مكونات شاحن السيارات الكهربائية وبنية المحطة: دليل الشراء وطلب عرض السعر (RFQ)

الإجابة المباشرة: محطة شحن السيارات الكهربائية ليست صندوقا واحدا، بل سلسلة تمتد من التغذية الكهربائية للموقع والحماية، مرورا بتحويل القدرة والخزانة أو وحدة الشحن الطرفية والموصل وأنظمة التحكم والقياس والإدارة الحرارية، وصولا إلى ما تقبله المركبة. والتصميم الجاهز للشراء يحدد كل حد، ويعين المكون المسؤول عن كل قيد، ويختبر السلسلة كاملة في اختبار القبول في المصنع (FAT) واختبار القبول في الموقع (SAT). استخدموا الخريطة أدناه لتحويل عرض سعر غير محدد لشاحن سيارات كهربائية إلى بنية قابلة للمقارنة.

مكونات محطة شحن السيارات الكهربائية في لمحة

الشاحن الظاهر ليس سوى نقطة التسليم في نظام كهربائي ورقمي أكبر. وفي المحطة التجارية العاملة بالتيار المستمر (DC)، يحتاج المشتري عادة إلى تحديد هذه الطبقات على الأقل:

هذا الجدول مكتوب عمدا ليكون أداة للمشتري. فاسم المكون وحده لا يكفي، إذ يجب أن يوضح عرض السعر ما يتحكم فيه المكون وكيف سيتحقق المشتري من ذلك.

لرؤية هذه المكونات في وحدة جاهزة، قارنوا شواحن DC السريعة لدينا أو محطة شحن السيارات الكهربائية DC بقدرة 40–80 kW.

كيف تعمل محطات شحن السيارات الكهربائية أثناء جلسة الشحن؟

جلسة معدات تغذية المركبات الكهربائية (EVSE) تسلسل منسق، وليست مجرد تشغيل مفتاح. وتصف Texas Instruments هذه السلسلة بأنها الاتصال وواجهة HMI، ثم التحقق من السلامة، وتحويل القدرة، والقياس، والربط بالنظام الخلفي، ويضع وصفها لشحن DC عملية التحويل خارج المركبة. موجز تطبيقات EVSE من TI مصدر أساسي مفيد لفهم هذا التسلسل.

1. الكشف والاتصال

تكتشف المحطة توصيل المركبة، وتنشئ الاتصال منخفض المستوى المناسب، والاتصال عالي المستوى عند الحاجة. وتتبادل المركبة ومعدات EVSE المعلومات عن حالة التوصيل وحدود الشحن والتحكم في الجلسة. ويعتمد مسار الإشارات الدقيق على وضع الشحن والموصل والسوق، فلا تفترضوا أن موصلا أو بروتوكولا واحدا يصلح لكل الحالات.

2. التحقق من الحماية وحدود المركبة

قبل تمرير الطاقة، تفحص المحطة أنظمة التعشيق وشروط السلامة الكهربائية ذات الصلة. وقد يتضمن تصميم DC مراقبة العزل ومسارات إيقاف مستقلة، بينما يخضع تصميم AC لمتطلبات مختلفة للتيار المتبقي والتحويل. ويفيد مرجع العتاد الحالي من EVerest لأنه يفصل البرمجيات عالية المستوى عن وظائف السلامة منخفضة المستوى، ويبين لماذا يجب ألا يؤدي عطل وحدة التحكم إلى إزالة حد الحماية في العتاد. راجعوا مرجع بنية العتاد من EVerest.

3. تفعيل القدرة المنظمة

في شحن السيارات الكهربائية بالتيار المتردد AC، يتولى الشاحن المدمج في المركبة تحويل AC إلى DC. أما في شحن DC السريع للسيارات الكهربائية، فتتولى المحطة التحويل وتزود المركبة بتيار DC منظم وفق حدود الجهد والتيار التي تطلبها. لذلك فإن قيمة kW على لوحة البيانات ليست سوى جزء من نطاق التشغيل، إذ يبقى لنطاق الجهد وقدرة التيار وما تقبله المركبة وأي قاعدة نشطة لمشاركة القدرة تأثيرها.

