من الواضح أن السيارات الكهربائية تُمثل توجهًا جديدًا في صناعة السيارات العاملة بالطاقة الجديدة. ولأن مشاكل البطاريات لا يمكن حلها بسرعة، فقد أصبحت مرافق الشحن مُجهزة على نطاق واسع لتلبية احتياجات مالك السيارة من الشحن. ويواجه موصل الشحن، باعتباره أحد المكونات الأساسية لمحطات الشحن، تضاربًا حادًا في المعايير، ويختلف من دولة لأخرى. وفي هذا السياق، نستعرض معايير الموصلات حول العالم.
كومبو
يتيح لك هذا المقبس الشحن ببطء وسرعة، وهو المقبس الأكثر استخدامًا في أوروبا، بما في ذلك Audi وBMW وChrysler وDaimler وFord وGM وPorsche وVolkswagen المجهزة بواجهة شحن SAE (جمعية مهندسي السيارات).
في 2ndفي أكتوبر 2012، أصبح إصدار SAE J1772، الذي صوّت عليه الأعضاء المعنيون في لجنة SAE، هو المعيار الرسمي الوحيد لشحن التيار المستمر في العالم. واستنادًا إلى الإصدار المُعدّل من J1772، يُعدّ موصل Combo المعيار الأساسي لشحن التيار المستمر السريع.
حددت النسخة السابقة (التي صيغت عام ٢٠١٠) من هذه المواصفة مواصفات موصل J1772 المستخدم لشحن التيار المتردد. وقد استُخدم هذا الموصل على نطاق واسع، وهو متوافق مع سيارات نيسان ليف، وشيفروليه فولت، وميتسوبيشي آي-مي إي في. أما النسخة الجديدة، فبالإضافة إلى احتوائها على جميع الوظائف السابقة، وبوجود دبوسين إضافيين، مخصصين خصيصًا للشحن السريع بالتيار المستمر، لا تتوافق مع السيارات الكهربائية القديمة المنتجة حاليًا.
الميزة: أكبر فائدة لموصل Combo هي أن شركة صناعة السيارات تحتاج فقط إلى تركيب مقبس واحد قادر على كل من التيار المستمر والتيار المتردد، والشحن بسرعتين مختلفتين.
العيوب: يتطلب وضع الشحن السريع من محطة الشحن توفير ما يصل إلى 500 فولت و200 أمبير.
تسلا
لدى تسلا معيار شحن خاص بها، يزعم أنه قادر على شحن أكثر من 300 كيلومتر في 30 دقيقة. لذلك، تصل السعة القصوى لمقبس الشحن إلى 120 كيلوواط، ويبلغ أقصى تيار 80 أمبير.
تمتلك تسلا حاليًا 908 محطات شحن فائق في الولايات المتحدة. وللدخول إلى السوق الصينية، تمتلك 7 محطات شحن فائق في شنغهاي (3)، وبكين (2)، وهانغتشو (1)، وشنتشن (1). علاوة على ذلك، ولتكامل أفضل مع المناطق، تخطط تسلا للتخلي عن سيطرتها على معايير الشحن الخاصة بها واعتماد المعايير المحلية، وهو ما تفعله بالفعل في الصين.
الميزة: تكنولوجيا متقدمة مع كفاءة شحن عالية.
السلبيات: خلافا لمعايير كل بلد، من الصعب زيادة المبيعات دون التنازل؛ إذا تم التنازل، فسوف تنخفض كفاءة الشحن. إنهم في مأزق.
نظام الشحن المشترك (CCS)
أطلقت فورد، وجنرال موتورز، وكرايسلر، وأودي، وبي إم دبليو، ومرسيدس-بنز، وفولكس فاجن، وبورشه "نظام الشحن المشترك" عام ٢٠١٢، سعيًا لتغيير المعايير المُربكة لمنافذ الشحن. يُعرف "نظام الشحن المشترك" اختصارًا بـ CCS.
قامت CCS بتوحيد جميع واجهات الشحن الحالية، وبهذه الطريقة، يمكنها شحن تيار متردد أحادي الطور، وشحن تيار متردد سريع ثلاثي الطور، وشحن تيار مستمر للاستخدام السكني، وشحن تيار مستمر فائق السرعة بواجهة واحدة.
بالإضافة إلى جمعية مهندسي السيارات (SAE)، اعتمدت رابطة مصنعي السيارات الأوروبية (ACEA) نظام CCS كواجهة شحن تيار مستمر/تيار متردد. ويُستخدم هذا النظام في جميع السيارات الكهربائية في أوروبا منذ عام ٢٠١٧. ومنذ توحيد ألمانيا والصين لمعايير السيارات الكهربائية، انضمت الصين إلى هذا النظام أيضًا، مما أتاح فرصًا غير مسبوقة للسيارات الكهربائية الصينية. تنتمي سيارات ZINORO 1E، وAudi A3e-tron، وBAIC E150EV، وBMW i3، وDENZA، وVolkswagen E-UP، وChangan EADO، وSMART إلى معيار "CCS".
