيارات الكهربائية لقاعدة المستخدمين المتنامية هذه.

العملية الأساسية: شحن السيارات الكهربائية بالتيار المتردد مقابل شحن السيارات الكهربائية بالتيار المستمر

يتضمن شحن السيارة الكهربائية بشكل أساسي تحويل الطاقة من الشبكة إلى شكل يمكن لبطارية السيارة استخدامه. توفر الشبكة التيار المتردد (AC)، بينما تخزن البطاريات التيار المباشر (DC). يحدد موقع عملية التحويل هذه موقع طريقتين أساسيتين للشحن: التيار المتردد والتيار المستمر.

الشحن بالتيار المتردد: الطريقة اليومية

الشحن بالتيار المتردد هو الطريقة الأكثر شيوعاً وملاءمة للاستخدام اليومي. وهي تعتمد على مكون داخل السيارة لإجراء عملية تحويل الطاقة اللازمة.

كيف يعمل الشاحن المدمج

تحتوي كل سيارة كهربائية على شاحن مدمج (OBC). يأخذ هذا الجهاز طاقة التيار المتردد من مقبس الحائط أو محطة الشحن ويحولها إلى طاقة تيار مستمر لملء البطارية. تتم عملية التحويل هذه ليست فعالة تمامًا. تحدث الخسائر الأساسية في الطاقة أثناء شحن السيارات الكهربائية هنا، حيث تعمل أجهزة الشحن المدمجة عادةً عند كفاءة من 75% إلى 95%. تتبدد الطاقة المتبقية في صورة حرارة.

الاستخدامات الشائعة: المنزل ومكان العمل

يستخدم السائقون الشحن بالتيار المتردد في أغلب الأحيان في المنزل ومكان العمل. إن مستويات الطاقة مناسبة للشحن الليلي أو الشحن أثناء يوم العمل. تختلف مخرجات الطاقة بناءً على نوع الشاحن ومصدر التيار الكهربائي.

الشحن بالتيار المستمر: الطريقة السريعة

يوفر الشحن بالتيار المستمر، الذي يُطلق عليه غالباً “الشحن السريع”، الطاقة بسرعة أكبر بكثير. وتحقق هذه السرعة باستخدام عملية مختلفة تتجاوز الأجهزة الداخلية للسيارة.

تجاوز الشاحن المدمج

A شاحن سريع التيار المستمر تحتوي على محوّل تيار متردد إلى تيار مستمر كبير وقوي داخل المحطة نفسها. تقوم المحطة بتوصيل طاقة التيار المستمر مباشرةً إلى بطارية السيارة، متجاوزةً الشاحن البطيء الموجود في السيارة. يسمح هذا التوصيل المباشر بتوفير مستويات طاقة أعلى بكثير، حيث توفر بعض الشواحن فائقة السرعة حتى 350 كيلوواط.

كيف يعمل: يتصل شاحن التيار المستمر مباشرةً بنظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة. يتصل الشاحن يقوم نظام إدارة المباني بحساب حدود التيار الآمن ويرسل هذه البيانات إلى الشاحن، مما يضمن السرعة المثلى دون الإضرار بالبطارية. يتبع هذا الاتصال البروتوكولات المعمول بها مثل DIN 70121.

الاستخدامات الشائعة: الرحلات البرية والزيارات السريعة

إن السرعة العالية للشحن بالتيار المستمر تجعلها مثالية للسفر لمسافات طويلة والمواقف التي تتطلب تعزيزاً سريعاً للبطارية. يمكن للسائق إضافة مدى كبير في أقل من 30 دقيقة، مما يجعل الرحلات البرية عملية.

الدور الرئيسي للمحول

إن موقع محول التيار المتردد إلى تيار متردد هو الفرق الأساسي بين طريقتي الشحن بالترددات المتغيرة.

المحولات داخل السيارة (تيار متردد)

بالنسبة لجميع عمليات الشحن بالتيار المتردد، فإن الشاحن المدمج في السيارة هو المحول. يحد حجمه وتقييم طاقته من سرعة الشحن الإجمالية.

المحولات الخارجية (تيار مستمر)

بالنسبة لجميع عمليات الشحن السريع بالتيار المستمر، يقوم محول ضخم خارج السيارة بالعمل. وهذا يسمح بتوصيل الطاقة العالية اللازمة للشحن السريع. ويُعد مزودو حلول شحن السيارات الكهربائية المتقدمة تقنياً مثل TPSON عاملاً رئيسياً في تطوير المحولات الخارجية القوية المطلوبة للبنية التحتية العامة الموثوقة.

شرح المستويات الثلاثة لشحن السيارات الكهربائية

يتم تصنيف سرعة وموقع شحن السيارات الكهربائية إلى ثلاثة مستويات متميزة. ويخدم كل مستوى غرضاً مختلفاً، بدءاً من الشحن البطيء ليلاً وحتى السفر السريع عبر البلاد. يساعد فهم هذه المستويات السائقين على اختيار الخيار المناسب لاحتياجاتهم.

