واجهات شحن المركبات الكهربائية: المعايير العالمية الرئيسية

مع التطور السريع للسيارات الكهربائية اليوم ، محطات الشحن، كمرفق دعم مهم ، أصبح أيضًا شائعًا بشكل متزايد. ومع ذلك ، هل تعلم أن هناك أنواعًا عديدة من محطات الشحن، خاصة عندما يتعلق الأمر بشحن الموصلات ، والتي توجد في معايير مختلفة ؟ اليوم ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على معايير واجهة الشحن المعقدة هذه لفهمها بشكل أفضل وجعل الشحن أسهل عند استخدام السيارات الكهربائية.

أولاً ، يجب أن نفهم أن موصلات الشحن تنقسم بشكل أساسي إلى موصلات DC وموصلات AC.

عادة ما تستخدم موصلات التيار المستمر للشحن السريع. يمكن أن توفر طاقة عالية وعالية التيار ، ومجهزة بشكل عام في محطات الشحن السريع للسيارات الكهربائية. يمكن لهذا النوع من الشحن توفير كمية كبيرة من الكهرباء للمركبة في وقت قصير ، مما يجعلها مناسبة جدًا لمحطات الشحن السريع التي تم إنشاؤها في الأماكن العامة مثل مراكز التسوق ومحطات الوقود.

من ناحية أخرى ، تستخدم موصلات التيار المتردد في الغالب لمحطات الشحن المنزلية أو أجهزة الشحن المحمولة. سرعة الشحن الخاصة بها أبطأ نسبيًا ، وهي مناسبة لأوقات وقوف السيارات الطويلة مثل الشحن طوال الليل.

عندما نتعمق في موصلات الشحن ، نجد أن لها "لغاتها" و "قواعدها" الخاصة بها في بلدان ومناطق مختلفة ؛ هذه هي معايير واجهة الشحن. لا تؤثر هذه المعايير على شكل ووظيفة موصلات الشحن فحسب ، بل تحدد أيضًا ما إذا كان يمكن شحن السيارة الكهربائية بسلاسة في مناطق مختلفة. إذن ، ما هي معايير واجهة الشحن العالمية الرئيسية ، وما هي ميزاتها ؟ دعونا نلقي نظرة فاحصة.

النوع 1 هو معيار واجهة الشحن المستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة وفي البلدان المرتبطة به ارتباطًا وثيقًا ، مثل اليابان وكوريا الجنوبية. وهي تشمل محطات شحن التيار المتردد وأجهزة الشحن المحمولة وتوفر بشكل أساسي مستويين من الجهد: 120 فولت (المستوى 1) و 240 فولت (المستوى 2). تصميم هذه الواجهة بسيط نسبيًا وسهل التحديد والاستخدام ، لكن قوة الشحن منخفضة نسبيًا ومناسبة للمنازل أو الأماكن التجارية الصغيرة.

النوع 2 هو المعيار للسيارات الكهربائية في أوروبا ، بجهد مقنن يبلغ حوالي 230 فولت. في المظهر ، تشبه واجهة Type 2 إلى حد ما المعيار الوطني الصيني ، لكن من السهل تمييزها. الواجهة القياسية الأوروبية غائرة (تصميم ذكر) ، مع تجويف الجزء الأسود ، في حين أن المعيار الصيني هو عكس ذلك. يستخدم هذا النوع من الواجهات على نطاق واسع في أوروبا ، وهو مصمم لاستيعاب طرازات المركبات المختلفة واحتياجات الشحن. إنه يوفر طاقة شحن أعلى نسبيًا ومناسب لكل من محطات الشحن العامة وأجهزة الشحن المنزلية في أوروبا.

منذ 1 يناير 2016 ، طلبت الصين أن تتوافق جميع السيارات الكهربائية المنتجة محليًا مع المعيار الوطني GB / T 20234. تضمن هذه اللائحة أن جميع المركبات المنتجة بعد عام 2016 متوافقة من حيث منافذ الشحن حيث تم توحيد المعيار. الجهد المقنن لشاحن GB / T AC هو بشكل عام 220 فولت ، وهو ما يتوافق مع الجهد المحلي. يأخذ تصميمه في الاعتبار الكامل الظروف الفعلية لشبكة الطاقة واحتياجات المستخدم ، مما يضمن سلامة الشحن مع تحسين الكفاءة.

