نظام الشحن الموحد

نظام الشحن الموحد ( CCS ) هو معيار لمحطات شحن المركبات الكهربائية القابلة للشحن ، يستخدم موصلات Combo 1 ( CCS1 ) أو Combo 2 ( CCS2 )، وهي امتدادات لموصلات التيار المتردد (AC) من النوع 1 والنوع 2 وفقًا لمعيار IEC 62196 ، على التوالي، ويحتوي كل منها على نقطتي توصيل إضافيتين للتيار المستمر (DC) لتمكين الشحن السريع عالي الطاقة. تستطيع شواحن CCS تزويد بطاريات المركبات الكهربائية بالطاقة حتى 500 كيلوواط (بحد أقصى 1000 فولت و500 أمبير )، ^{[ 1 ]} واستجابةً للطلب المتزايد على الشحن الأسرع، تم نشر شواحن CCS بقدرة 400 كيلوواط في شبكات الشحن، كما تم تجربة شواحن CCS بقدرة 990 كيلوواط.    

تُعتبر المركبات الكهربائية ومعدات شحنها متوافقة مع معيار CCS إذا كانت تدعم الشحن بالتيار المتردد أو التيار المستمر وفقًا لهذا المعيار. ومن بين الشركات المصنعة التي تدعم معيار CCS: بي إم دبليو ، ودايملر ، وفيات كرايسلر ، وجاكوار ، ومجموعة بيجو ، وهوندا ، وهيونداي ، وكيا ، ولوسيد ، ومازدا ، وإم جي ، ونيسان ، وبولستار ، ورينو ، وريفيان ، وتسلا ، وماهيندرا ، وتاتا موتورز ، ومجموعة فولكس فاجن ، ^{[ 2 ] [ 3 ]} بالإضافة إلى فورد وجنرال موتورز لطرازاتهما من المركبات الكهربائية في أمريكا الشمالية لعام 2024. ^{[ 4 ]} كما تُصدّر شركات صناعة السيارات الصينية ، مثل بي واي دي وشيري وزيكر ، مركبات CCS2 إلى أسواقها الخارجية.

يسمح معيار CCS بشحن التيار المتردد باستخدام موصلات النوع 1 والنوع 2، وذلك حسب المنطقة الجغرافية والبنية التحتية المتاحة للشحن . تشمل بيئة الشحن هذه وصلات الشحن، وأنظمة الاتصال الخاصة بالشحن، ومحطات الشحن، والمركبة الكهربائية، ووظائف متنوعة لعملية الشحن مثل موازنة الأحمال وتفويض الشحن. من بين أنظمة الشحن المنافسة للشحن عالي الطاقة بالتيار المستمر: CHAdeMO (المستخدم على نطاق واسع في اليابان، وكان يُستخدم سابقًا في أمريكا الشمالية وأوروبا)، ^{[ 5 ]} و GB/T (الصين)، ^{[ 6 ]} ونظام الشحن الخاص بأمريكا الشمالية الذي طورته شركة تسلا. ^{[ 7 ]}

أدى تجدد الاهتمام بالسيارات الكهربائية في التسعينيات إلى انتشار محطات الشحن . في البداية، كانت هذه المحطات تستخدم التيار الكهربائي المتردد المتوفر بكثرة عبر شبكة الكهرباء الرئيسية باستخدام مجموعة متنوعة من المقابس حول العالم. ومنذ عام 2003، أدى توحيد معيار IEC 62196 لموصلات الشحن ذات التيار العالي إلى ظهور أنظمة مختلفة: النوع 1 الذي استُخدم بشكل أساسي في أمريكا الشمالية واليابان، والنوع 2 في أماكن أخرى. أما بالنسبة للشحن بالتيار المستمر، فقد وضعت جمعية مهندسي السيارات ( SAE ) والرابطة الأوروبية لمصنعي السيارات (ACEA) خطة في عام 2011 لإضافة أسلاك تيار مستمر مشتركة إلى أنواع موصلات التيار المتردد الحالية، بحيث يكون هناك غلاف عالمي واحد فقط يناسب جميع محطات الشحن بالتيار المستمر. ^{[ 8 ]}