شحن المستوى 1: المنفذ القياسي 120 فولت

المستوى 1 هو الطريقة الأساسية والأكثر سهولة لشحن السيارة الكهربائية. وهي تستخدم مأخذ كهربائي منزلي قياسي، ولا تتطلب تركيباً خاصاً.

ماهيته وكيفية استخدامه

يستخدم الشحن من المستوى الأول سلك الشحن المحمول الذي يأتي عادةً مع شراء سيارة كهربائية. يقوم السائق ببساطة بتوصيل أحد الطرفين في سيارته والطرف الآخر في أي مقبس حائط قياسي. توفر هذه المنافذ في أمريكا الشمالية مصدر طاقة ثابتاً.

• الفولتية: إمدادات المنافذ المنزلية القياسية 120V.
• الحالي: توفر الدائرة عادةً 15 إلى 20 أمبير من التيار.

هذا التوفر العالمي يجعلها طريقة شحن احتياطية موثوقة للشحن الاحتياطي.

النطاق المتوقع في الساعة

يؤدي خرج الطاقة المنخفض لتوصيل المستوى 1 إلى سرعة شحن بطيئة. تكتسب السيارة التي تستخدم هذه الطريقة عادةً حوالي من 8 إلى 10 أميال لكل ساعة يتم توصيلها بالكهرباء. يمكن أن يختلف هذا المعدل قليلاً بناءً على كفاءة السيارة.

الأفضل لعمليات التعبئة الليلية

نظراً لسرعته البطيئة، فإن شحن السيارات الكهربائية من المستوى 1 هو الأنسب للسائقين الذين يتنقلون يومياً لمسافات قصيرة أو للسيارات الهجينة القابلة للشحن (PHEV) ذات البطاريات الأصغر حجماً. يمكن للسائق الذي يمكنه ترك سيارته موصولة بالكهرباء لمدة 10-12 ساعة طوال الليل أن يستعيد بسهولة أكثر من 80 ميلاً من المسافة التي تغطي متوسط التنقل اليومي.

شحن المستوى 2: العمود 240 فولت

يمثل المستوى 2 حل الشحن الأكثر شيوعاً وعملياً لغالبية سائقي السيارات الكهربائية. فهو يوفر زيادة كبيرة في السرعة مقارنة بالمستوى 1، مما يجعله معياراً للاستخدام المنزلي والعام.

نوع الشحن الأكثر شيوعاً

مستوى الشحن هذا هو العمود الفقري لمنظومة شحن السيارات الكهربائية. فهو يوازن بين السرعة والتكلفة والراحة، مما يجعله الخيار الافتراضي لاحتياجات الشحن اليومية. وهو يستخدم دائرة كهربائية بجهد 240 فولت، على غرار ما يشغّل الأجهزة الكبيرة مثل الفرن الكهربائي أو مجفف الملابس.

المنشآت المنزلية والعامة

يتم تركيب أجهزة الشحن من المستوى 2 على نطاق واسع في المنازل وأماكن العمل ومواقف السيارات العامة مثل مراكز التسوق والفنادق. يتطلب التركيب المنزلي دائرة كهربائية مخصصة بجهد 240 فولت يتم تركيبها بواسطة كهربائي مؤهل. تأتي أجهزة الشحن هذه بتصنيفات طاقة مختلفة، يتم تحديدها من خلال قوة التيار الكهربائي.

• تعمل معظم شواحن المستوى 2 بين 16 و50 أمبير.
• تعتبر وحدة 32 أمبير أو 40 أمبير خياراً شائعاً للتركيبات المنزلية.
• يمكن أن تتطلب الوحدات التجارية الأعلى طاقة ما يصل إلى 100 أمبير لشحن أسرع.

أوقات الشحن الكامل النموذجية

يمكن لشاحن المستوى 2 عادةً إعادة شحن بطارية السيارة الكهربائية (BEV) من فارغة إلى ممتلئة في غضون 4 إلى 8 ساعات، وذلك حسب حجم البطارية ومخرج طاقة الشاحن. تضمن هذه السرعة أن يبدأ السائق كل يوم ببطارية ممتلئة بعد الشحن طوال الليل.

شحن المستوى 3: الشحن السريع بالتيار المستمر

يوفر المستوى 3، المعروف عالمياً باسم الشحن السريع بالتيار المستمر، أسرع سرعات شحن متوفرة. إنها التقنية الرئيسية التي تجعل السفر بالسيارة الكهربائية لمسافات طويلة عملياً وفعالاً.