الميزة: ثلاث شركات صناعة سيارات ألمانية: بي إم دبليو، ودايملر، وفولكس فاجن - سوف تزيد استثماراتها في السيارات الكهربائية الصينية، ومعايير احتجاز الكربون وتخزينه قد تكون أكثر فائدة للصين.
العيوب: مبيعات السيارات الكهربائية التي تدعم معيار CCS صغيرة أو وصلت للتو إلى السوق.
تشاديمو
CHAdeMO هو اختصار لـ CHArge de Move، وهو المقبس الذي تدعمه نيسان وميتسوبيشي. ChAdeMO، المترجمة من اليابانية، تعني "وقت شحن قصير جدًا". يوفر هذا المقبس للشحن السريع بالتيار المستمر سعة شحن قصوى تبلغ 50 كيلوواط.
تتضمن المركبات الكهربائية التي تدعم معيار الشحن هذا: Nissan Leaf وMitsubishi Outlander PEV وCitroen C-ZERO وPeugeot Ion وCitroen Berlingo وPeugeot Partner وMitsubishi i-MiEV وMitsubishi MINICAB-MiEV وشاحنة Mitsubishi MINICAB-MiEV وHonda FIT EV وMazda DEMIOEV وSubaru Stella PEV وNissan Eev200 وما إلى ذلك. لاحظ أن كل من Nissan Leaf وMitsubishi i-MiEV لديهما مقبسان مختلفان للشحن، أحدهما J1772 وهو موصل كومبو في الجزء الأول، والآخر هو CHAdeMO.
طريقة شحن CHAdeMO موضحة في الصورة أدناه، حيث يتم التحكم في التيار عبر إشارة CAN. أي أنه أثناء مراقبة حالة البطارية، يحسب الشاحن التيار الذي يحتاجه فورًا، ويرسل إشعارات إلى الشاحن عبر CAN. يتلقى الشاحن إشارة التيار من السيارة فورًا، ويوفر تيار الشحن وفقًا لذلك.
من خلال نظام إدارة البطارية، تتم مراقبة حالة البطارية والتحكم في التيار بشكل فوري، مما يُحقق الوظائف المطلوبة للشحن السريع والآمن على أكمل وجه، ويضمن عدم تأثر عملية الشحن بتعدد استخدامات البطارية. يوجد 1154 محطة شحن قيد الاستخدام في اليابان، مُثبتة وفقًا لـ CHAdeMO. كما تُستخدم محطات شحن CHAdeMO على نطاق واسع في الولايات المتحدة، حيث يوجد 1344 محطة شحن سريع للتيار المتردد، وفقًا لأحدث بيانات وزارة الطاقة الأمريكية.
الميزة: بالإضافة إلى خطوط التحكم في البيانات، يعتمد CHAdeMO ناقل CAN كواجهة اتصال. بفضل قدرته الفائقة على مقاومة الضوضاء واكتشاف الأخطاء، يتميز باستقرار الاتصال وموثوقيته العالية. وقد حظي سجله الجيد في سلامة الشحن بتقدير الصناعة.
العيوب: التصميم الأولي لقوة الإخراج هو 100 كيلو وات، قابس الشحن ثقيل جدًا، والطاقة في جانب السيارة هي 50 كيلو وات فقط.
GB/T20234
أصدرت الصين المواصفة القياسية "المقابس والمقابس الكهربائية وموصلات المركبات ومنافذ المركبات للشحن الكهربائي - المتطلبات العامة" في عام 2006 (GB/T20234-2006). تحدد هذه المواصفة القياسية طرق توصيل تيار الشحن المتردد 16 أمبير، 32 أمبير، 250 أمبير، وتيار الشحن المستمر 400 أمبير. تعتمد هذه المواصفة بشكل أساسي على معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) لعام 2003. إلا أن هذه المواصفة لا تحدد عدد دبابيس التوصيل، والحجم المادي، وواجهة الشحن.
في عام 2011، أصدرت الصين معيارًا موصى به GB/T20234-2011، واستبدلت بعض محتويات GB/T20234-2006، وتنص على أن الجهد المقدر للتيار المتردد لا يجب أن يتجاوز 690 فولت، والتردد 50 هرتز، والتيار المقدر لا يجب أن يتجاوز 250 أمبير؛ يجب ألا يتجاوز الجهد المستمر المقدر 1000 فولت والتيار المقدر لا يجب أن يتجاوز 400 أمبير.
