محطة شحن السيارة الكهربائية ، وتسمى أيضا محطة شحن EV ، نقطة شحن الكهرباء ، نقطة الشحن ، نقطة الشحن ، ECS (محطة الشحن الإلكترونية) و EVSE (معدات تزويد السيارة الكهربائية) ، هي عنصر في البنية التحتية التي تزود الطاقة الكهربائية لإعادة الشحن من المركبات الكهربائية ، مثل السيارات الكهربائية في المكونات ، بما في ذلك السيارات الكهربائية ، والمركبات الكهربائية حي والهجين المكونات.في المنزل أو العمل ، تحتوي بعض السيارات الكهربائية على محولات داخلية يمكن توصيلها بمأخذ كهربائي قياسي أو منفذ جهاز عالي السعة.أما الآخرون فيطلبون أو يمكنهم استخدام محطة شحن توفر وظيفة التحويل الكهربائي أو المراقبة أو الأمان. هذه المحطات مطلوبة أيضاً عند السفر ، والكثير منها يدعم شحن أسرع في الفولتية العالية والتيارات أكثر من تلك المتوفرة من EVSEs السكنية. وعادة ما تكون محطات الشحن العامة هي مرافق في الشارع توفرها شركات المرافق الكهربائية أو تقع في مراكز التسوق بالتجزئة وتديرها العديد من الشركات الخاصة.

توفر محطات الشحن واحدة أو مجموعة من الوصلات الشاقة أو الوصلات الخاصة التي تتوافق مع مجموعة متنوعة من المعايير المنافسة.تتضمن معايير الشحن السريع الشائعة نظام الشحن المشترك ، و CHAdeMO ، و Tesla Supercharger.

اعتبارا من أغسطس 2018 ، كانت هناك 800000 سيارة كهربائية و 18000 محطة شحن في الولايات المتحدة.

السياقات
تقع محطات الشحن في أربعة سياقات أساسية:

محطات الشحن السكنية: يتم توصيل مالك EV عند عودته إلى المنزل ، وتتم إعادة شحن السيارة طوال الليل. لا تحتوي محطة شحن المنزل عادةً على مصادقة المستخدم ، ولا يوجد قياس ، وقد تتطلب توصيل دارة مخصصة. يمكن أيضًا تركيب بعض أجهزة الشحن المحمولة على الحائط كمحطات شحن.
الشحن أثناء الانتظار (بما في ذلك محطات الشحن العامة) – وهو مشروع تجاري مقابل رسوم أو مجانًا ، يتم تقديمه بالشراكة مع مالكي موقف السيارات. قد يكون هذا الشحن بطيئًا أو عالي السرعة ويشجع أصحاب EV على إعادة شحن سياراتهم بينما يستفيدون من المرافق القريبة.ويمكن أن تشمل محطات وقوف السيارات ، وقوف السيارات في مراكز التسوق ، ومراكز صغيرة ، ومحطات القطار (أو لموظفي الشركة الخاصة).
الشحن السريع في محطات الشحن العامة & gt؛ 40 كيلو واط ، مما يوفر أكثر من 60 ميلاً (100 كم) من النطاق في 10-30 دقيقة. قد تكون أجهزة الشحن هذه في فترات الراحة للسماح برحلات المسافات الطويلة. كما يمكن استخدامها بشكل منتظم من قبل الركاب في المناطق الحضرية ، ولشحنها أثناء الانتظار لفترات أقصر أو أطول. من الأمثلة الشائعة CHAdeMO (شركة تصمم وتبيع أجهزة شحن قياسية) ، ونظام SAE Combined Charging ، و Tesla Superchargers.
مقايضات أو شحنات البطارية في أقل من 15 دقيقة. يضيف هدف محدد لأرصدة CARB لمركبة خالية من الانبعاثات 200 ميل إلى نطاقها في أقل من 15 دقيقة. في عام 2014 ، لم يكن هذا ممكنًا لشحن السيارات الكهربائية ، ولكن يمكن تحقيقه من خلال مقايضة بطاريات EV ومركبات خلايا وقود الهيدروجين. انها تعتزم مطابقة توقعات إعادة التزود بالوقود من السائقين العادية.

تتزايد قدرة البطارية والقدرة على التعامل مع الشحن الأسرع ، وتحتاج أساليب الشحن إلى التغيير والتحسين. كما تم إدخال خيارات جديدة (على نطاق صغير ، بما في ذلك محطات الشحن المحمول والشحن عن طريق حصائر الشحن الاستقرائي). وقد أدت الاحتياجات والحلول المختلفة لمختلف المصنعين إلى إبطاء ظهور طرق الشحن القياسية ، وفي عام 2015 ، هناك اعتراف قوي بالحاجة إلى توحيد المعايير.

نظرة عامة

الوضع الدولي
اعتبارا من ديسمبر 2012 ، تم نشر حوالي 50،000 نقطة شحن غير سكنية في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان والصين. اعتبارًا من أغسطس 2014 ، تم نشر 3،869 شاحن CHAdeMO السريع حول العالم ، مع 1،988 في اليابان ، و 1،181 في أوروبا و 686 في الولايات المتحدة ، و 24 في دول أخرى. اعتبارًا من ديسمبر 2013 ، كانت إستونيا هي الدولة الأولى والوحيدة التي أكملت نشر شبكة شحن EV مع تغطية وطنية ، مع وجود 165 شاحن سريع على طول الطرق السريعة على مسافة تتراوح بين 40 إلى 60 كم (25 إلى 37 ميل) ، وكثافة أعلى في المناطق الحضرية.