التكنولوجيا الكامنة وراء السرعة

أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر تحقق سرعتها المذهلة من خلال تجاوز محوّل التيار المتردد إلى تيار مستمر في السيارة. يوفر المحول الخارجي القوي للمحطة طاقة تيار مستمر مباشرة إلى البطارية. يتم تحديد السرعة إلى حد كبير من خلال بنية الجهد الكهربائي للسيارة. وتستخدم معظم السيارات الكهربائية نظام 400 فولت، لكن الطرازات الأحدث تعتمد أنظمة 800 فولت للحصول على معدلات أسرع.

“توفر أنظمة 800 فولت ميزة مضاعفة الطاقة التي يتم توصيلها بالتيار نفسه، مما يقلل من أوقات الشحن السريع للتيار المستمر”، كما تنص جيانفرانكو دي ماركو من شركة ST للإلكترونيات الدقيقة. “كما أنها تقلل من خسائر المقاومة، وزيادة الجهد، بدلاً من التيار، لها تأثيرات مفيدة للغاية في استخدام كابلات أصغر وتقليل متطلبات تبريد الشاحن.”

تسمح هذه البنية المتقدمة لسيارات مثل بورشه تايكان وكيا EV6 لقبول الطاقة بمعدلات أعلى بكثير من الطرازات القياسية بجهد 400 فولت. يلعب المزودون المتقدمون تقنيًا مثل TPSON دورًا أساسيًا في تطوير المحولات القوية عالية الجهد التي تشغل هذا الجيل القادم من البنية التحتية للشحن فائق السرعة.

كيفية استخدام شاحن التيار المستمر السريع

يعد استخدام شاحن سريع يعمل بالتيار المستمر عملية سهلة ومباشرة. يركن السائق سيارته في المحطة، ويختار الموصل المناسب لسيارته (عادةً ما يكون CCS في أمريكا الشمالية)، ثم يقوم بتوصيلها. ثم يتم بدء الشحن من خلال تطبيق الهاتف المحمول أو قارئ بطاقة الائتمان أو بطاقة RFID. عند استخدام شاحن فائق السرعة بقدرة 150 كيلوواط، يمكن لمعظم السيارات المتوافقة شحن من 20% إلى 80% في غضون من 10 إلى 30 دقيقة.

الأفضل للسفر لمسافات طويلة

الغرض الأساسي من الشحن السريع بالتيار المستمر هو تسهيل الرحلات البرية الطويلة. فمن خلال تمكين السائقين من إضافة مئات الأميال من المدى في الوقت الذي يستغرقه تناول وجبة سريعة أو استراحة لتناول القهوة، تقضي هذه الشواحن على القلق بشأن المدى وتجعل السفر عبر البلاد بسيارة كهربائية أمراً واقعاً.

كيفية شحن سيارتك الكهربائية في المنزل

بالنسبة لمعظم مالكي السيارات الكهربائية، فإن الشحن في المنزل هو الحل الأكثر ملاءمة وفعالية من حيث التكلفة. فهو يضمن لك شحن بطارية ممتلئة كل صباح، وجاهزة للتنقل في اليوم. فهم كيفية اشحن سيارتك الكهربائية في المنزل تتضمن الاختيار بين خيارات المكونات الإضافية البسيطة والتركيبات الدائمة الأكثر قوة.

إعداد شحن المستوى 1

المستوى 1 هو أبسط نقطة دخول لشحن السيارات الكهربائية المنزلية. فهو يوفر شحناً بطيئاً ولكن ثابتاً باستخدام البنية التحتية المنزلية القياسية.

استخدام موصل الهاتف المحمول المضمن

تأتي كل سيارة كهربائية جديدة تقريباً مع سلك شحن الهاتف المحمول. يعمل هذا السلك كشاحن من المستوى الأول. يقوم السائق ببساطة بتوصيل أحد طرفيه بمنفذ شحن السيارة والطرف الآخر بمقبس حائط قياسي بجهد 120 فولت.

لا يلزم التثبيت

أكبر ميزة للشحن من المستوى الأول هي بساطته. فهي لا تتطلب تركيباً احترافياً أو أسلاكاً خاصة أو أجهزة إضافية. يمكن لأي شخص لديه إمكانية الوصول إلى مقبس حائط قياسي استخدام هذه الطريقة على الفور، مما يجعلها خياراً احتياطياً عالمياً.

تركيب شاحن منزلي من المستوى 2

شاحن المستوى 2 هو الحل المفضل للشحن اليومي. فهو يوفر سرعات أعلى بكثير من المستوى 1، مما يجعله ترقية عملية وقوية لأي مالك سيارة كهربائية.

اختيار محطتك الرئيسية

يتوفر لأصحاب المنازل العديد من محطات الشحن من المستوى الثاني للاختيار من بينها. تتنوع هذه الوحدات من حيث الطاقة (التيار الكهربائي) والاتصال (مزودة بتقنية Wi-Fi) والتصميم. يقوم مقدمو حلول شحن السيارات الكهربائية المتقدمة تقنياً مثل TPSON بتطوير محطات منزلية موثوقة وفعالة تتكامل بسلاسة مع المنازل الذكية الحديثة.

