المشاهدات: 0 المؤلف: محرر الموقع النشر الوقت: 2025-02-25 الأصل: موقع
نظرًا لأن العالم يولي المزيد والمزيد من الاهتمام لحماية البيئة والتنمية المستدامة ، فإن الطلب على السوق على السيارات الكهربائية (EVs) مع استمرار ارتفاع وسائل النقل في الطاقة النظيفة. ومع ذلك ، فإن شعبية السيارات الكهربائية لا تعتمد فقط على التقدم التكنولوجي للمركبات نفسها ، ولكن أيضًا على التطور المتزامن في تكنولوجيا الشحن. ستستكشف هذه المقالة العديد من المجالات الرئيسية لتكنولوجيا شحن السيارات الكهربائية بتعمق ، بما في ذلك تقنية الشحن ، وتكنولوجيا الاتصالات ، وتكنولوجيا إدارة البطاريات ، وتكنولوجيا الطاقة وإدارة الطاقة ، والسلامة والتوحيد.
I. شحن التكنولوجيا
(ط) شحن AC
يعد شحن AC خيارًا مثاليًا للشحن في المنزل وفي مكان العمل مع قوته المنخفضة (عادة أقل من 22 كيلو وات). في أوروبا ، تعتبر طرق شحن المرحلة أحادية الطور 7.4 كيلو واط وثلاثة مراحل أكثر شيوعًا ، في حين أن أمريكا الشمالية تهيمن عليها 19.2 كيلو واط. تتمثل ميزة طريقة الشحن هذه في أنه يمكن أن تدعم إدارة أسعار الكهرباء في وقت الاستخدام ، مما يسمح للمستخدمين باختيار فترة الشحن الأكثر اقتصادا وفقًا لتقلبات أسعار الكهرباء ، مما يقلل من تكاليف الشحن. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر توافق معدات شحن AC مع شبكات Smart Home للمستخدمين تجربة شحن أكثر ملاءمة.
لقد أدى تطوير تكنولوجيا الشحن الذكية إلى تحسين كفاءة وتجربة المستخدم لشحن التيار المتردد. من خلال تكنولوجيا إنترنت الأشياء ، يمكن للمعدات الشحن تحقيق موازنة التحميل وتجنب حدوث الحمل الزائد للشبكة بشكل فعال. في الوقت نفسه ، يقوم إدخال شهادة المكونات والشحن بتبسيط عملية الشحن ، مما يسمح للمستخدمين بتحقيق الشحن السريع دون عمليات معقدة.
ومع ذلك ، لا تزال الاختلافات في المعايير في مناطق مختلفة تحديًا لشحن AC. يعد تصميم التوافق لواجهات GB/T في الصين ، وواجهات SAE J1772 الأمريكية في أوروبا ، وواجهات SAE J1772 الأمريكية ذات أهمية كبيرة لتحقيق الشحن عبر الإقليمية. في المستقبل ، مع التوحيد التدريجي للمعايير العالمية ، سيتم تحسين راحة وشحن AC.
(2) الشحن العاصمة
أصبح شحن DC هو الخيار الأول لسيناريوهات السفر للمسافات الطويلة وتجديد الطاقة السريعة مع قوتها العالية (60 كيلو واط - 240 كيلو واط شحن أكوام و 250 كيلو وات أو أكثر من أكوام شحن فائقة الشحن) وقدرات الشحن السريع. على سبيل المثال ، يمكن أن تصل قوة ذروة أكوام Tesla V3 Super Charging إلى 250 كيلو واط ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الشحن.
يعد تطبيق تقنية التبريد السائل ابتكارًا مهمًا في مجال شحن العاصمة. يمكن أن يؤدي استخدام خطوط بندقية الشحن السائلة المبردة ، مثل حل الشحن الفائق الذي يبلغ طوله 600 كيلو وات ، بشكل فعال ، إلى تقليل ارتفاع درجة الحرارة أثناء الإرسال العالي الحالي وتحسين سلامة واستقرار عملية الشحن. يوفر الترويج لهذه التكنولوجيا ضمانًا قويًا للتشغيل الموثوق به لمعدات الشحن عالية الطاقة.
