تتزايد مبيعات السيارات الكهربائية عاماً بعد عام، كما توقعنا، على الرغم من أنها لا تزال بعيدة عن تحقيق الأهداف المناخية. ولكن لا يزال بإمكاننا أن نؤمن بتفاؤل بهذه البيانات - بحلول عام 2030، من المتوقع أن يتجاوز عدد المركبات الكهربائية في جميع أنحاء العالم 125 مليونًا. ووجد التقرير أنه من بين الشركات التي شملها الاستطلاع على مستوى العالم والتي لم تفكر بعد في استخدام المركبات الكهربائية بالبطارية، أشار 33% منها إلى عدد نقاط الشحن العامة كعائق رئيسي أمام تحقيق هذا الهدف. يعد شحن السيارات الكهربائية دائمًا مصدر قلق كبير.
تطور شحن السيارات الكهربائية من كونه غير فعال للغايةأجهزة الشحن من المستوى الأول إلىشواحن المستوى 2أصبحت الآن شائعة في المساكن، مما يمنحنا المزيد من الحرية والثقة عند القيادة. بدأ الناس لديهم توقعات أعلى لشحن السيارات الكهربائية - تيار أعلى، وطاقة أكبر، وشحن أسرع وأكثر استقرارًا. في هذه المقالة، سنستكشف معًا تطور وتطور الشحن السريع للمركبات الكهربائية.
أين الحدود؟
بادئ ذي بدء، علينا أن نفهم حقيقة أن تحقيق الشحن السريع لا يعتمد فقط على الشاحن. يجب أن يؤخذ التصميم الهندسي للمركبة نفسها بعين الاعتبار، كما أن سعة بطارية الطاقة وكثافة الطاقة لها نفس القدر من الأهمية. لذلك، تخضع تكنولوجيا الشحن أيضًا لتطور تكنولوجيا البطاريات، بما في ذلك تقنية موازنة حزمة البطارية، ومشكلة اختراق توهين الطلاء الكهربائي لبطاريات الليثيوم الناتج عن الشحن السريع. قد يتطلب ذلك تقدمًا مبتكرًا في نظام إمداد الطاقة بالكامل للسيارات الكهربائية، وتصميم حزمة البطارية، وخلايا البطارية، وحتى المواد الجزيئية للبطارية.
ثانيًا، يحتاج نظام BMS للسيارة ونظام شحن الشاحن إلى التعاون من أجل المراقبة والتحكم المستمر في درجة حرارة البطارية والشاحن، وجهد الشحن، والتيار، وSOC للسيارة. تأكد من إمكانية إدخال التيار العالي إلى بطارية الطاقة بأمان وثبات وكفاءة حتى يتمكن الجهاز من العمل بأمان وموثوقية دون فقدان مفرط للحرارة.
ويمكن ملاحظة أن تطوير الشحن السريع لا يتطلب تطوير البنية التحتية للشحن فحسب، بل يتطلب أيضًا تحقيق اختراقات مبتكرة في تكنولوجيا البطاريات ودعم تكنولوجيا نقل وتوزيع شبكة الطاقة. كما أنه يشكل تحديًا كبيرًا لتكنولوجيا تبديد الحرارة.
المزيد من القوة، المزيد من التيار:شبكة شحن سريعة كبيرة بتيار مستمر
يستخدم الشحن السريع العام بالتيار المستمر اليوم الجهد العالي والتيار العالي، وتعمل الأسواق الأوروبية والأمريكية على تسريع نشر شبكات الشحن بقدرة 350 كيلو وات. هذه فرصة كبيرة وتحدي كبير لمصنعي معدات الشحن حول العالم. يتطلب أن تكون معدات الشحن قادرة على تبديد الحرارة أثناء نقل الطاقة والتأكد من أن كومة الشحن يمكن أن تعمل بأمان وموثوقية. كما نعلم جميعًا، هناك علاقة أسية إيجابية بين انتقال التيار وتوليد الحرارة، لذلك يعد هذا اختبارًا رائعًا للاحتياطيات الفنية للشركة المصنعة وقدراتها على الابتكار.
تحتاج شبكة الشحن السريع DC إلى توفير آليات متعددة لحماية السلامة، والتي يمكنها إدارة بطاريات السيارة وأجهزة الشحن بذكاء أثناء عملية الشحن لضمان سلامة البطارية والمعدات.
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لسيناريو استخدام أجهزة الشحن العامة، يجب أن تكون قوابس الشحن مقاومة للماء والغبار ومقاومة للطقس بشكل كبير.