عملية التثبيت

يتطلب تركيب شاحن من المستوى الثاني وجود كهربائي مرخص. وتتضمن العملية تشغيل دائرة كهربائية مخصصة بجهد 240 فولت من اللوحة الكهربائية في المنزل إلى موقع الشحن المطلوب، وعادةً ما يكون مرآباً أو ممراً. ثم يقوم الكهربائي بتركيب وحدة الشحن وتوصيلها.

فهم التكاليف والحسومات

تشمل تكلفة إعداد المستوى الثاني وحدة الشاحن والتركيب الاحترافي. يمكن أن تختلف الأسعار بناءً على مدى تعقيد الأعمال الكهربائية.

يمكن لأصحاب المنازل في كثير من الأحيان تعويض هذه التكاليف من خلال الحوافز الحكومية.

• يغطي الائتمان الضريبي الفيدرالي 30% من تكاليف الأجهزة والتركيب، بحد أقصى $1,000.
• تقدم العديد من الولايات والمرافق المحلية خصومات إضافية. وتحتفظ وزارة الطاقة الأمريكية بقاعدة بيانات للعثور على هذه البرامج.
• يمكن أن يحصل بعض المقيمين في كاليفورنيا على ما يصل إلى $1,000، بينما تقدم بعض برامج نيويورك ما يصل إلى $5,000.

استخدام ميزات الشحن الذكي

توفر أجهزة الشحن الحديثة من المستوى 2 ميزات ذكية تساعد المالكين على توفير المال وإدارة استخدام الطاقة بفعالية.

جدولة الأسعار خارج أوقات الذروة

تقدم العديد من شركات المرافق أسعاراً أقل للكهرباء في غير ساعات الذروة، وعادةً ما تكون خلال الليل. تسمح أجهزة الشحن الذكية للمالكين بجدولة جلسات الشحن لتبدأ تلقائياً عندما تكون هذه الأسعار الأرخص نشطة.

يمكن لمالكي السيارات الكهربائية الذين يستخدمون تعريفة متخصصة خارج أوقات الذروة توفير ما يصل إلى 1,240 جنيهاً إسترلينياً سنوياً مقارنة بالبنزين. يقدم بعض مزودي الطاقة تعريفات بأسعار كهرباء منخفضة للغاية خارج أوقات الذروة، مما يجعل الشحن الليلي اقتصادياً للغاية.

مراقبة استهلاك الطاقة

توفر تطبيقات الشحن الذكية تقارير مفصلة عن استهلاك الطاقة. وتسمح هذه البيانات للمالكين بتتبع كمية الكهرباء التي تستهلكها سياراتهم والتكاليف المرتبطة بها بالضبط، مما يمنحهم التحكم الكامل في نفقات الشحن المنزلي.

التنقل في الشحن العام للسيارات الكهربائية

على الرغم من أن الشحن المنزلي يغطي الاحتياجات اليومية، فإن إتقان شحن السيارات الكهربائية في الأماكن العامة ضروري للرحلات الطويلة وعمليات الشحن غير المتوقعة. يتوسع مشهد الشحن العام، بما في ذلك شحن السيارات الكهربائية في مكان العمل، بسرعة، مما يوفر للسائقين مرونة أكبر من أي وقت مضى. يتضمن التنقل عبر هذه الشبكة معرفة أماكن المحطات وكيفية الدفع واتباع آداب المجتمع.

العثور على محطات الشحن العامة

إن تحديد موقع شاحن متوافق ومتوفر هو الخطوة الأولى. تتوفر لدى السائقين أدوات رقمية قوية تحت تصرفهم لجعل هذه العملية سلسة.

استخدام أنظمة الملاحة داخل السيارة

تدمج معظم السيارات الكهربائية الحديثة مواقع محطات الشحن مباشرةً في أنظمة الملاحة الأصلية. يمكن لنظام السيارة أن يخطط تلقائياً للمسارات التي تتضمن محطات الشحن الضرورية. وغالباً ما يعرض نظام الملاحة توافر الشاحن وسرعة الشاحن في الوقت الفعلي، مما يسهّل تخطيط الرحلات من خلال مراعاة مستوى بطارية السيارة الحالي.

أفضل تطبيقات شبكة الشحن

توفر تطبيقات الهواتف الذكية المخصصة معلومات شاملة وفورية عن البنية التحتية العامة لشحن السيارات الكهربائية. هذه الأدوات لا غنى عنها لأي سائق سيارة كهربائية.

