تتناول هذه الورقة بالتفصيل الخلفية التطويرية لمعيار ISO15118، ومعلومات الإصدار، وواجهة CCS، ومحتوى بروتوكولات الاتصال، ووظائف الشحن الذكي، مع توضيح تقدم تكنولوجيا شحن المركبات الكهربائية وتطور المعيار.
1. مقدمة لمعيار ISO15118
1. المقدمة
أصدرت المنظمة الدولية للمعايير (IX-ISO) المعيار ISO 15118-20. يُعدّ هذا المعيار امتدادًا للمعيار ISO 15118-2 لدعم نقل الطاقة لاسلكيًا (WPT). ويمكن توفير كلٍّ من هذه الخدمات باستخدام نقل الطاقة ثنائي الاتجاه (BPT) والأجهزة المتصلة تلقائيًا (ACD).
2. مقدمة لمعلومات الإصدار
(1) إصدار ISO 15118-1.0
15118-1 هو المتطلب العام
سيناريوهات التطبيق استنادًا إلى ISO 15118 لتحقيق عملية الشحن والفوترة، ووصف الأجهزة في كل سيناريو تطبيق والتفاعل المعلوماتي بين الأجهزة
15118-2 يتعلق ببروتوكولات طبقة التطبيق.
يُعرّف الرسائل وتسلسلاتها وآلات الحالة والمتطلبات التقنية اللازمة لتحقيق سيناريوهات التطبيقات هذه. يُعرّف البروتوكولات من طبقة الشبكة إلى طبقة التطبيق.
15118-3 جوانب طبقة الارتباط، باستخدام حاملات الطاقة.
15118-4 متعلق بالاختبار
15118-5 ذات الصلة بالطبقة المادية
15118-8 الجوانب اللاسلكية
15118-9 جوانب الطبقة المادية اللاسلكية
(2) إصدار ISO 15118-20
تتمتع ISO 15118-20 بوظيفة التوصيل والتشغيل، بالإضافة إلى دعم نقل الطاقة لاسلكيًا (WPT)، ويمكن توفير كل من هذه الخدمات باستخدام نقل الطاقة ثنائي الاتجاه (BPT) والأجهزة المتصلة تلقائيًا (ACD).
مقدمة إلى واجهة CCS
أدى ظهور معايير شحن مختلفة في أسواق السيارات الكهربائية الأوروبية والأمريكية الشمالية والآسيوية إلى نشوء إشكاليات تتعلق بالتوافق وسهولة الشحن في تطوير السيارات الكهربائية على نطاق عالمي. ولمعالجة هذه الإشكالية، طرحت جمعية مصنعي السيارات الأوروبية (ACEA) مقترحًا لمعيار شحن CCS، يهدف إلى دمج الشحن بالتيار المتردد والمستمر في نظام موحد. صُممت الواجهة المادية للموصل كمقبس مدمج بمنافذ تيار متردد ومستمر مدمجة، وهو متوافق مع ثلاثة أوضاع شحن: شحن تيار متردد أحادي الطور، وشحن تيار متردد ثلاثي الطور، وشحن تيار مستمر. يوفر هذا خيارات شحن أكثر مرونة للسيارات الكهربائية.
1. مقدمة الواجهة
بروتوكولات واجهة شحن المركبات الكهربائية
الموصلات المستخدمة لشحن السيارات الكهربائية في المناطق الرئيسية في العالم
2. موصل CCS1
تدعم شبكات الطاقة المحلية في الولايات المتحدة واليابان الشحن بالتيار المتردد أحادي الطور فقط، لذا تهيمن المقابس والمنافذ من النوع الأول في هذين السوقين.
3. مقدمة عن منفذ CCS2
يدعم المنفذ من النوع 2 الشحن أحادي الطور وثلاثي الطور، ويمكن للشحن بالتيار المتردد ثلاثي الطور تقصير وقت شحن المركبات الكهربائية.
على اليسار، يوجد منفذ شحن السيارة CCS من النوع 2، وعلى اليمين، قابس مسدس شحن التيار المستمر. يدمج منفذ شحن السيارة جزءًا علويًا للتيار المتردد ومنفذًا سفليًا للتيار المستمر مزودًا بموصلين سميكين. أثناء عملية شحن التيار المتردد والتيار المستمر، يتم الاتصال بين السيارة الكهربائية (EV) ومحطة الشحن (EVSE) عبر واجهة التحكم بالتوجيه (CP).
CP – تقوم واجهة Control Pilot بإرسال إشارة PWM تناظرية وإشارة رقمية ISO 15118 أو DIN 70121 تعتمد على تعديل Power Line Carrier (PLC) على إشارة تناظرية.
PP - تُرسل واجهة Proxmity Pilot (وتُسمى أيضًا وجود القابس) إشارة تُمكّن المركبة (السيارة الكهربائية) من مراقبة توصيل قابس مسدس الشحن. يُستخدم هذا النظام لتحقيق ميزة أمان مهمة، وهي عدم قدرة السيارة على الحركة أثناء توصيل مسدس الشحن.
PE – الأرض المنتجة، هو سلك التأريض للجهاز.
يتم استخدام العديد من التوصيلات الأخرى لنقل الطاقة: السلك المحايد (N)، L1 (تيار متردد أحادي الطور)، L2، L3 (تيار متردد ثلاثي الطور)؛ DC+، DC- (تيار مستمر).