اعتبارا من مارس 2013 ، تم إنشاء 6768 محطة شحن عام عبر الولايات المتحدة ، مع 16256 نقطة شحن عامة ، منها 3990 موجودة في كاليفورنيا ، و 417 1 في تكساس ، و 1141 في واشنطن. اعتبارا من نوفمبر 2012 ، تم تركيب حوالي 15000 محطة شحن في أوروبا.

اعتبارا من مارس 2013 ، كانت النرويج ، التي لديها أعلى حصة ملكية كهربائية للفرد الواحد ، 4،029 نقطة شحن و 127 محطة شحن سريعة. كجزء من التزامها بالاستدامة البيئية ، بدأت الحكومة الهولندية خطة لإنشاء أكثر من 200 محطة شحن سريعة (DC) في جميع أنحاء البلاد بحلول عام 2015. وسيتم تنفيذ عملية الطرح من قبل شركة الطاقة والأتمتة ABB ومقرها سويسرا وشركة بدء التشغيل الهولندية Fastned ، وسوف تهدف إلى توفير محطة واحدة على الأقل كل 50 كيلومترًا (31 ميلًا) لسكان هولندا البالغ عددهم 16 مليون نسمة.بالإضافة إلى ذلك ، قامت مؤسسة E-laad بتركيب حوالي 3000 نقطة شحن عامة (بطيئة) منذ عام 2009.

اعتبارًا من ديسمبر 2012 ، كان لدى اليابان 1،381 محطة عامة سريعة الشحن ، وهي أكبر عملية نشر لأجهزة الشحن السريعة في العالم ، ولكن فقط حوالي 300 جهاز شحن بطيء. اعتبارا من ديسمبر 2012 ، كان لدى الصين حوالي 800 نقطة شحن بطيئة عامة ، ولا توجد محطات شحن سريعة. اعتبارًا من ديسمبر 2012 ، كانت الدولة التي لديها أعلى نسبة لشحنات سريعة إلى السيارات الكهربائية (EVSE / EV) هي اليابان ، بنسبة 0.030 ، وكان لدى هولندا أكبر نسبة بطء EVSE / EV ، مع أكثر من 0.50 ، بينما كان لدى الولايات المتحدة نسبة EVSE / EV بطيئة 0.20.

اعتبارا من سبتمبر 2013 ، توجد أكبر شبكات شحن عام في أستراليا في العاصمة بيرث ومالبورن ، مع إنشاء حوالي 30 محطة (7 كيلووات تيار متردد) في كلتا المدينتين – توجد شبكات أصغر في مدن العاصمة الأخرى.

في أبريل 2017 ، أفادت شركة YPF ، وهي شركة نفط مملوكة للدولة في الأرجنتين ، أنها ستقوم بتركيب 220 محطة سريعة التحميل للسيارات الكهربائية في 110 من محطات الخدمة التابعة لها في الأراضي الوطنية.

سلامة
على الرغم من أنه يمكن إعادة شحن السيارات والمعدات الكهربائية القابلة لإعادة الشحن من مقبس الحائط المحلي ، إلا أنه عادة ما تكون محطة الشحن في متناول العديد من السيارات الكهربائية ولديها آليات إضافية للتحكم في التيار أو الاتصال لفصل التيار عند عدم شحن القيمة.

هناك نوعان رئيسيان من أجهزة استشعار السلامة:

أجهزة الاستشعار الحالية التي ترصد الطاقة المستهلكة وتحافظ على الاتصال فقط إذا كان الطلب ضمن نطاق محدد مسبقًا. تتفاعل أسلاك المستشعر بسرعة أكبر ، ولديها أجزاء أقل من الفشل وربما تكون أقل تكلفة لتصميمها وتنفيذها. ومع ذلك ، يمكن لأجهزة الاستشعار الحالية استخدام موصلات قياسية ويمكنها أن توفر بسهولة خيارًا للمورّدين لمراقبة الكهرباء التي يتم استهلاكها فعليًا أو فرض رسوم عليها.
“أسلاك استشعار” مادية إضافية توفر إشارة تغذية مرتدة ، كما هو محدد في مخططات SAE J1772 و IEC 62196 المستنفدة التي تتطلب تركيبات توصيل طاقة خاصة (متعددة السنون).

حتى عام 2013 ، كانت هناك مشكلة عندما كانت أجهزة الشحن من Blink محمومة وتسببت في تلف كل من الشاحن والسيارة. كان الحل المستخدم من قبل الشركة هو الحد من الحد الأقصى الحالي.

المعايير
تحدد SAE التي يقع مقرها في الولايات المتحدة شحن المستوى الأول باستخدام منفذ قياسي للتيار المتردد بقوة 120 فولت لشحن سيارة كهربائية. سيستغرق هذا الأمر وقتًا طويلاً لشحن السيارة بالكامل ، ولكن إذا استخدم فقط للتنقل أو السفر لمسافة قصيرة ، فلن تكون هناك حاجة إلى شحن كامل أو يمكن القيام به بين عشية وضحاها.