نُشر اقتراح "نظام الشحن المُدمج" (CCS) في المؤتمر الدولي الخامس عشر لجمعية المهندسين الألمان ( VDI ) في 12 أكتوبر 2011 في بادن بادن . يُحدد نظام الشحن المُدمج نمط موصل واحد على جانب السيارة يوفر مساحة كافية لموصل من النوع 1 أو النوع 2، بالإضافة إلى مساحة لموصل تيار مستمر ثنائي الأطراف يسمح بالشحن حتى 200  أمبير. وافقت سبع شركات مصنعة للسيارات (أودي، وبي إم دبليو، ودايملر، وفورد، وجنرال موتورز، وبورش، وفولكس فاجن) في أواخر عام 2011 على تطبيق نظام الشحن المُدمج في منتصف عام 2012. ^{[ 9 ] [ 10 ]} في مايو 2012، أقرت رابطة مصنعي السيارات الأوروبية (ACEA) توحيد معيار موصل Combo 2 في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي . ^{[ 11 ]} وانضمت إليها في وقت لاحق من ذلك الشهر الرابطة الأوروبية لموردي السيارات (CLEPA) واتحاد صناعة الكهرباء (EURELECTRIC). ^{[ 12 ]}  وفي ذلك الشهر أيضاً، عُرضت نماذج أولية بقدرة تصل إلى 100 كيلوواط في معرض EVS26 في لوس أنجلوس . ^{[ 13 ]} وتُحدد مواصفات الشحن بالتيار المستمر في معيار IEC  62196-3 (2014) نطاقاً يصل إلى 125  أمبير بجهد يصل إلى 850  فولت. ^{[ 14 ]}

اتفقت شركات صناعة السيارات السبع في عام 2011 على استخدام بروتوكول HomePlug GreenPHY للاتصال. ^{[ 15 ]} طورت شركة Phoenix Contact النموذج الأولي للقابس المتوافق بهدف تحمل 10000 دورة توصيل. ^{[ 16 ]} أُرسل اقتراح التقييس إلى اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في يناير 2011. ^{[ 17 ]} قُدِّم طلب استخدام بروتوكول PLC للاتصال بين المركبات والشبكة الكهربائية في سبتمبر 2009 خلال عرض تقديمي مشترك لشركات BMW وDaimler وVW في ندوة كاليفورنيا لتكنولوجيا المركبات عديمة الانبعاثات (ZEV) التي نظمها مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا . ^{[ 18 ]} تنافس هذا الاقتراح مع اقتراح ناقل CAN من اليابان (بما في ذلك CHAdeMO ) والصين (GB/T 20234.3، وهو معيار منفصل لموصل التيار المستمر)، ولم تكن أي من شركات صناعة السيارات في هذه الدول قد انضمت إلى CCS. مع ذلك، شاركت الصين في المراحل المبكرة من تطوير دبابيس التيار المستمر الإضافية. ^{[ 16 ]}

أنشأت فولكس فاجن أول محطة شحن سريع عامة بتقنية CCS في فولفسبورغ  في يونيو 2013، بقدرة 50 كيلوواط تيار مستمر، لاختبار سيارة فولكس فاجن E-Up التي كان من المقرر تسليمها مزودة بموصل شحن سريع بتقنية CCS. ^{[ 19 ]} وبعد أسبوعين، افتتحت بي إم دبليو أول محطة شحن سريع بتقنية CCS لدعم سيارة بي إم دبليو i3 . ^{[ 20 ]} ومنذ القمة العالمية الثانية للسيارات الكهربائية في يونيو 2013 على الأقل، تدعو كل من جمعية CHAdeMO وفولكس فاجن ونيسان إلى استخدام شواحن تيار مستمر متعددة المعايير، حيث لا تتجاوز التكلفة الإضافية لمحطة ثنائية البروتوكول 5%. ^{[ 21 ]} 

منذ عام 2014، اشترط الاتحاد الأوروبي توفير النوع 2 أو Combo 2 ضمن شبكة شحن المركبات الكهربائية الأوروبية .