الميزة: بالمقارنة مع إصدار 2006 GB/T، فقد تمت معايرة المزيد من التفاصيل لمعلمات واجهة الشحن.
العيب: المعيار ما زال غير شامل. إنه معيار مُوصى به، وليس إلزاميًا.
نظام شحن "تشاوجي" من الجيل الجديد
في عام 2020، أطلق مجلس الطاقة الكهربائية الصيني واتفاقية CHAdeMO بشكل مشترك أبحاث مسار تطوير التصنيع "Chaoji"، وأصدرا على التوالي الكتاب الأبيض حول تقنية الشحن الموصل "Chaoji" للسيارات الكهربائية ومعيار CHAdeMO 3.0.
يتوافق نظام شحن "تشاوجي" مع كل من المركبات الكهربائية القديمة والحديثة. طُوّر نظام جديد لدائرة التحكم والتوجيه، وأُضيفت إليه إشارة العقدة الصلبة. عند حدوث عطل، يُمكن استخدام السيمافور لإبلاغ الطرف الآخر بسرعة، مما يضمن سلامة الشحن. أُنشئ نموذج أمان للنظام بأكمله، وحُسِّن أداء مراقبة العزل، وحُدِّدت سلسلة من مشكلات السلامة، مثل I2T، وسعة Y، واختيار موصل PE، وأقصى سعة للدائرة القصيرة، وانقطاع سلك PE. في الوقت نفسه، أُعيد تقييم وتصميم نظام الإدارة الحرارية، واقترح طريقة اختبار لموصل الشحن.
تستخدم واجهة الشحن "Chaoji" تصميمًا نهائيًا بسبعة أطراف، بجهد يصل إلى 1000 (1500) فولت وتيار أقصى يبلغ 600 أمبير. صُممت واجهة الشحن "Chaoji" لتقليل الحجم الكلي، وتحسين تفاوت الملاءمة، وتقليل حجم طرف الطاقة، بما يتوافق مع معايير السلامة IPXXB. في الوقت نفسه، يُعزز تصميم دليل الإدخال المادي عمق إدخال الطرف الأمامي للمقبس، بما يتماشى مع متطلبات بيئة العمل.
نظام شحن "Chaoji" ليس مجرد واجهة شحن عالية الطاقة، بل هو مجموعة من حلول الشحن المستمر المنهجية للسيارات الكهربائية، بما في ذلك دائرة التحكم والتوجيه، وبروتوكول الاتصال، وتصميم وتوافق أجهزة التوصيل، وسلامة نظام الشحن، والإدارة الحرارية في ظل ظروف الطاقة العالية، إلخ. نظام شحن "Chaoji" هو مشروع موحد للعالم، بحيث يمكن تطبيق نفس السيارة الكهربائية في بلدان مختلفة على نظام الشحن في البلدان المقابلة.
خاتمة
في الوقت الحاضر، وبسبب اختلاف ماركات السيارات الكهربائية، تختلف معايير معدات الشحن المُطبقة، ولا يُمكن لنوع واحد من موصلات الشحن أن يُلبي جميع الطرازات. إضافةً إلى ذلك، لا تزال تكنولوجيا مركبات الطاقة الجديدة في طور النضج. ولا تزال محطات الشحن وأنظمة توصيل الشحن في العديد من شركات تصنيع السيارات تُواجه مشاكل مثل عدم استقرار تصميم المنتجات، ومخاطر السلامة، والشحن غير الطبيعي، وعدم توافق السيارة والمحطات، ونقص معايير الاختبار، وغيرها من المشاكل في التطبيق العملي، والشيخوخة البيئية.
في الوقت الحاضر، أدرك صانعو السيارات حول العالم تدريجيًا أن "المعيار" هو العامل الرئيسي لتطوير المركبات الكهربائية. في السنوات الأخيرة، تحولت معايير الشحن العالمية تدريجيًا من "التنويع" إلى "المركزية". ومع ذلك، لتحقيق معايير شحن موحدة حقًا، بالإضافة إلى معايير الواجهة، هناك حاجة أيضًا إلى معايير اتصال حالية. تتعلق الأولى بملاءمة الوصلة من عدمها، بينما تؤثر الثانية على إمكانية توصيل القابس بالطاقة عند إدخاله. لا يزال الطريق طويلًا قبل توحيد معايير شحن المركبات الكهربائية بالكامل، ويتعين على شركات صناعة السيارات والحكومات بذل المزيد من الجهود لتوسيع نطاق مواقفها لضمان عمر أطول لهذه المركبات. ومن المتوقع أن تلعب الصين، بصفتها رائدة في الترويج لمعيار تقنية الشحن الموصل "تشاوجي" للسيارات الكهربائية، دورًا أكبر في المستقبل.