يُعرف الشحن AC 240 فولت بـ المستوى 2 من الشحن. يشبه شحن المستوى الثاني الأجهزة المنزلية مثل مجففات الملابس. تتراوح أجهزة الشحن من المستوى 2 من أجهزة الشحن المثبتة في المرائب المستهلكة ، إلى أجهزة الشحن العامة بطيئة نسبيًا. يمكنهم شحن بطارية السيارة الكهربائية في 4-6 ساعات. غالبًا ما يتم وضع أجهزة الشحن من المستوى الثاني في الوجهات بحيث يمكن للسائقين شحن سياراتهم أثناء العمل أو التسوق. أجهزة الشحن المنزلية من المستوى 2 هي الأفضل للسائقين الذين يستخدمون سياراتهم في كثير من الأحيان أو يحتاجون إلى المزيد من المرونة. في كثير من البلدان خارج أمريكا الشمالية والجنوبية ، وهذا هو الجهد المعياري المنزلية.

شحن المستوى 3 ، المعروف أيضا باسم الشحن السريع DC ، يدعم شحن ما يصل إلى 500 فولت. تعمل منظمة CHAdeMO على توحيد أجهزة الشحن السريعة. تستخدم أجهزة الشحن من المستوى 3 قابسًا بقوة 480 فولت يولد 62.5 كيلو واط (يمكن أن تصل طاقة الذروة إلى 120 كيلوواط ، ويتنوع ذلك عبر الشحن. يعتبر محرك Tesla Supercharger الأكثر انتشارًا في الولايات المتحدة. [متى؟] بالنسبة إلى طراز Tesla S 75 يمكن لشاحن فائق أن يضيف حوالي 275 كيلومترًا (170 ميل) من النطاق في حوالي 30 دقيقة أو شحن كامل في حوالي 75 دقيقة ، وفي أبريل 2018 ، أفادت تسلا أن لديها 1210 محطة شحن فائقًا وأنها تعمل باستمرار على توسيع الشبكة.

تعرف منظمة معايير أخرى ، اللجنة الدولية الكهروتقنية ، فرض الرسوم في أوضاع (IEC 62196).

الوضع 1 – الشحن البطيء من مأخذ كهربائي منتظم (أحادي أو ثلاثي الطور)
الوضع 2 – الشحن البطيء من المقبس العادي ولكن مع بعض ترتيبات الحماية المحددة لـ EV (على سبيل المثال ، Park & ​​amp؛ Charge أو أنظمة PARVE)
الوضع 3 – الشحن البطيء أو السريع باستخدام مقبس EV متعدد التوصيل مع وظائف التحكم والحماية (على سبيل المثال ، SAE J1772 و IEC 62196)
الوضع 4 – الشحن السريع باستخدام بعض تقنيات الشاحن الخاصة مثل CHAdeMO

هناك ثلاث حالات الاتصال:

الحالة A هي أي شاحن متصل بالتيار الكهربائي (عادة ما يتم توصيل كابل الإمداد الرئيسي بالشاحن) عادةً ما يكون مرتبطًا بالطريقتين 1 أو 2.
تعتبر Case B شاحن سيارة على متن المركبة مزودًا بكبل توريد رئيسي يمكن فصله عن كل من الإمداد والمركبة – وعادة ما يكون الوضع 3.
تعتبر Case C محطة شحن مخصصة مع تزويد DC بالسيارة. قد يتم توصيل كابل التغذية الرئيسي بشكل دائم بمحطة الشحن مثل الوضع 4.

هناك أربعة أنواع من المكونات:

النوع 1 – قارنات مركبة أحادية الطور – تعكس مواصفات قابس السيارات SAE J1772 / 2009
النوع 2 – قارنات مركبة أحادية وثلاثية الطور – تعكس مواصفات المقابس VDE-AR-E 2623-2-2
النوع 3 – قارنات مركبة أحادية وثلاث مراحل مزودة بمصاريع السلامة – تعكس مقترح تحالف EV Plug
النوع 4 – مقرنة الشحن السريع – للأنظمة الخاصة مثل CHAdeMO

بالنسبة لشحن نظام الشحن المشترك (CCS) DC الذي يتطلب PLC (Powerline Communications) ، يتم إضافة اثنين من الموصلات الإضافية في الجزء السفلي من منافذ السيارة من النوع 1 أو من النوع 2 ومقابس الشحن لربط محطات الشحن DC ذات الجهد العالي ببطارية المركبة. تُعرف هذه الشائعة على أنها موصلات Combo 1 أو Combo 2. عادةً ما يكون اختيار منافذ نمط Combo 1 أو Combo 2 موحَّدًا على أساس كل بلد ، بحيث لا يحتاج مزودو الشحن العام إلى ملاءمة الكبلات مع كلا النوعين. بشكل عام ، تستخدم أمريكا الشمالية منافذ سيارة طراز كومبو 1 ، تستخدم معظم مناطق العالم منافذ سيارة كومبو 2 على نمط CCS.