في ألمانيا، تأسست مبادرة واجهة الشحن ( CharIN  ) من قبل شركات تصنيع السيارات ومورديها (أودي، بي إم دبليو، دايملر، مينيكس، أوبل، فينيكس كونتاكت، بورش، TÜV SÜD، وفولكس فاجن) لتشجيع استخدام تقنية الشحن السريع CCS. وأشارت هذه الشركات في بيان صحفي إلى أن معظم السيارات لا تستطيع الشحن بسرعة تتجاوز 50 كيلوواط، ولذلك كانت هذه هي أول قدرة خرج مشتركة لمحطات الشحن السريع CCS التي تم إنشاؤها خلال عام 2015. وكانت الخطوة التالية هي توحيد معايير المحطات بقدرة  خرج 150 كيلوواط، والتي تم عرضها في أكتوبر 2015، تمهيدًا لنظام مستقبلي بقدرة  خرج 350 كيلوواط. ^{[ 22 ]} انضمت فولفو إلى CharIN في عام 2016؛ ^{[ 23 ]} وتسلا في مارس 2016؛ ^{[ 24 ]} ولوسيد موتورز (أتيفا سابقًا) في يونيو 2016؛ ^{[ 25 ]} وفاراداي فيوتشر في يونيو 2016؛ وتويوتا في مارس 2017. ^{[ 26 ]}

في الولايات المتحدة، صرّحت شركتا بي إم دبليو وفولكس فاجن في أبريل 2016 بأن ممرات الساحل الشرقي والساحل الغربي تتمتع بشبكات شحن "كاملة" بتقنية الشحن السريع (CCS). ^{[ 27 ]} وكجزء من تسوية فضيحة انبعاثات فولكس فاجن في عام 2016 ، التزمت فولكس فاجن بإنفاق  ملياري دولار أمريكي في الولايات المتحدة على مدى السنوات العشر التالية على تقنية الشحن السريع (CCS) وغيرها من البنى التحتية للشحن من خلال شركتها التابعة إلكترفاي أمريكا . ^{[ 28 ]} وفي إطار هذا المسعى، سيتم إنشاء محطات شحن بقدرة تصل إلى 150  كيلوواط في مواقع مجتمعية، وبقدرة تصل إلى 350  كيلوواط على الطرق السريعة. وإلى جانب تقنية الشحن السريع (CCS)، كان من المقرر إنشاء محطات شحن بتقنية CHAdeMO. ^{[ 29 ]}

في نوفمبر 2016، أعلنت شركات فورد ومرسيدس وأودي وبورش وبي إم دبليو عن عزمها إنشاء  شبكة شحن بقدرة 350 كيلوواط (تصل إلى 500 أمبير و920 فولت) ( IONITY ) تضم 400 محطة في أوروبا، ^{[ 30 ]} بتكلفة 200 ألف يورو (220 ألف دولار) لكل محطة. ^{[ 31 ]} معظم السيارات الكهربائية مزودة ببطاريات ذات جهد أقل من 400 فولت. ومع تيار شحن أقصى يبلغ 500 أمبير، يصبح الشحن ممكنًا بقدرة تصل إلى 220 كيلوواط.

توفر شركات تصنيع أجهزة شحن المركبات الكهربائية شواحن CCS قادرة على إخراج طاقة تتجاوز 350  كيلوواط. يدعم جهاز Terra 360 ^{[ 32 ]} من ABB الشحن بقدرة تصل إلى 360  كيلوواط.

