عندما يوصل السائق القابس تجري محادثة قصيرة قبل أن تتدفق أي طاقة: تخبر السيارة الشاحن بأنها متصلة، ويخبرها الشاحن بالتيار المسموح لها بسحبه، ويتحقق الطرفان باستمرار من أن كل شيء آمن. وتأتي قواعد هذه المحادثة وطرق الشحن المختلفة أساسًا من المعيار الدولي IEC 61851.
يشرح هذا الدليل أنماط الشحن الأربعة، وإشارة Control Pilot التي يقوم عليها النمطان 3 و4، وكيف تظهر هذه الحالات في نظام إدارة الشحن عبر OCPP.
- يستخدم النمطان 1 و2 مقابس منزلية أو صناعية، ويضيف النمط 2 صندوق حماية على الكابل.
- النمط 3 هو معدات الشحن المتردد المخصصة، وهو المعيار للشواحن الجدارية والشواحن العامة AC.
- النمط 4 هو الشحن المستمر مع وجود المحوّل داخل محطة الشحن.
- تشير إشارة Control Pilot إلى حالة الاتصال (A إلى F) والتيار الأقصى (نسبة PWM)، وتُبنى حالات OCPP عليها.
أنماط الشحن الأربعة
| النمط | التغذية | الحماية والاتصال | الاستخدام المعتاد |
|---|---|---|---|
| النمط 1 | مقبس منزلي أو صناعي، AC | لا اتصال، ويعتمد على حماية التمديدات | المركبات الخفيفة؛ مقيّد أو ممنوع للسيارات في دول كثيرة |
| النمط 2 | مقبس منزلي أو صناعي، AC | جهاز تحكم وحماية مدمج في الكابل (IC-CPD) مع Control Pilot | كابلات الشحن المحمولة والاستخدام العرضي |
| النمط 3 | معدات شحن AC مخصصة | Control Pilot وكشف التوصيل داخل المحطة | الشواحن الجدارية والشواحن العامة AC |
| النمط 4 | تيار مستمر من شاحن خارجي | Pilot مع اتصال رقمي (مثل ISO 15118 وDIN 70121 وCHAdeMO وGB/T) | الشواحن السريعة DC |
النمط 1
توصل السيارة مباشرة بمقبس عادي دون أي اتصال، ولغياب التحكم والحماية الإضافية تقيّد دول كثيرة هذا النمط للسيارات الكهربائية أو تمنعه، ويقتصر غالبًا على الدراجات الكهربائية والمركبات الخفيفة جدًا.
النمط 2
يربط كابل محمول بصندوق تحكم (IC-CPD) السيارة بمقبس منزلي أو صناعي، ويوفر الصندوق حماية من تيار التسرب وإشارة Control Pilot. والنمط 2 عملي كحل احتياطي، لكن التيارات العالية المستمرة على المقابس المنزلية قد تسخّن التمديدات، فلا يغني عن تركيب مخصص.
النمط 3
المعدات مركّبة بشكل دائم، والحماية والتحكم في الإشارة مدمجان في المحطة. وهذا ما يقصده معظم الناس بشاحن AC أو الشاحن الجداري، وهو النمط الذي تستخدمه نقاط الشحن العامة بمقابس Type 2 في أوروبا. راجع دليلنا إلى أنواع الموصلات.
النمط 4
يتم التحويل من المتردد إلى المستمر داخل محطة الشحن التي تضخ التيار المستمر مباشرة إلى البطارية، ولأن الشاحن يجب أن يتبع احتياجات البطارية بدقة، يضيف النمط 4 اتصالًا رقميًا فوق دائرة الإشارة.