الشحن السكنية

الوضع 1: المقبس الداخلي وسلك التمديد
يتم توصيل السيارة بشبكة الطاقة من خلال منافذ مقابس قياسية موجودة في المساكن ، والتي عادة ما يتم تصنيفها وفقًا للبلد عند حوالي 10 أ. لاستخدام الوضع 1 ، يجب أن يتوافق التركيب الكهربائي مع لوائح السلامة ويجب أن يكون لديه نظام تأريض ، قاطع الدائرة للحماية ضد الحمل الزائد وحماية تسرب الأرض. تحتوي المقابس على أجهزة تقطيع لمنع جهات الاتصال غير المقصودة.

القيد الأول هو القوة المتاحة ، لتجنب مخاطر:

تسخين المقبس والكابلات بعد الاستخدام المكثف لعدة ساعات عند أو بالقرب من الطاقة القصوى (التي تتراوح من 8 إلى 20 ألف حسب البلد).
مخاطر الحريق أو الإصابة الكهربائية إذا كان التركيب الكهربائي عتيقًا أو إذا كانت بعض أجهزة الحماية غير موجودة.

يرتبط القيد الثاني بإدارة طاقة التثبيت.

بما أن مقبس الشحن يشترك في مغذي من لوحة المفاتيح مع مآخذ أخرى (بدون دارة مخصصة) إذا كان مجموع الاستهلاك يتجاوز حد الحماية (بشكل عام 16 أ) ، فسوف يتحرك قاطع الدائرة ، ويوقف الشحن.
الوضع 2: المقبس المحلي والكابل مع جهاز حماية

تتصل السيارة بشبكة الطاقة الرئيسية عبر منافذ المقبس المنزلية. يتم الشحن عبر شبكة أحادية الطور أو ثلاثية الطور وتركيب كبل التأريض.جهاز حماية مدمج في الكابل. هذا الحل أكثر تكلفة من الوضع 1 بسبب خصوصية الكبل.

الوضع 3: مقبس محدد على دارة مخصصة
تتصل السيارة مباشرة بالشبكة الكهربائية عبر مقبس ومقبس خاصين ودائرة مخصصة. يتم أيضًا تثبيت وظيفة التحكم والحماية بشكل دائم في التثبيت. هذا هو وضع الشحن الوحيد الذي يفي بالمعايير المعمول بها التي تنظم التركيبات الكهربائية. كما يسمح أيضًا بتدفق الحمولات بحيث يمكن تشغيل الأجهزة المنزلية الكهربائية أثناء شحن السيارة أو على العكس من ذلك ، يتم تحسين وقت شحن السيارة الكهربائية.

الوضع 4: اتصال التيار المباشر (DC) لإعادة الشحن السريع
تتصل السيارة الكهربائية بشبكة الطاقة الرئيسية من خلال شاحن خارجي. يتم تثبيت وظائف التحكم والحماية وكابل شحن السيارة بشكل دائم في التثبيت.

بنية تحتية
قد لا تحتاج محطات شحن السيارات الكهربائية إلى بنية تحتية جديدة في البلدان المتقدمة ، أقل من توفير وقود بديل جديد على شبكة جديدة.يمكن للمحطات الاستفادة من الشبكة الكهربائية الموجودة في كل مكان وإعادة شحن المنزل هو خيار. على سبيل المثال ، أظهرت استطلاعات الرأي أن أكثر من نصف أصحاب المنازل في الولايات المتحدة يمكنهم الوصول إلى قابس لشحن سياراتهم. أيضا معظم القيادة المحلية على مسافات قصيرة مما يقلل من الحاجة إلى شحن منتصف الرحلة. في الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، 78٪ من التنقلات على بعد أقل من 40 ميلاً (64 كم) ذهابًا وإيابًا. ومع ذلك ، تتطلب المحركات الأطول بين المدن والبلدات شبكة من محطات الشحن العامة أو طريقة أخرى لتوسيع نطاق المركبات الكهربائية إلى ما بعد الانتقال اليومي المعتاد. ويتمثل أحد التحديات في هذه البنية التحتية في مستوى الطلب: فالمحطة المعزولة على طول طريق سريع مزدحم قد تشهد مئات العملاء في الساعة إذا اضطرت كل سيارة كهربائية مارة إلى التوقف عند هذه الرحلة.في النصف الأول من القرن العشرين ، واجهت سيارات الاحتراق الداخلي مشكلة بنية تحتية مماثلة.

وقت الشحن

BYD e6 سيارة أجرة في شنتشن ، الصين. تغذى في 15 دقيقة إلى 80 في المئة

Solaris Urbino 12 الكهربائية ، بطارية الحافلة الكهربائية ، محطة الشحن الاستقرائي
يعتمد وقت الشحن على سعة البطارية وقوة الشحن. بعبارة بسيطة ، يعتمد معدل وقت الشحن على مستوى الشحن المستخدم ، ويعتمد مستوى الشحن على معالجة الجهد للبطاريات وأجهزة الشحن في السيارة. تحدد SAE الأمريكية أساس المستوى 1 (120 وحدة حجم الخدمة المنزلية) كأبطأ ، المستوى 2 (ترقية 240 VAC المنزلية) في الوسط والمستوى 3 (شحن فائق ، 480 VDC أو أعلى) كأسرع. يمكن أن يكون وقت الشحن من المستوى 3 بنفس سرعة 30 دقيقة لتكلفة 80٪ ، على الرغم من وجود منافسة جادة في الصناعة حول معيارها الذي يجب اعتماده على نطاق واسع. يمكن حساب وقت الشحن باستخدام المعادلة: زمن الشحن = طاقة البطارية / طاقة الشحن