 تشمل شواحن CCS القادرة على الشحن بقدرة 400 كيلوواط ما يلي:

• جهاز Axon Easy 400 ^{[ 33 ]} من شركة Ekoenergetyka
• جهاز HYC400 ^{[ 34 ] [ 35 ]} من شركة Alpitronic
• جهاز Troniq عالي الطاقة ^{[ 36 ]} من EVBox
• جهاز Raption 400 HPC ^{[ 37 ]} من شركة Circontrol
• محطة الطاقة الشمسية بقدرة 400  كيلوواط DP + 600  كيلوواط PC ^{[ 38 ]} من شركة SK Signet
• القمر الصناعي المبرد بالسوائل ^{[ 39 ] [ 40 ]} من شركة كيمباور

في أكتوبر 2019، قامت شركة ريبسول بنشر  شواحن CCS بقدرة 400 كيلوواط بالقرب من الطريق السريع A-8 في أبانتو-زيربينا ، بيسكاي، إسبانيا. ^{[ 41 ]}

في مايو 2022، أعلنت شركة يورولوب عن  نشر شاحن ويلبرت أمبر 2 إس-هاب بقدرة 720 كيلوواط في جميع أنحاء بلجيكا في عام 2023. ^{[ 42 ]}

في ديسمبر 2022، قامت شركة Fastned بنشر شواحن EVBox Troniq عالية الطاقة بقدرة 400  كيلوواط في دي واترينج، هولندا، على طول الطريق A8 بالقرب من أوستزان كجزء من شبكة الشحن الخاصة بها. ^{[ 43 ]}

 في أبريل 2023، عرضت شركة Nxu شاحن CCS مدعوم ببطارية بقدرة 700 كيلو وات ^{[ 44 ]} في ميسا، أريزونا .

في مايو 2023، افتتحت شركة شل محطة جديدة ^{[ 45 ]} مزودة بشواحن Kempower بقدرة 400  كيلو وات في لونيلير خارج كريستيانساند ، النرويج.

في يونيو 2023، افتتحت شركة XC Power محطة مزودة بتقنية QiOn في مراكز Supercool Mobility، ومجموعة من أجهزة الشحن بقدرة رئيسية تصل إلى 990 كيلوواط مع نظام CCS1 غير المبرد (حتى 240 كيلوواط)، ومحطة شحن مزودة بنظام تبريد سائل، تصل إلى 990 كيلوواط في مدينة بويبلا ، المكسيك. ^{[ 46 ]}

في النصف الأول من عام 2023، أعلنت كل من فورد وجنرال موتورز عن تحويل خطوط إنتاج سياراتهما الكهربائية في أمريكا الشمالية من معيار CCS1 إلى موصل الشحن NACS بدءًا من طراز عام 2025. ^{[ 4 ]} وقد أثارت هذه الخطوة من الشركتين نحو معيار شحن منافس ردًا من جمعية مبادرة واجهة الشحن (CharIN)، التي تروج لمعيار CCS. وأشارت الجمعية في يونيو 2023 إلى أن "NACS ليس معيارًا منشورًا أو معترفًا به من قبل أي هيئة معايير. ولكي تصبح أي تقنية معيارًا، يجب أن تخضع للإجراءات اللازمة في منظمة لتطوير المعايير ، مثل ISO أو IEC أو SAE." ^{[ 47 ]} وبعد أسبوع، أعلنت SAE أنها اعتمدت موصل NACS كمعيار. ^{[ 48 ]}

يعتمد نظام الشحن الموحد بشكل أساسي على شركات تصنيع السيارات الأوروبية والأمريكية الشمالية. وتنتشر شواحن النوع 1 وشواحن Combo 1 بشكل رئيسي في أمريكا الشمالية والوسطى وكوريا وتايوان، بينما تنتشر شواحن النوع 2 وشواحن Combo 2 في أوروبا وأمريكا الجنوبية وجنوب إفريقيا وشبه الجزيرة العربية والهند وتايلاند وسنغافورة وتايوان وهونغ كونغ وأوقيانوسيا وأستراليا. أما بالنسبة للشحن بالتيار المستمر، فيُستخدم المعيار المنافس GB/T 20234-2015 في الصين، بينما تستخدم اليابان معيار CHAdeMO .