• بلج شير (PlugShare): يتميز هذا التطبيق المعترف به عالميًا بقاعدة بيانات واسعة من أكثر من 600,000 محطة. وتكمن قوته في بيانات التعهيد الجماعي، حيث يقدم تعليقات المستخدمين في الوقت الحقيقي، والصور، وتسجيلات الدخول. يمكن للسائقين التصفية حسب نوع الموصل والشبكة ومستوى الطاقة للعثور على الشاحن المثالي.
• خرائط جوجل: تُعدّ خرائط Google أداة مألوفة للكثيرين، حيث تدمج الآن خرائط Google Maps شحن السيارات الكهربائية بالكامل في نظامها الأساسي. فهي تتيح للمستخدمين العثور على المحطات القريبة، والتحقق من التوافر المباشر، وإضافة محطات الشحن إلى المسار المخطط له، مما يجعلها حلاً متكاملاً فعالاً.

فهم طرق الدفع

يختلف الدفع مقابل الشحن العام حسب الشبكة والموقع. يمكن للسائقين عادةً الاختيار بين الدفع لمرة واحدة أو نماذج الاشتراك.

الدفع مقابل الاستخدام مقابل الاشتراكات

طريقة الدفع لكل استخدام هي الطريقة الأكثر وضوحاً. حيث يدفع السائقون مقابل كل جلسة على حدة، إما بالكيلوواط/ساعة المستهلكة أو بالدقيقة. تنطوي نماذج الاشتراك، التي تقدمها العديد من شبكات الشحن، على رسوم شهرية مقابل أسعار أقل لكل كيلوواط/ساعة. يمكن أن يكون ذلك فعالاً من حيث التكلفة للسائقين الذين يستخدمون شواحن شبكة معينة بشكل متكرر.

تفعيل الشحن باستخدام تطبيق

الطريقة الأكثر شيوعًا لبدء جلسة الشحن هي من خلال تطبيق الهاتف المحمول الخاص بالشبكة. العملية بسيطة:

1. قم بتنزيل تطبيق الشبكة وإنشاء حساب بمعلومات الدفع.
2. في المحطة، افتح التطبيق وحدد رقم معرّف الشاحن المحدد.
3. قم بتوصيل الموصل بالسيارة.
4. قم بتخويل الجلسة في التطبيق لبدء الشحن.

ما هي رسوم الخمول؟

ملاحظة: تفرض العديد من الشبكات رسوم الخمول. وهي عبارة عن غرامات لكل دقيقة تبدأ بعد اكتمال جلسة الشحن ولكن السيارة تظل موصولة بالشاحن وتشغل المساحة. تشجع هذه الرسوم السائقين على تحريك سياراتهم على الفور، مما يضمن توفر الشاحن للشخص التالي.

آداب الشحن العام

يضمن السلوك المهذب عند أجهزة الشحن العامة تجربة إيجابية لمجتمع السيارات الكهربائية بأكمله. ويساعد اتباع بعض القواعد البسيطة في الحفاظ على كفاءة الشبكة وإتاحتها للجميع.

لا تحتل بقعة دون داعٍ

إن مكان الشحن مخصص للشحن وليس للركن. بمجرد شحن السيارة شحنًا كافيًا، يجب على السائقين نقلها إلى مكان وقوف عادي. وهذا أمر بالغ الأهمية خاصة في أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر.

• قم بإيقاف السيارة بشكل صحيح داخل الحجرة لضمان بقاء الشواحن المجاورة متاحة.
• تجنب الشحن على 100% في شاحن سريع، حيث إن تباطؤ سرعة الشحن بشكل ملحوظ بعد 80%, احتلال المحطة دون داعٍ.

افصل سيارتك الخاصة فقط

لا تقم أبدًا بفصل سيارة شخص آخر ما لم يكن هناك مؤشر واضح على اكتمال جلسة الشحن. فالعبث بجلسة شحن نشطة يمكن أن يقطع عملية الشحن ويعتبر انتهاكاً كبيراً لآداب السلوك. انتظر دورك دائماً بصبر.

موصلات شحن السيارات الكهربائية: ما هي الوصلات التي يتم توصيلها بسيارتك؟

إن القابس المستخدم لشحن السيارة الكهربائية ليس بمقاس واحد يناسب الجميع. موصلات مختلفة, أو المقابس، مصممة لمستويات شحن وأنواع محددة من السيارات. يضمن فهم الموصلات الرئيسية المستخدمة في أمريكا الشمالية أن يتمكن السائق من العثور دائماً على محطة متوافقة. يتطور مشهد الموصلات حالياً، مما يجعله موضوعاً بالغ الأهمية لكل مالك سيارة كهربائية.