باعتبارها شركة تصنيع دولية لمعدات الشحن تتمتع بأكثر من 16 عامًا من الخبرة في مجال البحث والتطوير والإنتاج، تستكشف Workersbee اتجاهات التطوير والاختراقات التكنولوجية لتكنولوجيا شحن المركبات الكهربائية مع شركاء رائدين في الصناعة لسنوات عديدة. لقد مكنتنا خبرتنا الإنتاجية الغنية وقوة البحث والتطوير القوية من إطلاق جيل جديد من مقابس الشحن ذات التبريد السائل CCS2 هذا العام.
إنها تعتمد تصميم هيكل متكامل، ووسط التبريد السائل يمكن أن يكون تبريد الزيت أو تبريد الماء. تعمل المضخة الإلكترونية على دفع سائل التبريد للتدفق في قابس الشحن وإزالة الحرارة الناتجة عن التأثير الحراري للتيار بحيث يمكن للكابلات الصغيرة ذات المقطع العرضي حمل تيارات كبيرة والتحكم بشكل فعال في ارتفاع درجة الحرارة. منذ إطلاق المنتج، كانت ردود الفعل في السوق ممتازة وقد تم الإشادة بها بالإجماع من قبل الشركات المصنعة لمعدات الشحن المعروفة. كما أننا لا نزال نجمع تعليقات العملاء بنشاط، ونعمل باستمرار على تحسين أداء المنتج، ونسعى جاهدين لضخ المزيد من الحيوية في السوق.
في الوقت الحاضر، تتمتع شواحن Tesla الفائقة بالسيطرة المطلقة على شبكة الشحن السريع DC في سوق شحن السيارات الكهربائية. يقتصر الجيل الجديد من شواحن V4 الفائقة حاليًا على 250 كيلووات، لكنه سيظهر سرعات أعلى مع زيادة الطاقة إلى 350 كيلووات، وهو قادر على إضافة 115 ميلاً في خمس دقائق فقط.
تظهر بيانات التقرير التي نشرتها إدارات النقل في العديد من البلدان أن انبعاثات الغازات الدفيئة من قطاع النقل تمثل حوالي ربع إجمالي انبعاثات الغازات الدفيئة في البلاد. ولا يشمل ذلك سيارات الركاب الخفيفة فحسب، بل يشمل أيضًا الشاحنات الثقيلة. تعد إزالة الكربون من صناعة النقل بالشاحنات أكثر أهمية وتحديًا لتحسين المناخ. ولشحن الشاحنات الكهربائية الثقيلة، اقترحت الصناعة نظام شحن بمستوى ميغاوات. أعلنت شركة Kemppower عن إطلاق معدات شحن DC فائقة السرعة تصل إلى 1.2 ميجاوات وتخطط لوضعها موضع الاستخدام في المملكة المتحدة في الربع الأول من عام 2024.
وقد اقترحت وزارة الطاقة الأمريكية سابقًا معيار XFC للشحن فائق السرعة، ووصفته بأنه تحدٍ رئيسي يجب التغلب عليه لتحقيق اعتماد واسع النطاق للسيارات الكهربائية. إنها مجموعة كاملة من التقنيات المنهجية بما في ذلك البطاريات والمركبات ومعدات الشحن. يمكن إكمال عملية الشحن خلال 15 دقيقة أو أقل حتى تتمكن من التنافس مع وقت التزود بالوقود الخاص بمركبة ICE.
تبديل,مشحونة:محطة تبديل الطاقة
بالإضافة إلى تسريع بناء محطات الشحن، حظيت محطات تبادل الطاقة "Swap and Go" أيضًا بالكثير من الاهتمام في نظام التجديد السريع للطاقة. بعد كل شيء، لا يستغرق الأمر سوى بضع دقائق لإكمال عملية تبديل البطارية، والتشغيل ببطارية ممتلئة، وإعادة الشحن بشكل أسرع من مركبة الوقود. وهذا أمر مثير للغاية، ومن الطبيعي أن يجذب العديد من الشركات للاستثمار فيه.
خدمة NIO Power Swap,يمكن لشركة NIO التي أطلقتها شركة صناعة السيارات استبدال البطارية المشحونة بالكامل تلقائيًا خلال 3 دقائق. سيقوم كل بديل بفحص البطارية ونظام الطاقة تلقائيًا للحفاظ على السيارة والبطارية في أفضل حالة.
يبدو هذا مغريًا للغاية، ويبدو أننا يمكننا بالفعل رؤية التوافق بين البطاريات المنخفضة والبطاريات المشحونة بالكامل في المستقبل. ولكن الحقيقة هي أن هناك الكثير من الشركات المصنعة للمركبات الكهربائية في السوق، ومعظم الشركات المصنعة لديها مواصفات وأداء مختلف للبطارية. بسبب عوامل مثل المنافسة في السوق والعوائق التقنية، يصعب علينا توحيد البطاريات لجميع أو حتى معظم العلامات التجارية للمركبات الكهربائية بحيث تكون أحجامها ومواصفاتها وأدائها وما إلى ذلك متسقة تمامًا ويمكن التبديل بينها. وقد أصبح هذا أيضًا أكبر عائق أمام اقتصاد محطات تبادل الطاقة.