Control Pilot: كيف تتحاور السيارة والشاحن؟
في الأنماط 2 و3 و4 يحمل سلك مخصص اسمه Control Pilot (CP) إشارة بسيطة لكنها ذكية: يطبّق الشاحن جهدًا، وتغيّره السيارة بتوصيل مقاومات، فيدل مستوى الجهد الناتج الطرفين على الحالة الراهنة.
| الحالة | جهد الإشارة (تقريبًا) | المعنى |
|---|---|---|
| A | +12 فولت | لا توجد سيارة متصلة |
| B | +9 فولت | السيارة متصلة لكنها غير جاهزة للشحن |
| C | +6 فولت | السيارة متصلة وتشحن |
| D | +3 فولت | شحن يتطلب تهوية (نادر اليوم) |
| E | 0 فولت | خطأ، مثل دائرة قصيرة أو انقطاع التغذية |
| F | −12 فولت | الشاحن غير متاح أو معطل |
PWM: إبلاغ السيارة بالتيار المسموح
بمجرد اتصال السيارة يحوّل الشاحن الإشارة إلى موجة مربعة بتردد 1 كيلوهرتز، وتدل نسبة التشغيل، أي نسبة الوقت الذي تكون فيه الإشارة مرتفعة، على التيار الأقصى. وفي النطاق الشائع يساوي التيار بالأمبير تقريبًا نسبة التشغيل المئوية مضروبة في 0.6، فنسبة 50% تعني نحو 30 أمبير. أما نسبة 5% فلها معنى خاص، إذ تطلب من السيارة استخدام الاتصال الرقمي، وبهذه الطريقة تبدأ بروتوكولات عالية المستوى مثل ISO 15118.
وبهذه الطريقة أيضًا يصل الشحن الذكي إلى السيارة في التيار المتردد، فعندما يرسل نظام الإدارة عبر OCPP حدًا أدنى للقدرة إلى الشاحن، يخفض الشاحن نسبة PWM فتقلل السيارة تيار الشحن. ويشرح دليلنا إلى الشحن الذكي وإدارة الأحمال جانب النظام الخلفي.
إشارة Proximity Pilot
تؤكد إشارة ثانية هي Proximity Pilot (PP) أن القابس موصول، وفي كابلات Type 2 تدل عبر مقاومة داخل القابس على قدرة الكابل من التيار، فلا يقدم الشاحن أبدًا تيارًا يفوق ما يحتمله الكابل. والمقاومة التالفة أو الخاطئة سبب شائع لمشكلة "موصول لكنه لا يشحن".
من حالات الإشارة إلى حالات OCPP
لا يرى نظام إدارة الشحن جهود الإشارة مباشرة، لكن الشاحن يترجمها إلى حالات موصل في OCPP:
| حالة الإشارة | حالة OCPP 1.6 المعتادة |
|---|---|
| الحالة A، لا سيارة | Available |
| الحالة B، السيارة متصلة وتنتظر التفويض أو غير جاهزة | Preparing، أو SuspendedEV أثناء الجلسة |
| الحالة C، تشحن | Charging |
| الشاحن يحد التيار إلى الصفر | SuspendedEVSE |
| الحالة E أو F، عطل | Faulted مع رمز خطأ |
فهم هذا الربط يساعد في استكشاف الأعطال، فالموصل العالق في حالة Preparing يعني غالبًا أن السيارة في الحالة B تنتظر التفويض، أو أن الإشارة لا تصل إلى الحالة C. ويتعمق مقالنا عن StatusNotification وحالات الموصل في التفاصيل.
الأسئلة الشائعة
ما نمط الشحن الذي تستخدمه الشواحن العامة AC؟
النمط 3، إذ تضم المحطة الحماية والتحكم في الإشارة، وتتصل السيارة في أوروبا عبر مقبس Type 2 أو كابل مثبت.
هل الشحن بالنمط 2 آمن؟
يتضمن النمط 2 حماية في صندوق الكابل وهو آمن للاستخدام العرضي على مقبس مناسب، أما للشحن اليومي فيُنصح بتركيب مخصص بالنمط 3.
ماذا تعني نسبة تشغيل 5%؟
تعني أن الاتصال الرقمي، مثل ISO 15118، مطلوب بدل إشارة PWM البسيطة للتيار.
لماذا يعرض الشاحن حالة Preparing دون أن يبدأ؟
من الأسباب الشائعة غياب التفويض، أو أن السيارة لا تطلب طاقة (تبقى في الحالة B)، أو مشكلة في الكابل كشفتها إشارة Proximity Pilot.
اطّلع على الحالة الحية ورموز الأخطاء لكل موصل في جميع شواحن OCPP لديك من لوحة تحكم واحدة. اكتشف برنامج Üreticy لـ OCPP أو تواصل معنا.