تعتبر القدرة على تكييف منصة الجهد العالي فائقة اتجاه تطوير مهم لتكنولوجيا شحن العاصمة. إن تكييف نماذج بطارية عالية الجهد 800V ، مثل بورش تايكان ، حققت نتيجة مذهلة تبلغ 200 كيلومتر من نطاق القيادة بعد 5 دقائق من الشحن. يوفر هذا الاختراق التكنولوجي دعمًا قويًا للأداء العالي والشحن السريع للسيارات الكهربائية.
(3) الشحن اللاسلكي
اجتذبت تكنولوجيا الشحن اللاسلكية الكثير من الاهتمام براحة وشعورها بالتكنولوجيا. يستخدم الشحن اللاسلكي الثابت الحث الكهرومغناطيسي ، مع كفاءة تزيد عن 90 ٪ ، مثل تقنية الشحن اللاسلكية التي تستخدمها BMW 530E. ومع ذلك ، يتطلب تركيبه دقة محاذاة أرضية تبلغ 7 سم ، مما يضع متطلبات عالية في عملية التثبيت.
يتم تشغيل الشحن اللاسلكي الديناميكي بواسطة ملفات مضمنة في الطريق. سيول ، كوريا الجنوبية ، تدير محاكمة قسم مظاهرة 1.2 كم مع كفاءة 85 ٪ ، ولكن تكلفة البناء تصل إلى 4 ملايين دولار أمريكي/كم. هذه التكلفة العالية تحد من التطبيق التجاري على نطاق واسع للشحن اللاسلكي الديناميكي ، وإنجازات في تحسين التكنولوجيا والتحكم في التكاليف في المستقبل.
فيما يتعلق بالتقدم القياسي ، يوفر تنظيم SAE J2954 لمستويات الطاقة 11KW وتوسيع معيار QI للسيارات الكهربائية إرشادات للتطوير الموحد لتكنولوجيا الشحن اللاسلكي. مع التحسين المستمر للمعايير ، من المتوقع أن تشغل تكنولوجيا الشحن اللاسلكي مكانًا في مجال شحن السيارات الكهربائية.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| شحن التكنولوجيا | شحن AC | -تكون الطاقة عمومًا أقل من 22 كيلو وات (7.4 كيلو واط للمرحلة الواحدة في أوروبا ، و 22 كيلو وات للمراحل الثلاث ؛ 19.2 كيلو وات هي القوة الرئيسية في أمريكا الشمالية) ، ويدعم إدارة أسعار الكهرباء في وقت الاستخدام ، وهي مناسبة للشبكات الذكية المنزلية. - تقنية الشحن الذكية: جنبًا إلى جنب مع إنترنت الأشياء لتحقيق موازنة التحميل وتجنب التحميل الزائد للشبكة ؛ يدعم شهادة المكونات والشحن لتحسين تجربة المستخدم. - الاختلافات القياسية: الصين GB/T ، أوروبا من النوع 2 ، أمريكا الشمالية SAE J1772 تصميم توافق واجهة. |
| الشحن العاصمة | - نطاق الطاقة: 60KW-240KW (كومة الشحن السريع) ، 250 كيلو واط وما فوق (كومة الشحن الفائقة ، مثل كومة Tesla V3 Supercharging مع قوة ذروة قدرها 250 كيلو واط). - تقنية التبريد السائل: استخدم خط سلاح الشحن المبرد بالسائل (مثل محلول شحن فائق 600 كيلو وات من Huawei) لتقليل ارتفاع درجة الحرارة أثناء انتقال العدوى الحالية وتحسين السلامة. -منصة الجهد العالي الفائق: مناسبة لنماذج بطارية 800V عالية الجهد (مثل بورش تايكان) ، شحن لمدة 5 دقائق لتحقيق نطاق 200 كيلومتر. | |
| الشحن اللاسلكي | - الشحن اللاسلكي الثابت: تتجاوز كفاءة الحث الكهرومغناطيسي 90 ٪ (مثل BMW 530E) ، ويتطلب التثبيت دقة محاذاة أرضية تبلغ 7 سم. - الشحن اللاسلكي الديناميكي: امدادات الطاقة المدمجة على الطرق ، سيول ، عملية تجريبية كوريا الجنوبية تبلغ مساحتها 1.2 كم ، وكفاءة 85 ٪ ولكن تكلفة البناء تتجاوز 4 ملايين دولار/كم. - التقدم القياسي: ينص SAE J2954 على مستوى الطاقة 11 كيلو وات ، ويتم تمديد معيار QI إلى السيارات الكهربائية. |