على الطريق: الشحن اللاسلكي
على غرار مسار تطوير تقنية شحن الهاتف المحمول، يعد الشحن اللاسلكي أيضًا اتجاهًا لتطوير السيارات الكهربائية. يستخدم بشكل أساسي الحث الكهرومغناطيسي والرنين المغناطيسي لنقل الطاقة، وتحويل الطاقة إلى مجال مغناطيسي، ثم استقبال الطاقة وتخزينها من خلال جهاز استقبال السيارة. لن تكون سرعة الشحن سريعة جدًا، ولكن يمكن شحنها أثناء القيادة، مما يمكن اعتباره تخفيفًا لقلق المدى.
افتتحت شركة "إلكتريون" مؤخرًا طرقًا مكهربة رسميًا في ولاية ميشيغان بالولايات المتحدة الأمريكية، وسيتم اختبارها على نطاق واسع في أوائل عام 2024. وتسمح للسيارات الكهربائية التي تسير أو تقف على طول الطرق بشحن بطارياتها دون توصيلها بالكهرباء، بطول ربع ميل في البداية وسيتم تمديدها إلى مسافة ميل. لقد أدى تطوير هذه التكنولوجيا أيضًا إلى تنشيط النظام البيئي المحمول بشكل كبير، ولكنه يتطلب إنشاء بنية تحتية عالية للغاية وكمًا هائلاً من الأعمال الهندسية.
المزيد من التحديات
عندما تتدفق المزيد من المركبات الكهربائية,يتم إنشاء المزيد من شبكات الشحن، ويلزم إخراج المزيد من التيار، مما يعني أنه سيكون هناك ضغط حمل أقوى على شبكة الطاقة. وسواء كان الأمر يتعلق بالطاقة، أو توليد الطاقة، أو نقل الطاقة وتوزيعها، فسوف نواجه تحديات كبيرة.
أولا، من منظور كلي عالمي، لا يزال تطوير تخزين الطاقة يمثل اتجاها رئيسيا. وفي الوقت نفسه، من الضروري أيضًا تسريع التنفيذ الفني والتخطيط لـ V2X حتى يمكن توزيع الطاقة بكفاءة في جميع الروابط.
ثانيا، استخدام الذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا البيانات الضخمة لإنشاء شبكات ذكية وتحسين موثوقية الشبكة. تحليل وإدارة الطلب على شحن السيارات الكهربائية بشكل فعال وتوجيه الشحن حسب الفترات. فهو لا يقلل من مخاطر التأثير على الشبكة فحسب، بل يمكنه أيضًا تقليل فواتير الكهرباء لأصحاب السيارات.
ثالثا، على الرغم من نجاح الضغوط السياسية من الناحية النظرية، فإن كيفية تنفيذها تشكل أهمية أكبر. وكان البيت الأبيض قد ادعى سابقًا أنه استثمر 7.5 مليار دولار في بناء محطات الشحن، ولكن لم يتم إحراز أي تقدم تقريبًا. والسبب هو أنه من الصعب مطابقة متطلبات الدعم في السياسة مع أداء المرافق، كما أن محرك الربح للمقاول بعيد عن التفعيل.
وأخيرًا، تعمل شركات صناعة السيارات الكبرى على الشحن فائق السرعة للجهد العالي. من ناحية، سوف يستخدمون تقنية الجهد العالي 800 فولت، ومن ناحية أخرى، سيقومون بترقية تقنية البطارية وتكنولوجيا التبريد بشكل كبير لتحقيق شحن فائق السرعة لمدة 10-15 دقيقة. سوف تواجه الصناعة بأكملها تحديات كبيرة.
تعد تقنيات الشحن السريع المختلفة مناسبة للمناسبات والاحتياجات المختلفة، ولكل طريقة شحن أيضًا عيوب واضحة. شواحن ثلاثية الطور للشحن السريع في المنزل، وشحن سريع بالتيار المستمر للممرات عالية السرعة، وشحن لاسلكي لحالة القيادة، ومحطات تبديل الطاقة لتبديل البطاريات بسرعة. مع استمرار تطور تكنولوجيا المركبات الكهربائية، ستستمر تكنولوجيا الشحن السريع في التحسن والتقدم. عندما تصبح منصة 800 فولت شائعة، ستزداد معدات الشحن التي تزيد عن 400 كيلووات، وسيتم التخلص تدريجيًا من قلقنا بشأن نطاق المركبات الكهربائية من خلال هذه الأجهزة الموثوقة. Workersbee على استعداد للعمل مع جميع شركاء الصناعة لخلق مستقبل أخضر!
وقت النشر: 19 ديسمبر 2023