موصل J1772

المعيار العالمي للشحن بالتيار المتردد

إن J1772 هو المعيار المعتمد للشحن بالتيار المتردد من المستوى 1 والمستوى 2 لجميع السيارات الكهربائية تقريباً من الشركات المصنعة بخلاف Tesla. ويتميز هذا الموصل بتصميم دائري خماسي المسامير يتم تثبيته بإحكام في منفذ شحن السيارة. ويعني اعتماده عالمياً أنه يمكن للسائق الذي يمتلك سيارة كهربائية من غير تسلا استخدام أي محطة شحن عامة للتيار المتردد تقريباً دون الحاجة إلى محول، مما يوفر مرونة كبيرة للشحن في مكان العمل والوجهة.

موصل نظام الشحن المشترك (CCS)

معيار الشحن السريع بالتيار المستمر في أمريكا الشمالية

موصل CCS هو المعيار السائد للشحن السريع بالتيار المستمر. وهو يعتمد بذكاء على معيار J1772 من خلال إضافة سنّين كبيرين للتيار المباشر عالي الطاقة أسفل منفذ J1772 الرئيسي. يسمح هذا التصميم “المدمج” لمنفذ واحد في السيارة بالتعامل مع كل من الشحن البطيء للتيار المتردد والشحن السريع للتيار المستمر السريع.

اختار العديد من مصنعي السيارات معيار CCS، مما ساهم في إنشاء شبكة شحن كبيرة ومفتوحة. وقد أتاح هذا النهج التعاوني لمختلف العلامات التجارية استخدام محطات شحن متنوعة، مما عزز المنافسة وقدم المزيد من الخيارات للسائقين. تشمل شركات صناعة السيارات الرئيسية التي صنعت سياراتها الكهربائية في أمريكا الشمالية بمنافذ شحن CCS ما يلي:

• فورد
• فولكس واجن
• بي إم دبليو
• هيونداي
• كيا

موصل NACS (معيار الشحن في أمريكا الشمالية)

موصل Tesla واعتماده المتزايد

تم تطوير موصل NACS في الأصل بواسطة Tesla لمجموعة سياراتها. ويتميز بتصميم أنيق وصغير الحجم يمكنه التعامل مع كل من التيار المتردد والتيار المستمر من خلال القابس الصغير نفسه، مما يلغي الحاجة إلى دبابيس منفصلة.

التحول في الصناعة: في خطوة مهمة، فتحت Tesla تصميم موصلاتها للمصنعين الآخرين لاستخدامها. وقد أدى ذلك إلى تحول كبير في الصناعة نحو اعتماد نظام NACS.

يعني هذا التغيير أن السيارات الكهربائية المستقبلية من العديد من شركات صناعة السيارات القديمة ستأتي مزودة بمنفذ NACS. يلعب مزودو حلول شحن السيارات الكهربائية المتطورة تقنياً مثل TPSON دوراً محورياً في هذا التحول، حيث يقومون بتطوير أجهزة متعددة الاستخدامات تدعم هذه المعايير المتطورة. تشمل شركات صناعة السيارات الكبرى التي أعلنت عن خططها لاعتماد نظام NACS ما يلي:

• فورد
• جنرال موتورز
• مازدا
• ستيلانتس
• مجموعة فولكس واجن الأمريكية (بما في ذلك أودي وبورشه وسكوت موتورز وفولكس واجن)

موصل CHAdeMO

معيار الشحن السريع للتيار المستمر القديم

يمثل موصل CHAdeMO أحد معايير الشحن السريع الأصلية للتيار المستمر. تم تطويره في اليابان، واسمه هو اختصار لعبارة “الشحن من أجل التنقل”، والتي تُترجم إلى “الشحن من أجل التنقل”. ولسنوات عديدة، كان هذا الموصل لاعباً رئيسياً في الأيام الأولى لاعتماد السيارات الكهربائية، حيث كان يوفر للسائقين وسيلة لشحن سياراتهم بسرعة أثناء التنقل.

هذا الموصل كبير ماديًا ومتميز عن مقابس CCS و NACS. ويستخدم بروتوكول اتصال فريد لإدارة جلسة الشحن بين المحطة والمركبة. ومن أبرز ميزاته دعمه المتأصل للشحن ثنائي الاتجاه.

من مركبة إلى شبكة (V2G): تسمح هذه التقنية للسيارة الكهربائية ليس فقط بسحب الطاقة من الشبكة ولكن أيضاً بإعادة إرسال الطاقة إليها. يمكن للسيارة المزودة بإمكانية V2G أن تعمل كبطارية احتياطية متنقلة، مما يساعد على استقرار شبكة الطاقة أثناء ذروة الطلب أو توفير الطاقة في حالات الطوارئ للمنزل.

وعلى الرغم من ابتكار معيار CHAdeMO، إلا أنه يعتبر الآن تقنية قديمة في العديد من الأسواق العالمية. وقد توحّدت الصناعة إلى حد كبير حول معيار CCS، ومؤخراً معيار NACS لإنتاج السيارات الجديدة. ومع ذلك، لا يزال عدد كبير من السيارات على الطرقات اليوم يعتمد حصرياً على موصل CHAdeMO للشحن السريع بالتيار المستمر.