الثاني. تكنولوجيا الاتصالات
(ط) التواصل اللاسلكي
تلعب تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية دورًا مهمًا في مجال شحن السيارات الكهربائية. يتم استخدام تقنية 4G/5G للمراقبة في الوقت الفعلي لضمان سلامة عملية الشحن وقابليتها للسيطرة. تقنية NB-IOT مناسبة للإبلاغ عن حالة الأجهزة ذات الطاقة المنخفضة ، مثل نقل بيانات العدادات. تتمتع Lora Technology بمزايا في نشر الشبكات الخاصة داخل الحديقة ويمكنها تحقيق نقل بيانات مستقر.
يتيح تطبيق تقنية الحوسبة الحافة شحن الأكوام من معالجة البيانات محليًا ، مثل تشفير الفواتير ، وتقليل الاعتماد على السحابة ، ووقت الاستجابة أقل من 50 مللي ثانية. أدى الترويج لهذه التكنولوجيا إلى تحسين كفاءة التشغيل وأمن البيانات لنظام الشحن.
فيما يتعلق ببروتوكولات الأمان ، يمنع تنفيذ تشفير TLS 1.3 الإلزامي بشكل فعال تهديدات أمان الشبكة مثل الهجمات في الوسط ويضمن أمان البيانات وخصوصية المستخدم أثناء عملية الشحن.
(2) التواصل السلكي
لا غنى عن تكنولوجيا الاتصالات السلكية في مجال شحن السيارات الكهربائية. يدعم البروتوكول الصناعي Profinet/IP انتقال 1 جيجابت في الثانية ، وتلبية احتياجات التحكم في الوقت الفعلي. يتم استخدام الحافلة CAN للاتصال بين BMS (نظام إدارة البطارية) وكومة الشحن ، باتباع معيار ISO 15118 لضمان دقة وموثوقية نقل البيانات.
يضمن تطبيق تقنية التكرار الألياف البصرية ، مثل تصميم طوبولوجيا الشبكة المزدوجة ، انقطاعًا صفريًا للاتصال في محطات شحن الطرق السريعة. يحسن الترويج لهذه التكنولوجيا استقرار وموثوقية شبكة الشحن ويوفر ضمانًا قويًا للسفر لمسافات طويلة للسيارات الكهربائية.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| تكنولوجيا الاتصالات | الاتصالات اللاسلكية | -الاتصالات متعددة الأوضاع: يتم استخدام 4G/5G للمراقبة في الوقت الفعلي ، ويستخدم NB-IOIOT للإبلاغ عن حالة الجهاز منخفض الطاقة (مثل عدادات الكهرباء) ، ويستخدم Lora لنشر الشبكة الخاصة داخل الحديقة. - الحوسبة الحافة: معالجة البيانات محليا في محطة الشحن (مثل تشفير الفواتير) ، وتقليل الاعتماد على السحابة ، ووقت الاستجابة <50ms. -بروتوكول الأمان: تشفير TLS 1.3 إلزامي لمنع هجمات الرجل في الوسط. |
| الاتصالات السلكية | - البروتوكول الصناعي: يدعم ProfInet/IP نقل 1 جيجابت في الثانية لتلبية متطلبات التحكم في الوقت الفعلي ؛ يمكن استخدام الحافلة للاتصال بين BMS وشحن أكوام (ISO 15118 Standard). - التكرار الألياف: يضمن تصميم طوبولوجيا الشبكة المزدوج (مثل Siemens Scalance) انقطاعًا من الاتصالات في محطات شحن الطرق السريعة. |
ثالثا . تكنولوجيا إدارة البطارية
(ط) إدارة طاقة البطارية
تعتبر تكنولوجيا إدارة طاقة البطارية ذات أهمية كبيرة لتمديد عمر البطارية وتحسين كفاءة الشحن. يمكن أن تتنبأ تقنية التنبؤ بالنيابة ، مثل خوارزمية LSTM ، إلى Battery SOC (حالة الشحن) بدقة ± 3 ٪. يعمل تطبيق نموذج التوأم الرقمي على تحسين منحنى الشحن ويحسن كفاءة الشحن.