في الاتحاد الأوروبي، ووفقًا للتوجيه 2014/94/EU ^{[ 55 ]،} كان من المفترض أن تكون جميع نقاط شحن التيار المستمر عالية الطاقة التي تم تركيبها بعد 18 نوفمبر 2017 مجهزة، لأغراض التشغيل البيني، بموصلات Combo 2 على الأقل. ومع ذلك، لا يمنع هذا توفير نقاط شحن أخرى تستخدم، على سبيل المثال، CHAdeMO أو AC Rapid .

حتى عام 2024، ^{[ 56 ]} كانت غالبية ^{[ 57 ]} السيارات الكهربائية المباعة في الولايات المتحدة من إنتاج شركة تسلا، ولم تكن تدعم شحن CCS بشكلٍ أساسي. استخدمت تسلا موصلًا خاصًا بها منذ أوائل العقد الثاني من الألفية وحتى عام 2022، مع أن سيارات تسلا الأحدث تدعم أيضًا CCS باستخدام محول يُباع بشكل منفصل. ^{[ 58 ]} في نوفمبر 2022، أعادت تسلا تسمية موصل الشحن الخاص بها إلى معيار الشحن في أمريكا الشمالية (NACS)، مما أتاح المواصفات لمصنعي السيارات الكهربائية الآخرين، وسمح لها بدعم معيار الإشارة نفسه الخاص بـ CCS. ^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]} تُظهر بيانات حركة ECO أن موصلات تسلا تُمثل حوالي 58% من شواحن التيار المستمر. من بينها، استحوذ CCS1 على 38%، بينما استحوذ CHAdeMO على 20%. ^{[ 62 ]}

في عام 2023، أعلنت شركات فورد موتور ، وجنرال موتورز ، وريفيان عن استخدامها لموصلات NACS بدلاً من موصلات CCS في جميع طرازات السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في أمريكا الشمالية. ستُزوَّد السيارات بمحول في عام 2024، بينما ستُصنع الطرازات الجديدة بدءًا من عام 2025 بمنافذ NACS مدمجة. ^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]} لاحقًا، وقّعت شركات أخرى في مجال السيارات الكهربائية اتفاقيات لاعتماد NACS، بما في ذلك أبتيرا ، ومجموعة بي إم دبليو ، وفيزكر ، وهوندا ، ومجموعة هيونداي موتور ، وجاكوار ، ولوسيد ، ومرسيدس-بنز ، ونيسان ، وبولستار ، وسوبارو ، وتويوتا ، وفولفو . كما أعلنت العديد من شبكات الشحن الرئيسية وموردي معدات الشحن دعمهم لـ NACS، بما في ذلك EVgo، وFLO، وABB E-Mobility، وEverCharge. وتم اعتماد NACS لاحقًا دوليًا كمعيار SAE J3400.

وقد أدى ذلك إلى توقعات بأن نظام CCS1 سيصبح قريباً قديماً، لأنه أكبر حجماً وأثقل وزناً وأكثر تكلفة من نظام NACS. ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}

أعلنت شركة هيلتون العالمية عن اتفاقية مع شركة تسلا لتثبيت 20000 جهاز شحن للسيارات الكهربائية في 2000 من عقاراتها في أمريكا الشمالية بحلول عام 2025. ^{[ 71 ]}

في العديد من البلدان الأخرى لا يوجد معيار مفضل حتى الآن، على الرغم من أن CharIN أوصت بالنوع 2 المتقدم والنوع 2 المركب في عام 2018. ^{[ 72 ]}

• مبادرة واجهة الشحن (CharIN)