تشمل الطرز الرئيسية التي تستخدم منفذ CHAdeMO ما يلي:

• نيسان ليف
• ميتسوبيشي أوتلاندر PHEV
• لكزس UX300e
• كيا سول EV (الجيل الأول)

إن انخفاض عدد السيارات الجديدة المجهزة بمنافذ CHAdeMO يعني تباطؤ تركيب شواحن CHAdeMO فقط. وغالباً ما تعطي شبكات الشحن العامة الآن الأولوية لتركيب مقابس CCS وNACS. يتطلب هذا التحول في الصناعة مرونة من مطوري الأجهزة. يقوم مزودو حلول شحن السيارات الكهربائية المتطورة تقنياً مثل TPSON بتصميم محطات شحن يمكنها دعم معايير متعددة، مما يضمن استمرار وصول سائقي الطرازات القديمة إلى بنية تحتية موثوقة للشحن العام.

ما الذي يتحكم في سرعة الشحن الفعلية؟

إن التوصيل بشاحن قوي لا يضمن أسرع سرعة ممكنة. فمعدل الشحن الفعلي هو عملية ديناميكية تتحكم فيها محادثة بين الشاحن والسيارة والبطارية نفسها. تحدد ثلاثة عوامل رئيسية مدى سرعة تجديد بطارية السيارة الكهربائية.

خرج طاقة الشاحن (كيلوواط)

إن محطة الشحن‘تصنيف طاقة الشاحن هو العامل الأول والأكثر وضوحًا. يقاس هذا التصنيف بالكيلوواط (kW) ويمثل الحد الأقصى لمعدل الطاقة التي يمكن للشاحن توفيرها.

فهم تصنيفات الكيلووات

الكيلوواط هو مقياس للقوة، يشبه القدرة الحصانية في المحرك التقليدي. يعني التصنيف الأعلى للكيلوواط أن الشاحن يمكنه إرسال المزيد من الطاقة إلى السيارة في نفس الفترة الزمنية. وهذا مهم بشكل خاص للشحن السريع بالتيار المستمر.

لماذا لا تتساوى جميع الشواحن السريعة

أجهزة الشحن العامة ليست كلها متماثلة. عادةً ما توفر شواحن التيار المستمر السريعة 50 كيلوواط، بينما توفر المحطات فائقة السرعة 100 كيلوواط أو أكثر. الفرق في السرعة في العالم الحقيقي كبير.

معدل الشحن الأقصى لسيارتك

تضع السيارة نفسها حداً أقصى لسرعة الشحن. فلكل سيارة كهربائية حد أقصى للسرعة التي يمكن أن تستقبل بها الطاقة بأمان لكل من الشحن بالتيار المتردد والتيار المستمر.

حد شاحن التيار المتردد على متن الطائرة

بالنسبة لشحن السيارات من المستوى 1 والمستوى 2، يحدد شاحن السيارة المدمج السرعة. إذا كانت السيارة مزودة بشاحن داخلي بقدرة 11 كيلوواط، فلن يتم شحنها بسرعة أكبر من 11 كيلوواط، حتى لو كانت متصلة بمحطة تيار متردد عامة بقدرة 22 كيلوواط.

حد الشحن السريع للتيار المستمر

وبالمثل، لكل سيارة كهربائية حد أقصى لمعدل الشحن السريع للتيار المستمر. لا يمكن للسيارة قبول طاقة أسرع من الحد الأقصى المصمم لها. على سبيل المثال، يبلغ الحد الأقصى لمعدل شحن سيارة فورد موستانج ماك-إي 150 كيلو وات. يمكن لسيارة هيونداي أيونيك 5، بهيكلها المتطور 800 فولت، أن تقبل 232 كيلو وات.

حالة البطارية وحالتها

تلعب حالة تيار البطارية دورًا حاسمًا في تنظيم سرعة الشحن، خاصةً أثناء جلسة الشحن السريع للتيار المستمر.

نافذة الشحن السريع 20-80%

تستقبل بطارية السيارة الكهربائية الطاقة بشكل أسرع عندما تكون في حالة شحن أقل. تتباطأ السرعة بشكل ملحوظ عند امتلائها.

يقلل نظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة (BMS) عن قصد من معدل الشحن مع اقتراب البطارية من الامتلاء، عادةً بعد 80%. هذا التباطؤ هو إجراء وقائي بالغ الأهمية لـ منع تراكم الحرارة والحفاظ على سلامة البطارية على المدى الطويل.

كيف تؤثر درجة الحرارة على السرعة

تعمل البطاريات بشكل أفضل في الطقس المعتدل. ستقلل درجات الحرارة الشديدة، سواء الساخنة أو الباردة، من سرعة شحن السيارات الكهربائية.