4. القياس والإبلاغ وإغلاق الجلسة

تقيس المحطة الطاقة المسلمة، وتبلغ عن الحالة إلى نظامها المحلي أو الخلفي، وتغلق الجلسة ببيانات المعاملة ذات الصلة. وإذا كان المشروع يستخدم الفوترة أو التجوال أو نظاما خلفيا لمشغل نقاط الشحن (CPO)، فيجب أن يحدد عرض السعر موقع العداد، ومتطلبات الدقة أو التنظيم، ومسار الشبكة، ومسؤولية OCPP. وتصف النظرة العامة على OCPP من Open Charge Alliance هذا البروتوكول بأنه عائلة مفتوحة من البروتوكولات للاتصال بين نقاط الشحن ونظام مركزي، لكن ذلك لا يثبت أن شاحنا معينا يتضمن إصدارا معينا.

فحص البنية وفق الحدود السبعة

استخدموا هذه الحدود في مراجعات التصميم واجتماعات الموردين. ويجب أن يكون لكل حد مسؤول وقيد ومستند.

1. حد المركبة

سجلوا المركبة أو مزيج الأسطول، ومدخل الشحن والموصل، وحدود الجهد والتيار التي تقبلها المركبة، ومتطلبات الاتصال، ومدة التوقف المستهدفة. وإذا كان المشروع يخدم عدة عائلات من المركبات، فأعدوا مصفوفة توافق بدل كتابة «يناسب كل المركبات». فقد يكون الشاحن متاحا كهربائيا بينما تظل المركبة مقيدة بحدود ما تقبله.

2. حد الطاقة

حددوا أين تنتهي تغذية شركة الكهرباء أو تغذية الموقع وأين يبدأ مشروع الشحن. وسجلوا سعة التغذية المتاحة، وافتراضات المحول الكهربائي أو معدات المفاتيح الكهربائية، ومسار المغذي، والحماية، والتأريض، وأي قيد في إدارة الأحمال. وتعد إرشادات DOE بشأن التكاليف غير المرتبطة بالعتاد تذكيرا مفيدا بأن أعمال التخطيط والتصاريح والتركيب جزء من المشروع رغم أنها ليست من عتاد الشاحن.

3. حد التحويل

حددوا أين يتم تقويم التيار AC، وكيف يجري التحكم في وصلة DC، وأي وحدات قدرة أو محولات مشمولة. وفي النظام المعياري، حددوا عدد الوحدات ومنطق التوزيع والسلوك عند الأعطال. ولا تقارنوا عرضي سعر بقدرة الخزانة kW وحدها إذا كان أحدهما بمسار خرج واحد والآخر يشارك الوحدات بين عدة وحدات شحن طرفية.

4. حد إيصال الطاقة

افصلوا بين خزانة الطاقة ووحدة الشحن الطرفية والكابل والموصل وتبديل المخارج. وقد تغير وحدة الشحن الطرفية البعيدة مسار الأعمال المدنية وإمكانية الوصول للصيانة وطول الكابل وهبوط الجهد. ويجب أن يوضح عرض السعر ما يوجد من عتاد في الخزانة وما يوجد عند وحدة الشحن الطرفية وأين تقع ملامسات الخرج النهائية.

5. حد التحكم

حددوا أنظمة التحكم المحلية، وواجهة HMI، والتحقق من المستخدم، والأوامر عن بعد، والسلوك دون اتصال، ومسؤولية البرامج الثابتة، والربط بالنظام الخلفي. وعبارة «جاهز للشبكة» ليست متطلبا كافيا. حددوا الواجهة وإصدار البروتوكول ومسؤولية الأمن والوصول إلى السجلات اللازم للتشغيل التجريبي.

6. حد القياس

حددوا أين تقاس الطاقة، وهل العداد AC أم DC، وما نظام الدقة أو القياس القانوني المطبق، وكيف تصل القراءات إلى سجل المعاملة. ويؤثر موقع القياس في ما يراه المشغل من فواقد وأحداث. أما المتطلب المحلي الدقيق فيختلف باختلاف بلد الوجهة.

7. حد القبول

اتفقوا مسبقا على ما سيفحص في اختبار القبول في المصنع (FAT) واختبار القبول في الموقع (SAT) وعند التسليم. فالخزانة التي تعمل في المصنع لا تثبت تلقائيا توافق المركبات، ولا حماية الموقع، ولا عمل النظام الخلفي، ولا القياس، ولا توزيع القدرة على عدة موصلات.

المكونات الأساسية لشاحن السيارات الكهربائية وما يتحكم فيه كل مكون

خيارات بنية شاحن السيارات الكهربائية: متكامل أو منفصل أو معياري بقدرة مشتركة

لا توجد بنية هي الأفضل في كل الحالات. اختاروا البنية التي تجعل التحقق من حدود الموقع والمركبة والتشغيل أسهل.