تستخدم تقنية استخدام الطبقة بطاريات الطاقة المتقاعدة لأكوام تخزين الطاقة ، مثل محطات مبادلة بطارية Weilai ، والتي لا تزال يمكن أن تخدم لمدة 5 سنوات بعد تحلل السعة إلى 70 ٪. لا يدرك الترويج لهذه التكنولوجيا إعادة تدوير الموارد فحسب ، بل يوفر أيضًا دعمًا قويًا للتنمية المستدامة لصناعة السيارات الكهربائية.
(2) الإدارة الحرارية للبطارية
تعتبر تقنية الإدارة الحرارية للبطارية أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة وأداء البطاريات. يمكن لمواد تغيير الطور (PCM) ، مثل المواد المركبة القائمة على البارافين ، امتصاص الحرارة أثناء شحن البطارية وتفريغها ، ويمكن أن يصل نطاق التحكم في درجة الحرارة إلى -20 ℃ -50 ℃. يتحكم تطبيق هذه التقنية بشكل فعال في درجة حرارة البطارية ويحسن عمر الخدمة وسلامة البطارية.
تستخدم تقنية التبريد الحرارية تأثير Peltier للتحكم في درجة الحرارة بنشاط ، والكفاءة أعلى بنسبة 15 ٪ من التبريد السائل التقليدي. يوفر هذا الابتكار التكنولوجي حلاً أكثر كفاءة وموثوقية للإدارة الحرارية للبطارية.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| تكنولوجيا إدارة البطارية | إدارة طاقة البطارية | - - الاستخدام الثانوي: تُستخدم بطاريات الطاقة المتقاعدة في أكوام تخزين الطاقة (مثل محطات مبادلة بطارية Weilai) ، ويمكن أن تخدم لمدة 5 سنوات بعد تحلل السعة إلى 70 ٪. |
| إدارة البطارية الحرارية | - - التبريد الحراري: التحكم في درجة الحرارة النشطة باستخدام تأثير peltier ، مع زيادة الكفاءة بنسبة 15 ٪ على التبريد السائل التقليدي. |
رابعا. تكنولوجيا تخزين الطاقة وإدارتها
(ط) التخزين الكهروض
يجمع تقنية تكامل التخزين والشحن الكهروضوئية بشكل عضوي بين مرافق التخزين الكهروضوئية وتخزين الطاقة وشحنها لتشكيل بنية microgrid. يدرك مزيج من تخزين الطاقة الكهروضوئية + شحن الكومة + إدارة الطاقة (EMS) التشغيل خارج الشبكة ، مثل تخزين Tesla Shanghai الكهروضوئي وشحن المحطة المتكاملة. أدى تعزيز هذه التكنولوجيا إلى تحسين كفاءة استخدام الطاقة وتقليل الاعتماد على شبكات الطاقة التقليدية.
يتجمع تطبيق تقنية محطة توزيع الطاقة الافتراضية (VPP) التي تم توزيع أكوام الشحن للمشاركة في سوق الطاقة وتعديل استراتيجيات الشحن والتفريغ ديناميكيًا. يوفر ابتكار هذه التكنولوجيا أفكارًا وطرقًا جديدة لإدارة الطاقة لمرافق شحن السيارات الكهربائية.