وتبلغ سعة بطارية السيارة الكهربائية المشحونة بالكامل من شركات صناعة السيارات الكهربائية (مثل نيسان) حوالي 20 كيلووات ساعة ، مما يوفر لها استقلالية كهربائية تبلغ حوالي 100 ميل. أصدرت تسلا في البداية نموذجها S بقدرة بطارية 40 كيلو وات ساعة ، و 60 كيلو واط ساعة ، و 85 كيلو واط في الساعة مع وجود نطاق تقديري يبلغ حوالي 480 كم. اعتبارا من يناير 2018 لديهم اثنين من النماذج ، و 75 كيلو واط ساعة و 100 كيلووات ساعة. تبلغ قدرة السيارات الكهربائية الهجينة من 3 إلى 5 كيلوواط ساعة تقريبًا ، للحصول على استقلالية كهربائية تتراوح من 20 إلى 40 كيلومترًا ، ولكن محرك البنزين يضمن الاستقلالية التامة للمركبة التقليدية.

بما أن الاستقلالية الكهربائية فقط ما زالت محدودة ، يجب أن يتم شحن المركبة كل يومين أو ثلاثة أيام في المتوسط. في الواقع ، يقوم السائقون بتوصيل سياراتهم كل ليلة ، وبالتالي يبدأ كل يوم بشحن كامل.

بالنسبة للشحن العادي (حتى 7.4 كيلوواط) ، قام مصنعو السيارات ببناء شاحن بطارية في السيارة. يتم استخدام كابل الشحن لتوصيله بالشبكة الكهربائية لتزويد تيار تيار كهربائي 230 فولت. من أجل شحن أسرع (22 كيلوواط ، حتى 43 كيلو واط وأكثر) ، اختار المصنعون حلين:

استخدم الشاحن المدمج في السيارة ، المصمم لشحن من 3 إلى 43 كيلووات في طور واحد 230 فولت أو 400 فولت من ثلاث مراحل.
اﺳﺗﺧدم ﺷﺎﺣﻧًﺎ ﺧﺎرﺟﯾًﺎ ﯾﺣول ﺗﯾﺎر اﻟﺗﯾﺎر اﻟﻣﺗردد إﻟﯽ ﺗﯾﺎر ﮐﮭرﺑﻲ ﻣﺗﺣرك وﯾﺷﺣن اﻟﺳﯾﺎرة ﺑﻣﻘدار 50 ﮐﯾﻟووات (ﻋﻟﯽ ﺳﺑﯾل اﻟﻣﺛﺎل ﻧﯾﻔﯾس ﻟﯾف) أو أﮐﺛر (ﻣﺛل 120-135 ﮐﯾﻟو وات ﻣن Tesla Model S)

وقت الشحن لمدة 100 كم من نطاق BEV	مزود الطاقة	قوة	الجهد االكهربى	ماكس. تيار
6-8 ساعات	على مرحلة واحدة	3.3 كيلو واط	230 فولت تيار متردد	16 أ
3-4 ساعات	على مرحلة واحدة	7.4 كيلو واط	230 فولت تيار متردد	32 أ
2 – 3 ساعات	ثلاث مراحل	11 كيلو واط	400 فولت تيار متردد	16 أ
1-2 ساعات	ثلاث مراحل	22 كيلو واط	400 فولت تيار متردد	32 أ
20-30 دقيقة	ثلاث مراحل	43 كيلو واط	400 فولت تيار متردد	63 أ
20-30 دقيقة	التيار المباشر	50 كيلو واط	400-500 فولت تيار مستمر	100-125 A
10 دقائق	التيار المباشر	120 كيلو واط	300 – 500 فولت تيار مستمر	300-350 A

يجد المستخدم شحن سيارة كهربائية بسيطة مثل توصيل جهاز كهربائي عادي ؛ ولكن لضمان أن هذه العملية تتم بأمان تام ، يجب أن يقوم نظام الشحن بالعديد من وظائف السلامة والحوار مع السيارة أثناء التوصيل والشحن.

التكاليف
تعطي تسلا حاليًا لأصحاب سياراتها طراز S و Model X رصيدًا فائقًا يمنح 400 كيلو واط في الساعة مجانًا. بعد استخدام هذا الرصيد ، يجب على السائقين الذين يستخدمون Tesla Superchargers الدفع مقابل kWh. يتراوح السعر من 0.06 دولار إلى 0.26 دولار لكل كيلو وات في الساعة في الولايات المتحدة. الاستفادة من Tesla superchargers هي أنها قابلة للاستخدام فقط من قبل سيارات تسلا. تتوفر شبكات شحن أخرى لمركبات غير تسلا. تحتوي أجهزة الشحن من Blink على أجهزة شحن من المستوى 2 و DC Fast Chargers وتكلفة منفصلة للأعضاء وغير الأعضاء. وتتراوح أسعارها من 0.39 دولار إلى 0.69 دولار لكل كيلوواط ساعة للأعضاء و 0.49 دولار إلى 0.79 دولار للكيلووات في الساعة لغير الأعضاء ، اعتماداً على الموقع. تحتوي شبكة ChargePoint على أجهزة شحن مجانية وأجهزة شحن مدفوعة الأجر يتم تفعيلها بواسطة بطاقة عضوية مجانية. تعتمد أسعار محطات الشحن المدفوعة على الأسعار المحلية (على غرار بلينك).تستخدم شبكات أخرى طرق دفع مماثلة لمحطات الوقود النموذجية ، حيث يدفع واحد نقدًا أو بطاقة ائتمان لكل كيلو واط ساعة من الكهرباء.