المقارنة الصحيحة ليست «أي صندوق أفضل؟» بل «أي بنية تجعل الحدود السبعة واضحة وقابلة للاختبار والصيانة في هذا الموقع؟»

ما الذي يجب أن يتضمنه طلب عرض السعر لمحطة شحن السيارات الكهربائية؟

أرسلوا هذه المدخلات قبل طلب التهيئة النهائية أو المقارنة التجارية:

1. المركبة ومدخل الشحن: الماركات أو الفئات، ومدخل الشحن والموصل، وحدود الجهد والتيار التي تقبلها المركبة، والاتصال.
2. بلد الوجهة: البلد أو المنطقة، وكود الشبكة، والمعايير الكهربائية، ومتطلبات القياس والشهادات.
3. تغذية الموقع: الجهد والتردد، والسعة المتاحة، وبيانات المحول الكهربائي ومعدات المفاتيح الكهربائية والحماية.
4. القدرة المستهدفة: أساس الخرج المطلوب، ومدة التوقف أو مهمة التشغيل، وهل الرقم للخزانة أم للنظام أم لكل مخرج.
5. عدد الموصلات: عدد وحدات الشحن الطرفية والموصلات ومدى الكابل.
6. الجلسات المتزامنة: عدد المركبات التي قد تشحن في وقت واحد.
7. مشاركة القدرة: توزيع ثابت أو حسب الأولوية أو ديناميكي، مع الحد الأدنى للقدرة في كل جلسة.
8. الاتصالات: الشبكة المحلية، والنظام الخلفي أو CSMS، وإصدار OCPP، والأوامر عن بعد، والسلوك دون اتصال.
9. القياس: موقع العداد، والدقة، ومتطلبات الفوترة أو القياس القانوني.
10. الأعمال المدنية والبيئة: الأساسات، ومسارات الكابلات، والمسافات الفاصلة، ونطاق الحرارة المحيطة، والتصريف، والضوضاء، وإمكانية الوصول للصيانة.
11. FAT وSAT والتسليم: نصوص الاختبار، والمخططات، والأدلة، وقطع الغيار، والتدريب، وسجلات القبول.

إذا لم يستطع المورد مطابقة عرضه مع هذه المدخلات، فعرض السعر ليس قابلا للمقارنة بعد. اطلبوا قائمة استثناءات موضحة بدل ملء الفراغات بالافتراضات.

مستندات FAT وSAT: أثبتوا السلسلة كلها لا الخزانة وحدها

نظرة واقعية: تسمية kW لا تكتمل بها البنية

لا تعني تسمية 350 kW أو 480 kW أو أي قيمة أخرى أن كل مركبة تحصل على هذه القدرة. فالحد الفعلي قد يكون الجهد أو التيار الذي تطلبه المركبة، أو وحدات القدرة المتاحة للموصل، أو سقف استجرار الموقع، أو قاعدة مشاركة القدرة، أو خفض القدرة لأسباب حرارية، أو متطلبا خاصا ببلد الوجهة. استخدموا دليل اختيار شواحن DC بقدرة 120/240/480 kW، ، دليل شاحن DC بقدرة 350 kW وكذلك مقارنة HPC وDC لاتخاذ هذه القرارات اللاحقة.

نطاق HG Power وحدود التهيئة

تقع مجموعة شواحن DC من HG Power ضمن نطاق 20–2600 kW . ويذكر دليل عائلة CCS1 من HG Power طرازات بقدرة 120 و180 و240 و360 و480 kW ضمن عائلة هذا الدليل تحديدا. وهذا الفرق مهم: فنطاق المجموعة للتوضيح العام، أما الموصل ونطاق الجهد والتيار والتبريد والاتصال وحزمة الشهادات ومتطلبات بلد الوجهة فيجب تأكيدها للتهيئة المعروضة بالتحديد.

لتأهيل الموردين ومطابقة المستندات، استخدموا كيفية التحقق من الشركة المصنعة لشواحن DC في الصين. ولتصميم المحطة والتشغيل التجريبي، راجعوا دليل محطات شحن السيارات الكهربائية DC السريعة. ولحدود الموصلات، استخدموا دليل المشترين لشواحن CCS وكذلك دليل شواحن GB/T للسيارات الكهربائية.