(2) تقنية V2G
تقنية V2G (من مركبة إلى أخرى) تدرك التفاعل ثنائي الاتجاه بين المركبات وشبكات الطاقة. تدعم أكوام الشحن ثنائية الاتجاه تشاديمو 2.0 (اليابان) و CCS Combo (أوروبا والولايات المتحدة) معايير ، ويمكن أن تصل كفاءة الشحن والتفريغ إلى 92 ٪. يعمل تطبيق هذه التكنولوجيا على تحسين كفاءة استخدام الطاقة للسيارات الكهربائية ويوفر الدعم للتشغيل المستقر لشبكة الطاقة.
فيما يتعلق بنموذج الأعمال ، يوفر Octopus Energy في المملكة المتحدة إعانات أسعار الكهرباء V2G ، ويمكن لأصحاب السيارات كسب ما يصل إلى 840 جنيهًا سنويًا. حفز الترويج لنموذج العمل هذا حماس المستخدمين للمشاركة في تقنية V2G وقدم دعمًا قويًا للتطبيق على نطاق واسع لتكنولوجيا V2G.
فيما يتعلق بتوافق الشبكة ، يجب أن تمر تقنية V2G بإجراء شهادة IEEE 1547-2018 لضمان أن معدل التشويه التوافقي أقل من 5 ٪. يضمن تنفيذ هذا المعيار توافق تقنية V2G مع الشبكة ، مما يوفر ضمانًا قويًا للتطبيق الواسع النطاق لتكنولوجيا V2G.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| تكنولوجيا تخزين الطاقة وإدارتها | التخزين الكهروضوئ البولتيك وتكامل الشحن | - بنية microgrid: تخزين الطاقة الكهروضوئية + تخزين الطاقة + شحن الكومة + نظام إدارة الطاقة (EMS) ، لتحقيق التشغيل خارج الشبكة (مثل Tesla Shanghai Photovoltaic Storage وشحن محطة متكاملة). - محطة توليد الطاقة الافتراضية (VPP): إجمالي أكوام الشحن الموزعة للمشاركة في سوق الطاقة وضبط استراتيجية الشحن والتفريغ ديناميكيًا. |
| تقنية V2G | - كومة شحن ثنائية الاتجاه: تدعم معايير تشاديمو 2.0 (اليابان) و CCS Combo (أوروبا والولايات المتحدة) ، مع كفاءة الشحن والتفريغ بنسبة 92 ٪. - نموذج الأعمال: يوفر Octopus Energy في المملكة المتحدة إعانات أسعار الكهرباء V2G ، ويمكن لمالكي السيارات كسب ما يصل إلى 840 جنيهًا إسترلينيًا سنويًا. - توافق الشبكة: مطلوب شهادة IEEE 1547-2018 لضمان أن يكون معدل التشويه التوافقي أقل من 5 ٪. |
خامسا السلامة والتوحيد
(ط) شهادة السلامة
تعد شهادة السلامة وسيلة مهمة لضمان التشغيل الآمن لمرافق شحن السيارات الكهربائية. فيما يتعلق بالسلامة الكهربائية ، تضمن شهادات UL 2594 (أمريكا الشمالية) وشهادات IEC 61851 (الدولية) ، وكذلك متطلبات مستويات الحماية أعلى من IP54 ، أداء السلامة الكهربائية لمرافق الشحن. من حيث السلامة الوظيفية ، يضمن متطلبات مستوى ISO 26262 ASIL C ومعايير تغطية اختبار حقن الصدع أكبر من 95 ٪ أداء السلامة الوظيفية لمرافق الشحن.