نشر محطات الشحن العامة
ويجري حاليا تركيب محطات الشحن من قبل السلطات العامة والمؤسسات التجارية وبعض أرباب العمل الرئيسيين من أجل تنشيط سوق المركبات التي تستخدم أنواع وقود بديلة للوقود ووقود الديزل. ولهذا السبب ، فإن معظم محطات الشحن تقدم حاليًا دون مقابل أو يمكن الوصول إليها لأعضاء في مجموعات معينة دون تكلفة كبيرة (على سبيل المثال ، يتم تنشيطها بواسطة “بطاقة عضوية” مجانية أو بواسطة “رمز يوم” رقمي).

مواقع
يمكن العثور على محطات الشحن وستكون هناك حاجة إليها عندما يكون هناك موقف سيارات في الشارع ، ومواقف سيارات الأجرة ، ومواقف السيارات (في أماكن العمل ، والفنادق ، والمطارات ، ومراكز التسوق ، والمحلات التجارية ، ومطاعم الوجبات السريعة ، والمقاهي وغيرها) ، وكذلك في أماكن العمل ، في ممرات السيارات والمرائب في المنزل. يمكن لمحطات التعبئة الحالية أيضا أن تتضمن محطات شحن. اعتبارًا من عام 2017 ، تعرضت محطات الشحن لانتقادات بسبب عدم إمكانية الوصول إليها ، ومن الصعب العثور عليها ، وبعيدًا عن الترتيب ، وبطيئة ؛ وبالتالي الحد من التوسع EV. وفي الوقت نفسه ، تضيف محطات وقود إضافية محطات شحن EV لتلبية الطلب المتزايد على محركات EV.

مشاريع محطات المركبات وشحن السفن والمشاريع المشتركة
دخلت شركات تصنيع السيارات الكهربائية ومقدمي خدمات البنية التحتية والشحن والحكومات الإقليمية في العديد من الاتفاقيات والمشروعات لتشجيع وتوفير شبكات المركبات الكهربائية لمحطات الشحن العامة.

شركة EV Plug Alliance هي عبارة عن اتحاد يضم 21 شركة أوروبية تصنع حلولاً بديلة للتوصيل. يهدف المشروع إلى فرض معيار IEC واعتماد معيار أوروبي لحل التوصيل مع مقابس ومقابس للبنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية. يجادل الأعضاء (شنايدر إلكتريك ، ليجراند ، سكامي ، نكسانز ، إلخ) بأن النظام أكثر أمانًا لأنهم يستخدمون المصاريع. الإجماع العام هو أن المواصفة IEC 62196 و IEC 61851-1 قد اعتنيا على السلامة من خلال جعل الأجزاء غير حية عند اللمس.

تبديل البطارية
تعتبر محطة تبديل البطاريات (أو التبديل) مكانًا يمكن فيه تبديل البطارية أو حزمة البطارية التي يتم تفريغها على الفور للحصول على بطارية مشحونة بالكامل ، مما يلغي التأخير في انتظار شحن بطارية السيارة.

تبديل البطارية أمر شائع في المستودعات التي تستخدم شاحنات رافعة شوكية كهربائية. كان أول من اقترح مفهوم خدمة البطارية القابلة للتبادل في وقت مبكر من 1896 ، من أجل التغلب على نطاق التشغيل المحدود للسيارات الكهربائية والشاحنات. وضعت لأول مرة بين عامي 1910 و 1924 ، من قبل شركة هارتفورد للكهرباء الخفيفة ، من خلال خدمة بطارية GeVeCo ، وكانت متاحة في البداية للشاحنات الكهربائية. قام مالك المركبة بشراء السيارة ، بدون بطارية ، من الشركة العامة للمركبات (GeVeCo) ، المملوكة جزئياً لشركة General Electric ، وتم شراء الكهرباء من Hartford Electric من خلال استخدام بطارية قابلة للاستبدال. تم تعديل كل من السيارات والبطاريات لتسهيل تبادل سريع للبطارية. دفع المالك رسومًا متغيرة لكل ميل ورسوم خدمة شهرية لتغطية صيانة الشاحنة وتخزينها. خلال فترة الخدمة ، غطت المركبات أكثر من 6 ملايين ميل.

وابتداءً من عام 1917 ، تم تشغيل خدمة ناجحة مماثلة في شيكاغو لمالكي سيارات ميلبورن الكهربائية ، الذين يمكنهم أيضًا شراء السيارة دون البطاريات. تم تنفيذ نظام سريع لاستبدال البطارية للحفاظ على تشغيل 50 حافلة كهربائية في الألعاب الأولمبية الصيفية 2008.