• بارد: في درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية, تتباطأ التفاعلات الكيميائية داخل البطارية، مما يزيد من المقاومة الداخلية وإطالة أوقات الشحن.
• ساخن: في درجات الحرارة التي تزيد عن 30 درجة مئوية، سيحد نظام إدارة المباني من سرعة الشحن لمنع ارتفاع درجة حرارة البطارية وتدهورها.

دور التكييف المسبق للبطارية

تتميز العديد من السيارات الكهربائية الحديثة بخاصية التكييف المسبق للبطارية. عندما يتوجه السائق إلى شاحن سريع يعمل بالتيار المستمر، يمكن للسيارة أن تقوم تلقائياً بتسخين أو تبريد بطاريتها إلى درجة الحرارة المثلى. تضمن هذه الوظيفة وصول السيارة جاهزة لقبول أعلى معدل شحن ممكن، وهي عملية مدعومة بأجهزة قوية من مزودي حلول شحن السيارات الكهربائية المتقدمة تقنياً مثل TPSON.

إن فهم كيفية عمل عملية شحن السيارات الكهربائية يعود إلى مفهوم أساسي. تقوم العملية بتحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة تيار مستمر لبطارية السيارة. إن سرعة هذا التحويل وموقعه يحددان التجربة. يحدث الشحن البطيء للتيار المتردد (المستويان 1 و2) داخل السيارة، بينما يحدث الشحن السريع للتيار المستمر السريع (المستوى 3) في المحطة. يمكن للسائق الذي يعرف مستويات الشحن وأنواع الموصلات والعوامل المؤثرة في السرعة أن يختار بثقة أفضل خيار شحن سريع لأي رحلة.

الأسئلة الشائعة

هل يمكن للسائق استخدام أي شاحن عام؟

لا، يعتمد التوافق على منفذ شحن السيارة وموصل المحطة. تستخدم معظم السيارات الكهربائية من غير طراز تسلا J1772 للشحن بالتيار المتردد، وموصل CCS للشحن السريع بالتيار المستمر. قد تكون المحولات ضرورية مع اعتماد الصناعة لمعيار NACS.

هل من السيء الشحن السريع طوال الوقت؟

يمكن أن يؤدي الشحن السريع المتكرر للتيار المستمر إلى تسريع تدهور البطارية بمرور الوقت. يجب أن يعطي السائق الأولوية لشحن التيار المتردد البطيء للاحتياجات اليومية. يجب أن يحتفظ بالشحن السريع للتيار المستمر للرحلات الطويلة للحفاظ على سلامة البطارية على المدى الطويل.

ما هي تكلفة شحن السيارة الكهربائية؟

تختلف التكلفة بشكل كبير. فالشحن المنزلي هو الخيار الأكثر اقتصاداً، استناداً إلى أسعار الكهرباء السكنية. أما الشحن في الأماكن العامة فتكلفته أعلى، ويمكن أن تتم محاسبته بالكيلوواط/ساعة (kWh) أو بالدقيقة، اعتماداً على نموذج تسعير مشغل الشبكة.

هل يمكن شحن السيارة الكهربائية في المطر؟

نعم، إن شحن السيارة الكهربائية تحت المطر آمن تماماً. 🌧️ السيارات الكهربائية ومحطات الشحن مصممة بآليات أمان ومقاومة للعوامل الجوية على نطاق واسع. تمنع هذه الأنظمة حدوث قصور كهربائي وتضمن التوصيل الآمن، حتى في الظروف الماطرة.

ما هي رسوم الخمول؟

رسوم الخمول هي غرامة عن كل دقيقة تفرضها بعض الشبكات العامة. تُفرض هذه الرسوم عندما تظل السيارة موصولة بالشاحن بعد انتهاء جلسة الشحن. وهي تشجع السائقين على تحريك سياراتهم، مما يؤدي إلى إفساح المجال للآخرين في المحطة.

لماذا يتباطأ الشحن بالقرب من 100%؟

يقلل نظام إدارة البطارية (BMS) في السيارة (BMS) عن قصد من سرعة الشحن مع اقتراب البطارية من الامتلاء. يمنع هذا الإجراء الوقائي ارتفاع درجة الحرارة والإجهاد الكيميائي. وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة البطارية وعمرها الافتراضي.

ما هو الشحن ثنائي الاتجاه؟

يسمح الشحن ثنائي الاتجاه، أو الشحن من السيارة إلى الشبكة (V2G)، للسيارة الكهربائية بإرسال الطاقة إلى المنزل أو الشبكة الكهربائية. تعمل السيارة كبطارية متنقلة. يقوم مزودو حلول شحن السيارات الكهربائية المتقدمة تقنياً مثل TPSON بتطوير أجهزة لدعم هذه الإمكانية الناشئة.