في صميم الأمر، فإن مسألة بروتوكولات شحن السيارات الكهربائية تهم لنفس السبب الذي يجعل شكل المقبس الكهربائي مهمًا: التوافقية، السلامة، والأداء.

فكر في بروتوكولات الشحن على أنها "اللغة" التي يتحدث بها السيارة الكهربائية ومحطة الشحن. إذا لم يتحدثوا لغة متوافقة، فإن الشحن إما لا يحدث، أو يكون بطيئًا، غير فعال، وقد يكون غير آمن.

فيما يلي تفصيل دقيق لسبب أهمية بروتوكولات شحن السيارات الكهربائية.

---

1. الأساس: الشحن بالتيار المتردد مقابل التيار المباشر

أولاً، تحتاج إلى فهم النوعين الأساسيين للشحن، حيث يستخدمان بروتوكولات أساسية مختلفة:

• الشحن بالتيار المتردد (المستوى 1 و 2): توفر المحطة تيارًا مترددًا (AC). يجب على شاحن السيارة المدمج (OBC) تحويل هذا التيار المتردد إلى تيار مباشر (DC) لتخزينه في البطارية. تصنيف قوة شاحن السيارة المدمج (مثل 7 كيلوواط، 11 كيلوواط، 22 كيلوواط) هو العامل المحدد للسرعة.

• الشحن السريع بالتيار المباشر (المستوى 3): تقوم المحطة نفسها بتحويل التيار المتردد من الشبكة إلى تيار مباشر وتوصيله مباشرة إلى البطارية، متجاوزة شاحن السيارة المدمج الأبطأ. هذا يسمح بشحن أسرع بكثير.

2. البروتوكولات الرئيسية ودورها

أ. بروتوكول "المصافحة": Plug & Charge (ISO 15118)

هذا هو البروتوكول الأكثر تركيزًا على المستخدم وهو مثال مثالي على أهمية البروتوكولات.

• ما يفعله: يسمح لك ببساطة بتوصيل الشاحن بسيارتك، وتبدأ جلسة الشحن تلقائيًا دون الحاجة إلى بطاقة RFID أو تطبيق هاتف أو بطاقة ائتمان.

• كيف يعمل: يستخدم البروتوكول شهادات رقمية آمنة لتحديد هوية سيارتك لشبكة الشحن، ويوثق حسابك، ويتعامل مع الفوترة بسلاسة في الخلفية.

• لماذا هو مهم:

  • تجربة المستخدم: يجعل الشحن سهلاً مثل تزويد سيارة بالبنزين. هذا أمر بالغ الأهمية للاعتماد على نطاق واسع.

  • الأمان: يستخدم تشفيرًا قويًا لمنع الاحتيال وضمان فوترتك بشكل صحيح.

  • تكامل الشبكة (V2G): ISO 15118 هو الأساس لتقنية Vehicle-to-Grid (V2G)، حيث يمكن لسيارتك بيع الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة خلال أوقات الذروة.

بدون هذا البروتوكول، تصبح عملية الشحن أكثر تعقيدًا، وتعتمد على خطوات يدوية وقطع متعددة من الأجهزة (البطاقات، الهواتف).

ب. بروتوكول "الاتصال": CAN Bus مقابل Power Line Communication (PLC)

هذه هي "اللغة" نفسها خلال جلسة الشحن السريع بالتيار المباشر.

• CCS (نظام الشحن المشترك): يستخدم PLC عبر دبابيس التيار المباشر للاتصال. إنه بروتوكول أكثر حداثة وسرعة قادر على التعامل مع تبادل البيانات المعقدة المطلوب للشحن عالي الطاقة (350 كيلوواط+)، والأمان (لـ Plug & Charge)، وإدارة الحرارة.

• CHAdeMO: يستخدم بروتوكول CAN bus، وهو قوي ومجرب ولكنه أقدم وأبطأ من حيث معدل البيانات. هذا يمكن أن يكون عاملاً محددًا للميزات المتقدمة.

لماذا هذا مهم: إذا لم تستطع السيارة والشاحن الاتفاق على بروتوكول اتصال، فلا يمكنهما التفاوض بشأن المعلمات الحيوية لجلسة الشحن مثل الجهد، التيار، وفحوصات السلامة. هذا من شأنه أن يمنع الشحن السريع بالتيار المباشر تمامًا.

ج. بروتوكول "التوقيت والتحكم": DIN 70121 & ISO 15118

هذه هي المعايير الدولية المحددة التي تحدد كيفية حدوث الاتصال. إنها تملي تسلسل الأحداث:

1. تتعرف السيارة والشاحن على بعضهما البعض.

2. يتفقان على أقصى جهد والتيار الذي يمكن أن تقبله السيارة.

3. يقوم الشاحن بتوصيل الطاقة، مع مراقبة الاتصال باستمرار.

4. ينهيان الجلسة بأمان عندما تكون بطارية السيارة ممتلئة أو عندما يوقفها المستخدم.

لماذا هذا مهم: هذا هو الحوار الأساسي للسلامة والأداء. عدم التطابق أو الخطأ هنا يمكن أن يؤدي إلى:

• فشل الشحن: لن تبدأ الجلسة ببساطة.

• شحن بطيء: يتراجع النظام إلى مستوى طاقة منخفض جدًا و"آمن" لأنه لا يمكنه التحقق من القدرة الحقيقية للسيارة.

• تلف البطارية: في أسوأ السيناريوهات، يمكن أن يؤدي الجهد/التيار غير الصحيح إلى إتلاف حزمة البطارية باهظة الثمن.

• مخاطر السلامة: تضمن البروتوكولات الصحيحة قطع التيار على الفور إذا تم اكتشاف عطل.

---

العواقب الواقعية: "حروب الشحن"

التأثير الأكثر وضوحًا للبروتوكولات هو الموصل المادي، وهو المظهر المادي للبروتوكولات المدعومة. "الحرب" الرئيسية هي بين:

• CCS (النوع 1 في أمريكا الشمالية، النوع 2 في أوروبا): المعيار السائد في أمريكا الشمالية وأوروبا، يجمع بين دبابيس التيار المتردد والمباشر في وحدة واحدة. وهو يدعم بروتوكولات حديثة مثل ISO 15118.

• NACS (معيار الشحن لأمريكا الشمالية): في الأصل موصل Tesla، يتم اعتماده الآن من قبل كل صانع سيارات رئيسي تقريبًا. على الرغم من أن الموصل مختلف، إلا أن بروتوكولات الاتصال التي يستخدمها هي نفسها الخاصة بـ CCS (PLC و ISO 15118). هذا هو السبب في أن المحولات تعمل بشكل جيد.

• CHAdeMO: معيار قوي مبكرًا، تم التخلص منه الآن إلى حد كبير في السيارات الجديدة خارج اليابان (وحتى نيسان تنتقل إلى NACS).

ملخص: لماذا هي مهمة - قائمة مراجعة

بروتوكولات شحن السيارات الكهربائية مهمة لأنها تضمن:

الخلاصة:

بروتوكولات شحن السيارات الكهربائية هي العمود الفقري غير المرئي ولكن الأساسي لنظام التنقل الكهربائي بأكمله. إنها السبب الذي يجعلك تستطيع السفر لمسافات طويلة بسيارة كهربائية بثقة وثقة في أنك ستجد شاحنًا يمكنه "التحدث" إلى سيارتك. مع تحول السيارات الكهربائية إلى أجهزة رئيسية، فإن البروتوكولات القوية والعالمية ليست مجرد تفاصيل تقنية - فهي شرط أساسي لمستقبل نقل وظيفي وسهل الاستخدام.