في السنوات الأخيرة ، شاركت Better Place و Tesla و Mitsubishi Heavy Industries في دمج تقنية تبديل البطارية مع سياراتهم الكهربائية لتوسيع نطاق القيادة. في محطة تبديل البطارية ، لا يحتاج السائق إلى الخروج من السيارة أثناء تبديل البطارية. يتطلب تبديل البطارية سيارة كهربائية مصممة “للتبديل السهل” للبطاريات. ومع ذلك ، فإن شركات تصنيع السيارات الكهربائية التي تعمل على تقنية تبديل البطارية لم يتم توحيدها في الوصول إلى البطارية أو المرفقات أو الأبعاد أو الموقع أو النوع.

في عام 2013 ، أعلنت تيسلا عن خدمة محطة شحن خاصة بها لدعم مالكي سيارات تسلا. كان من المفترض أن تقوم شبكة من محطات Tesla Supercharger بدعم مقايضات البطاريات مع الطراز S ، إلى جانب إمكانية الشحن السريع الأكثر انتشارًا لكل من الطراز S و Tesla Roadster. ومع ذلك ، فقد تخلى تسلا عن مبادرات مبادلة البطاريات لصالح محطات الشحن السريع سريعة النمو. وقد دفع هذا القرار تسلا لتكون رائدة في السوق في محطات الشحن السريع ، والتي تصل إلى 1210 محطات في جميع أنحاء العالم ، اعتبارا من أبريل 2018.

تتم المطالبة بالمزايا التالية من أجل تبديل البطارية:

تبديل سريع للبطارية دون خمس دقائق.
نطاق قيادة غير محدود حيث تتوفر محطات تبديل البطارية.
لا يحتاج السائق إلى الخروج من السيارة أثناء تبديل البطارية.
لا يمتلك السائق البطارية في السيارة ، حيث ينقل التكاليف عبر البطارية ، وعمر البطارية ، والصيانة ، وتكلفة رأس المال ، والجودة ، والتكنولوجيا ، والضمان لشركة محطة تبديل البطارية.
يمكن عقد مع شركة تبديل البطارية دعم السيارة الكهربائية بسعر أقل من سيارات البنزين ما يعادلها.
ويمكن للبطاريات الاحتياطية في محطات المبادلة أن تشارك في المركبة لتخزين الشبكة.

مكان افضل
كانت شبكة Better Place هي أول عملية نشر تجارية حديثة لنموذج تبديل البطارية. كانت رينو فلوينس زد إي أول سيارة كهربائية مزودة بتقنية البطاريات القابلة للتحويل والمتاحة لشبكة “بيتر بليس” العاملة في إسرائيل والدنمارك. استخدمت شركة Better Place نفس التكنولوجيا لمبادلة البطاريات التي تستخدمها الطائرات المقاتلة من طراز F-16 لتحميل قنابلها. أطلقت شركة Better Place أول محطة مبادلة للبطاريات في إسرائيل ، في كريات عقرون ، بالقرب من رحوفوت في مارس 2011. استغرقت عملية تبديل البطارية خمس دقائق.اعتبارا من ديسمبر 2012 ، تم بيع حوالي 600 ZFs في البلاد. تحسنت المبيعات خلال الربع الأول من عام 2013 ، حيث تم بيع 297 سيارة ، ليصل إجمالي عدد الأسطول في إسرائيل إلى 900. وفي ديسمبر 2012 ، كانت هناك 17 محطة لتشغيل البطاريات تعمل بكامل طاقتها في الدنمارك ، مما يتيح للعملاء القيادة في أي مكان في جميع أنحاء البلاد في سيارة كهربائية. وبلغ إجمالي مبيعات فلوينس زد إي 198 وحدة حتى ديسمبر 2012.

رفعت شركة Better Place دعوى للإفلاس في إسرائيل في مايو 2013. وكانت الصعوبات المالية التي تواجهها الشركة ناتجة عن الاستثمار المرتفع المطلوب لتطوير البنية التحتية للشحن والتبادل ، حوالي 850 مليون دولار أمريكي في رأس المال الخاص ، واختراق السوق بشكل كبير أقل مما توقعه شاي أغاسي . وقد تم نشر أقل من 1000 سيارة من طراز Fluence ZE في إسرائيل وحوالي 400 وحدة فقط في الدنمارك. في إطار نموذج أعمال شركة Better Place ، كانت الشركة تمتلك البطاريات ، لذا كان على مصفي المحكمة أن يقرر ما يجب فعله مع العملاء الذين لا يملكون ملكية البطارية ويواجهون خطر تركهم بسيارة غير مجدية.

تسلا
صممت Tesla طراز S للسماح بالتبديل السريع للبطارية. في يونيو 2013 ، أعلنت تسلا عن هدفها المتمثل في نشر محطة تبديل البطاريات في كل من محطات الشحن السوبر. في حدث تظاهر ، أظهر تسلا أن عملية تبديل البطاريات مع طراز S استغرق ما يزيد قليلا عن 90 ثانية ، أي حوالي نصف الوقت الذي يستغرقه لإعادة ملء سيارة تعمل بالبنزين تستخدم لأغراض المقارنة خلال الحدث.