كان لدى تسلا في البداية واجهة شحن قياسية خاصة بها ، ولكن بسبب ضغط السوق ، بدأت تسلا في تعديل معاييرها لجعل سياراتها أكثر توافقًا مع السوق. على سبيل المثال ، يجب أن تكون Teslas الصينية الصنع مزودة بمنفذ شحن GB / T. تتميز واجهة شحن Tesla بتصميم فريد وكانت في البداية "حصرية لـ Tesla" ، ولكن مع افتتاح السوق ، اكتسب معيارها قبولًا تدريجيًا من قبل شركات صناعة السيارات الأخرى.

موصل الشحن DC في اليابان هو CHAdeMO ، وهو تصميم فريد يستخدم بشكل أساسي في بعض طرازات السيارات الكهربائية من ميتسوبيشي ونيسان. الاسم الكامل CHArge de MOve يعني "الشحن أثناء تناول كوب من الشاي". تم تصميم هذا التصميم لتلبية الحاجة إلى الشحن السريع. يدعم إصدار CHAdeMO 1.0 شحن تيار مستمر يصل إلى 500 فولت / 125 أمبير (62.5 كيلو واط) ، بينما يدعم الإصدار 2.0 ، الذي تم إطلاقه في عام 2018 ، ما يصل إلى 400 كيلو واط. بالإضافة إلى ذلك ، طورت جمعية CHAdeMO ومجلس الكهرباء الصيني (CEC) بشكل مشترك الجيل التالي من معيار الشحن CHAdeMO 3.0 ، مستهدفًا إنتاج طاقة يبلغ حوالي 900 كيلو واط (600 أمبير × 1.5 كيلو فولت).

يعد وضع واجهة الشحن في أمريكا الشمالية معقدًا نسبيًا ، بما في ذلك بشكل أساسي SAE J1772 و CCS (نظام الشحن المشترك) و NACS (معيار الشحن في أمريكا الشمالية) الذي تروج له Tesla.

يستخدم معيار SAE J1772 ، الذي تم إصداره لأول مرة في عام 1996 ، بشكل أساسي في الشحن البطيء للتيار المتردد ويعتمد تصميمًا ميكانيكيًا أحادي الطور من خمسة أسنان. تعتمد واجهة CCS على SAE J1772 عن طريق إضافة دبابيس نقل طاقة التيار المستمر ، ومشاركة محطات الشحن والتحكم والتأريض. تم افتتاح واجهة NACS ، التي استخدمت لأول مرة في سيارات Tesla في عام 2012 ، رسميًا بواسطة Tesla في عام 2022 للسماح لشركات صناعة السيارات الأخرى باستخدامها. واجهة NACS مدمجة ومبسطة ، وتدعم 500 فولت و 1000 فولت بقوة شحن فائقة تصل إلى 1000 كيلو واط ، ومن المتوقع أن تصبح معيار الشحن الرئيسي في أمريكا الشمالية في المستقبل.

تتوافق موصلات الشحن DC بشكل عام مع موصلات التيار المتردد ، حيث يكون لكل منطقة معاييرها الخاصة. على سبيل المثال ، النوع 1 (الأمريكي) يتوافق مع CCS1 ، والنوع 2 (الأوروبي) يتوافق مع CCS2. يعتمد معيار الشحن DC في الصين تصميمًا "ذو تسعة أسنان" ، مع الجهد المقنن بشكل عام فوق 400 فولت والتيار الذي يصل إلى عدة مئات من الأمبير. يمكن أن تصل قوة الشحن إلى 250 كيلو واط ، مما يسمح للسيارة بتجديد نصف بطاريتها في عشرات الدقائق فقط. تعتبر طريقة الشحن عالية الطاقة هذه مثالية لمحطات الشحن السريع العامة الموجودة في أماكن مثل مراكز التسوق أو محطات الوقود.

بغض النظر عن نوع موصل الشحن ، فإن الأداء والسلامة هما أهم اهتمامات المستخدمين. بعد كل شيء ، الشحن السريع والشحن الآمن أمران حاسمان بنفس القدر. إذن ، ما هي خصائص واجهات الشحن من حيث الأداء والسلامة ، وكيف تضمن سلامة المستخدم وكفاءته أثناء الشحن ؟ دعونا نستكشف المزيد.

عادةً ما يكون لشحن التيار المستمر الفولتية المقدرة 750V أو 1000V ، والتيارات المقدرة 80A أو 125A أو 200A أو 250A ، مع طاقة شحن تصل إلى 250kW. يمكن أن يوفر وضع الشحن عالي الطاقة هذا كمية كبيرة من الكهرباء للسيارات الكهربائية في وقت قصير ، مما يحسن الراحة بشكل كبير. على سبيل المثال ، يكون الجهد المقنن لمنفذ الشحن GB / T DC أعلى بشكل عام من 400 فولت ، حيث يصل التيار إلى عدة مئات من الأمبير ، مما يسمح بشحن نصف بطارية في غضون عشرات الدقائق. تدعم واجهة NACS 500 فولت و 1000 فولت ، مع قدرة شحن تصل إلى 1000 كيلو واط ، مما قد يتيح سرعات شحن أسرع في المستقبل.