متى لا تكفي قائمة فحص البنية هذه

• يحتاج المشتري السكني الذي يبحث عن كابل شحن استهلاكي أو شاحن جداري منزلي للسيارات الكهربائية إلى دليل مختلف للسلامة والتركيب.
• يحتاج الموقع العام الجاهز للترخيص إلى تصميم كهربائي ومدني وتصميم لإمكانية الوصول وللربط بشركة الكهرباء، خاص ببلد الوجهة، تعده الجهات المرخصة المسؤولة.
• يضيف مشروع الطاقة الشمسية والتخزين أو تبديل البطاريات أو V2X حدودا للتوليد والتخزين والتصدير وموافقة الشبكة، ولكل منها مستنداته.
• سؤال توافق المركبة المتعلق بموصل واحد أو سنة طراز واحدة مكانه دليل التوافق المناسب، لا جدول مكونات عام.

الأسئلة الشائعة

ما المكونات الرئيسية لمحطة شحن السيارات الكهربائية؟

الطبقات الوظيفية الرئيسية هي تغذية الموقع والحماية، وتحويل القدرة، والخزانة أو وحدة الشحن الطرفية، والكابل والموصل، والاتصال بالمركبة، والتحكم المحلي والنظام الخلفي، والقياس، والإدارة الحرارية، وواجهات الأعمال المدنية. وتعتمد المكونات والحدود الدقيقة على نمط AC أو DC وبلد الوجهة والبنية.

هل خزانة الطاقة هي نفسها وحدة الشحن الطرفية؟

ليس دائما. فقد تجمع الوحدة المتكاملة بينهما، بينما يضع النظام المنفصل التحويل في خزانة وإيصال الطاقة للمستخدم في وحدة شحن طرفية بعيدة. ويجب أن يحدد طلب عرض السعر موقع التحويل والتبديل والقياس والتحكم والموصلات.

كيف تتواصل محطات شحن السيارات الكهربائية مع المركبات والنظام الخلفي؟

ينشئ الاتصال بالمركبة التوصيل ويحدد حدود الشحن، بينما يدعم الربط بالنظام الخلفي التحقق من المستخدم والمراقبة ومعالجة المعاملات والعمليات عن بعد. ويجب تحديد مسؤوليات الموصل والمركبة ووحدة التحكم المحلية وOCPP والنظام الخلفي للمشروع، لا افتراضها من كلمة «ذكي».

ما الذي يجب أن يتضمنه عرض سعر مورد شواحن السيارات الكهربائية؟

على الأقل: الطراز أو التهيئة بالتحديد (SKU)، والبنية، والموصل ونطاق الخرج، وافتراضات دخل الموقع، وقواعد التوزيع، ونطاق الاتصال والنظام الخلفي، والقياس، والحدود الحرارية والبيئية، وواجهات الأعمال المدنية، وحالات FAT وSAT، ومستندات التسليم. استخدموا قائمة المدخلات الـ11 أعلاه لتحديد ما ينقص.

هل تعني تسمية 350 kW أن كل مركبة تحصل على 350 kW؟

لا. فالقدرة المسلمة مقيدة بحدود المركبة والموصل والاتصال، ونطاق الجهد والتيار المهيأ في الشاحن، ومشاركة القدرة النشطة، وسعة الموقع، وأي قيد حراري أو خاص ببلد الوجهة. ويجب أن يوضح المورد أساس القدرة المعلنة والمستندات المتاحة للتهيئة المحددة.

المصادر والمراجعة الفنية

• US DOE Alternative Fuels Data Center — Electric Vehicle Charging Stations
• US DOE — Understanding the Soft Costs of EV Charging
• IEC 61851-23:2023 — صفحة الإصدار
• Open Charge Alliance — OCPP
• EVerest — Hardware Architecture
• Texas Instruments — EVSE application brief SBAA819

المراجعة الفنية: Marvin. تقتصر المعلومات عن المنتجات والتهيئات على النطاق الموضح أعلاه.

اطلب مراجعة التهيئة

أرسلوا المدخلات الـ11: المركبة ومدخل الشحن، وبلد الوجهة، وتغذية الموقع، والقدرة المستهدفة، وعدد الموصلات، والجلسات المتزامنة، ومشاركة القدرة، والاتصالات والنظام الخلفي، والقياس، والظروف المدنية والبيئية، ومتطلبات FAT وSAT. وعندها يمكن لشركة HG Power تقديم نطاق خاص بالتهيئة، بدل اعتبار تسمية kW العامة تصميما كاملا للمحطة.