(2) معايير الواجهة
إن توحيد معايير الواجهة له أهمية كبيرة لتحقيق التوافق بين مرافق الشحن المختلفة. تشمل المعايير العالمية السائدة CCS1 (أمريكا الشمالية) و CCS2 (أوروبا) و GB/T 20234 (الصين) وتشاديمو (اليابان). إن إنشاء تحالف شحن فائق ، مثل افتتاح واجهة NACS في Tesla ، ومشاركة شركات صناعة السيارات مثل Ford و GM ، قد عززت توحيد معايير الواجهة وتطوير التوافق.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| السلامة والتوحيد | شهادة الأمن | - السلامة الكهربائية: UL 2594 (أمريكا الشمالية) ، شهادة IEC 61851 (الدولية) ، IP54 أو أعلى مستوى الحماية. - السلامة الوظيفية: ISO 26262 متطلبات مستوى ASIL C ، تغطية اختبار حقن الصدع> 95 ٪. |
| معايير الواجهة | - المعايير العالمية السائدة: CCS1 (أمريكا الشمالية) ، CCS2 (أوروبا) ، GB/T 20234 (الصين) ، تشاديمو (اليابان). - Super Charging Alliance: انضمت واجهة Tesla's NACS إلى فتح ، فورد ، جنرال موتورز وشركات صناعة السيارات الأخرى ، وهي متوافقة مع أكوام شحن الطرف الثالث. |
السادس. الاتجاهات الناشئة
(ط) التصميم المعياري
يعد التصميم المعياري اتجاهًا مهمًا في تطوير مرافق شحن السيارات الكهربائية. تدعم تقنية تكديس وحدة الطاقة ، مثل وحدة واحدة من 60 كيلو واط ، التوسع المتوازي إلى 480 كيلو واط ، مما يحسن مرونة مرافق الشحن وقابلية التوسع. تجعل تقنية استبدال المكونات والتشغيل عملية الساخنة للوحدات النمطية المعيبة الممكنة ، والوقت المتوسط لإصلاح (MTTR) أقل من 15 دقيقة ، مما يحسن موثوقية وصيانة مرافق الشحن.
(2) شبكة AI المحسنة
تقنية الذكاء الاصطناعى لديها آفاق تطبيقات واسعة في تحسين شبكات شحن السيارات الكهربائية. يمكن لشحن تقنية تحسين تخطيط الوبر استنادًا إلى التعلم التعزيز أن يقلل من تكلفة تحويل شبكة الطاقة ، مثل مشروع Google Deepmind التجريبي ، الذي قلل من التكاليف بنسبة 12 ٪. تتنبأ تكنولوجيا تحليل سلوك المستخدم ساعات الذروة من خلال خوارزميات التجميع وتعديل رسوم الخدمة ديناميكيًا ، وتحسين الكفاءة التشغيلية وتجربة المستخدم في مرافق الشحن.
| تصنيف | نوع التكنولوجيا | محتوى محدد |
| الاتجاهات الناشئة | تصميم وحدات | - تكديس وحدة الطاقة: وحدة واحدة 60 كيلو واط ، ودعم التوسع الموازي إلى 480 كيلو واط (مثل ABB Terra HP). - بديل التوصيل والتشغيل: الوحدات الخاطئة الساخنة SWAP ، MTTR (متوسط الوقت للإصلاح) <15 دقيقة. |
| الشبكات المحسنة AI | - قم بتحسين تصميم شحن الأكوام بناءً على تعلم التعزيز لتقليل تكلفة تحويل شبكة الطاقة (خفض مشروع Google Deepmind التجريبي بنسبة 12 ٪). - تحليل سلوك المستخدم: تتوقع خوارزميات التجميع ساعات الذروة وضبط رسوم الخدمة ديناميكيًا (مثل علاوة بنسبة 20 ٪ لمشاركة الوقت في منطقة CBD في بكين). |
إن تطوير تكنولوجيا شحن السيارات الكهربائية له أهمية كبيرة لتعزيز تعميم صناعة السيارات الكهربائية والتنمية المستدامة. توضح هذه المقالة الوضع الحالي والتحديات والاتجاهات المستقبلية لتكنولوجيا شحن السيارات الكهربائية من خلال مناقشات متعمقة حول تقنية الشحن وتكنولوجيا الاتصالات وتكنولوجيا إدارة البطاريات وتكنولوجيا الطاقة والإدارة والسلامة والتوحيد. في المستقبل ، مع الابتكار المستمر للتكنولوجيا والتوحيد التدريجي للمعايير ، ستدخل تكنولوجيا شحن السيارات الكهربائية احتمالًا أوسع للتنمية وتقدم مساهمات أكبر في حماية البيئة العالمية والتنمية المستدامة.