أثناء الشحن السريع ، يكون جهد الخرج لمحطة الشحن عادة أعلى من 300 فولت. لضمان السلامة ، تخضع السيارة ومحطة الشحن لعملية اتصال وتحقق قبل بدء الشحن. تتضمن هذه العملية عدة خطوات:

تأكيد الاتصال: عند توصيل موصل الشحن ، تؤكد دبابيس CC1 و CC2 في السيارة ما إذا كان الموصل والمنفذ مشتركين بشكل صحيح. CC1 هو خط تأكيد محطة الشحن ، و CC2 هو خط تأكيد السيارة. فقط عندما يؤكد كلاهما الاتصال المناسب ، تستمر العملية.

تنبيه السيارة: تنتج محطة الشحن جهدًا إضافيًا بجهد 12 فولت من خلال منافذ A + و A- لإيقاظ VCU (وحدة التحكم في السيارة) ، مما يشير إلى أن الشحن على وشك البدء.

مطابقة البيانات: بمجرد الاستيقاظ ، تتواصل السيارة عبر دبابيس S + و S-. ترسل محطة الشحن معلومات التعريف إلى BMS (نظام إدارة البطارية) و VCU في السيارة ، بما في ذلك تفاصيل مثل نوع البطارية والجهد المطلوب والمدى الحالي ، مما يضمن مطابقة الإخراج لمتطلبات السيارة.

بدء الشحن: بعد التحقق ، يتم إغلاق مرحل الشحن السريع داخل نظام التحكم ، مما يسمح للتيار بالتدفق عبر طرفي DC + و DC إلى حزمة البطارية ، ويبدأ الشحن السريع.

المراقبة في الوقت الحقيقي: أثناء الشحن ، تقوم دبابيس S + و S باستمرار بمراقبة حالة الشحن والبيانات. عندما تصل البطارية إلى حوالي 80 ٪ ، تتلقى المحطة أمرًا لتقليل التيار ، وتتصدر الشحن ببطء. عندما تكون البطارية ممتلئة ، يتوقف الشحن تلقائيًا ، لإكمال العملية.

في الوقت الحاضر ، تختلف معايير واجهة شحن السيارات الكهربائية العالمية حسب المنطقة. تستخدم الصين GB / T 20234.2-2015 و GB / T 20234.3-2015 ، ويعتمد الاتحاد الأوروبي IEC 62196 و CCS2 ، وتستخدم اليابان SAE J1772 و CHAdeMO ، بينما تستخدم أمريكا الشمالية SAE J1772 و CCS1 و NACS.

على الرغم من أن هذا التنوع يلبي الاحتياجات الإقليمية ، إلا أنه يجلب الإزعاج أيضًا. على سبيل المثال ، قد يتطلب طراز السيارة نفسه واجهات شحن مختلفة في أسواق مختلفة.

في المستقبل ، مع نمو سوق السيارات الكهربائية وتطور التكنولوجيا ، من المتوقع أن تصبح معايير الشحن أكثر توحيدًا. يمثل قرار Tesla بفتح معيار NACS الخاص بها للمصنعين الآخرين خطوة مهمة نحو التنسيق. علاوة على ذلك ، تعمل الحكومات والمنظمات في جميع أنحاء العالم بنشاط على تعزيز الاعتراف المتبادل والتوافق مع المعايير لتحسين الراحة واستخدام البنية التحتية.

معايير واجهة الشحن للسيارات الكهربائية معقدة وضرورية. يساعد فهمها المستخدمين على تشغيل سياراتهم بشكل أفضل واكتساب رؤى أوضح في سوق السيارات الكهربائية العالمية. على الرغم من أنه لا تزال هناك اختلافات بين المعايير العالمية ، فمن المرجح أن يؤدي التقدم التكنولوجي والطلب في السوق إلى نظام أكثر توحيدًا وكفاءة في المستقبل.

باختصار ، سواء كانت DC أو AC ، وطنية أو إقليمية ، كل معيار له ميزاته ومزاياه الخاصة. عند اختيار معدات الشحن ، يجب على المستخدمين مراعاة احتياجاتهم وسيناريوهاتهم الفعلية. في الوقت نفسه ، نتطلع إلى المزيد من الابتكارات التكنولوجية والمعايير الموحدة التي ستجعل شحن السيارة الكهربائية أبسط وأسرع وأكثر أمانًا.