ثالثًا: مقدمة لمحتوى بروتوكول ISO15118
يعتمد بروتوكول الاتصال ISO 15118 على نموذج العميل-الخادم، حيث يرسل EVCC رسائل طلب (تحتوي هذه الرسائل على اللاحقة "Req")، ويعيد SECC رسائل الاستجابة المقابلة (مع اللاحقة "Res"). يجب على EVCC استلام رسالة الاستجابة من SECC خلال مهلة زمنية محددة (عادةً ما تتراوح بين ثانيتين وخمس ثوانٍ) من رسالة الطلب المقابلة، وإلا فسيتم إنهاء الجلسة، ويمكن لـ EVCC إعادة بدء جلسة جديدة، وذلك حسب استخدام مختلف الشركات المصنعة.
(1) مخطط انسيابي للشحن
(2) عملية شحن التيار المتردد
(3) عملية شحن التيار المستمر
تُحسّن ISO 15118 آلية الاتصال بين محطة الشحن والسيارة الكهربائية باستخدام بروتوكولات رقمية متطورة لتوفير معلومات أغنى، تشمل بشكل رئيسي: الاتصال ثنائي الاتجاه، وتشفير القنوات، والمصادقة، والتفويض، وحالة الشحن، ووقت المغادرة، وغيرها. عند قياس إشارة PWM بدورة عمل 5% على دبوس CP في كابل الشحن، تُنقل مسؤولية التحكم في الشحن بين محطة الشحن والسيارة فورًا إلى ISO 15118.
3. الوظائف الأساسية
(1) الشحن الذكي
الشحن الذكي للسيارات الكهربائية هو القدرة على التحكم الذكي بجميع جوانب شحن السيارات الكهربائية وإدارتها وضبطها. ويعتمد ذلك على تبادل البيانات آنيًا بين السيارة الكهربائية والشاحن ومشغل الشحن ومورد الكهرباء أو شركة المرافق. في الشحن الذكي، تتواصل جميع الأطراف المعنية باستمرار وتستخدم حلول شحن متطورة لتحسين الشحن. ويرتكز هذا النظام البيئي على حل الشحن الذكي للسيارات الكهربائية، الذي يعالج هذه البيانات ويسمح لمشغلي الشحن والمستخدمين بإدارة جميع جوانب الشحن.
1) أنبوب الطاقة الذكي؛ فهو يتولى إدارة تأثير شحن المركبات الكهربائية على الشبكة وإمدادات الطاقة.
2) تحسين المركبات الكهربائية؛ يساعد شحنها سائقي المركبات الكهربائية ومقدمي خدمات الشحن على تحسين الشحن من حيث التكلفة والكفاءة.
3) الإدارة والتحليلات عن بعد؛ حيث تمكن المستخدمين والمشغلين من التحكم في الشحن وتعديله عبر منصات الويب أو تطبيقات الهاتف المحمول.
4) تكنولوجيا شحن السيارات الكهربائية المتقدمة تتطلب العديد من التقنيات الجديدة، مثل V2G، ميزات الشحن الذكية للعمل بشكل صحيح.
يُقدّم معيار ISO 15118 مصدرًا آخر للمعلومات يُمكن استخدامه في الشحن الذكي: السيارة الكهربائية نفسها. من أهم المعلومات عند تخطيط عملية الشحن كمية الطاقة التي ترغب السيارة في استهلاكها. تتوفر خيارات عديدة لتقديم هذه المعلومات إلى نظام إدارة الطاقة (CSMS):
يمكن للمستخدمين إدخال الطاقة المطلوبة باستخدام تطبيق جوال (يوفره eMSP) وإرسالها إلى نظام إدارة الطاقة (CSMS) الخاص بـ CPO من خلال التكامل من البداية إلى النهاية، ويمكن لمحطات الشحن استخدام واجهة برمجة تطبيقات مخصصة لإرسال هذه البيانات مباشرة إلى نظام إدارة الطاقة (CSMS).
(2) الشحن الذكي والشبكة الذكية
يُعدّ شحن السيارات الكهربائية الذكي جزءًا من هذا النظام، إذ يُمكن أن يُؤثّر بشكل كبير على استهلاك الطاقة في المنزل أو المبنى أو الأماكن العامة. فسعة الشبكة محدودة من حيث كمية الطاقة التي يُمكن التعامل معها في نقطة مُعيّنة.
3) التوصيل والشحن
أهم مميزات ISO 15118.
يمكن لشركة linkpower ضمان محطات شحن السيارات الكهربائية المتوافقة مع معيار ISO 15118 مع الموصلات المناسبة
صناعة السيارات الكهربائية حديثة العهد نسبيًا، وما زالت في طور التطور. ويجري تطوير معايير جديدة، مما يُشكّل تحديات في التوافق والتشغيل البيني لمُصنّعي السيارات الكهربائية والمركبات الكهربائية المُعدّة للاستخدام المنزلي. ومع ذلك، يُسهّل معيار ISO 15118-20 ميزات الشحن، مثل فوترة التوصيل والشحن، والاتصالات المشفرة، وتدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، وإدارة الأحمال، وقوة الشحن المتغيرة. تجعل هذه الميزات الشحن أكثر سهولة وأمانًا وكفاءة، وستُسهم في زيادة اعتماد السيارات الكهربائية.
محطات شحن Linkpower الجديدة متوافقة مع معيار ISO 15118-20. بالإضافة إلى ذلك، تُقدم Linkpower إرشادات وتُخصص محطات الشحن الخاصة بها باستخدام أي موصلات شحن متوفرة. دع Linkpower تُساعدك في فهم متطلبات صناعة السيارات الكهربائية المتغيرة، وبناء محطات شحن مُخصصة تُلبي جميع احتياجات العملاء. تعرّف على المزيد حول شواحن Linkpower التجارية للسيارات الكهربائية وقدراتها.
وقت النشر: ١٨ أكتوبر ٢٠٢٤