كان من المقرر أن يتم نشر المحطات الأولى على طول الطريق السريع 5 في ولاية كاليفورنيا ، وذلك وفقًا لـ Tesla ، حيث يقوم عدد كبير من سيارات S models برحلة سان فرانسيسكو لوس أنجلوس بانتظام. كانت تلك المحطات يتبعها محطات في واشنطن العاصمة إلى ممر بوسطن. وقال إيلون موسك إنه سيتم تقديم الخدمة بسعر 15 غالونًا أمريكيًا تقريبًا (57 لترًا و 12 جالونًا من البنزين) بالسعر المحلي الحالي ، من 60 إلى 80 دولارًا أمريكيًا في يونيو 2013. يمكن للمالكين استلام شحنات البطارية بالكامل في رحلة العودة ، والتي تم تضمينها في رسوم المبادلة. كما ستعرض Tesla خيار الاحتفاظ بالعلبة المستلمة على المقايضة ودفع فرق السعر إذا كانت البطارية التي تم استلامها أحدث ، أو لاستلام الحزمة الأصلية من Tesla مقابل رسوم نقل. التسعير لم يتحدد.

في يونيو 2015 ، أشار موسك إلى أنه من المرجح أن تتخلى تسلا عن خططها لبناء شبكة من محطات المقايضة. وأخبر مساهمي شركته أنه على الرغم من دعوة جميع مالكي طراز S في منطقة كاليفورنيا لتجربة المنشأة الحالية الموجودة في Harris Ranch ، فإن أربعة أو خمسة أشخاص فقط قاموا بذلك. وبالتالي ، فمن غير المرجح أن المفهوم يستحق التوسع.

شبكة Gogoro Energy
أعلنت Gogoro عن عزمها إطلاق Gogoro Energy Network في عام 2015. إن الشبكة مبنية على فكرة GoStations الموزعة التي ستستخدم كمواقع تبديل البطارية لـ Smartscooters من Gogoro.

BattSwap
BattSwap هي شركة أوروبية جديدة تبدأ بحل مبادلة البطارية. لديها نموذج عمل أولي يغطيها التمويل الأولي المستلم من الأوروبيين.تستغرق محطة المقايضة 30 ثانية فقط لإجراء عملية مبادلة كاملة وهي أقل تكلفة من الشاحن Tesla.

Voltia
قامت شركة Voltia (المعروفة سابقًا باسم Greenway Operator) بتصميم وتشغيل محطات تبديل البطاريات الخاصة (BSS) في سلوفاكيا لتحويل البطاريات في المركبات التجارية الخفيفة. كانت المحطات تعمل بنجاح تجاري منذ عام 2012.

يعمل محرك BSS في Voltia على القيادة / القيادة في المحطة ، حيث يتم شحن منزل لعدد من البطاريات في وقت واحد. تسمح الهيكلية للسائقين بالرفع لأعلى ، وباستخدام الرافعة الهيدروليكية ، يتم تبديل البطارية المستخدمة مع بطارية جديدة مشحونة بالكامل في أقل من 7 دقائق.يقوم نظام الكمبيوتر بإشعار السائقين في مكان إرساء بطاريتهم القديمة وبأي بطارية جديدة. وهو مثالي للشركات التي يكون الوقت جوهرها والوقت الذي يقضيه في إعادة الشحن هو الوقت والمال.

تأتي البطاريات في مجموعة متنوعة من الأحجام (40-90 كيلووات ساعة) ، والتي توفر نطاقات مفيدة مختلفة (160-270 كم).

نقد
وقد تم انتقاد هذه الحلول مبادلة لكونها ملكية. من خلال إنشاء احتكار فيما يتعلق بملكية البطاريات والتقنيات المحمية ببراءة اختراع ، تقوم الشركات بتقسيم السوق وتقليل فرص الاستخدام الواسع لمبادلات البطاريات.

التقنيات ذات الصلة

اتصالات الشبكة الذكية
إن إعادة شحن مجموعة كبيرة من البطاريات يمثل عبئًا كبيرًا على الشبكة الكهربائية ، ولكن يمكن جدولة ذلك لفترات انخفاض الحمل أو انخفاض تكاليف الكهرباء. من أجل تحديد موعد إعادة الشحن ، يمكن لمحطة الشحن أو المركبة الاتصال بالشبكة الذكية. تسمح بعض المركبات الإضافية لمشغل المركبة بالتحكم في إعادة الشحن من خلال واجهة الويب أو تطبيق الهاتف الذكي. علاوة على ذلك ، في سيناريو من مركبة إلى أخرى ، يمكن لبطارية المركبة توفير الطاقة للشبكة في فترات ذروة الطلب. يتطلب ذلك تواصلًا إضافيًا بين الشبكة ومحطة الشحن وإلكترونيات السيارة. تقوم SAE International بتطوير مجموعة من المعايير لنقل الطاقة من وإلى الشبكة بما في ذلك SAE J2847 / 1 “الاتصال بين مركبات التوصيل الإضافية وشبكة المرافق”. كما تقوم ISO و IEC بتطوير سلسلة مماثلة من المعايير المعروفة باسم ISO / IEC 15118: “مركبات الطرق – واجهة توصيل من مركبة إلى أخرى”.

الكهرباء المتجددة ومحطات شحن الطاقة المتجددة
ترتبط محطات الشحن عادةً بالشبكة الكهربائية ، مما يعني أن الكهرباء تنتج من محطات طاقة الوقود الأحفوري أو محطات الطاقة النووية.الطاقة الشمسية هي أيضا مناسبة للسيارات الكهربائية. صمم Nidec Industrial Solutions نظامًا يمكن تشغيله إما عن طريق الشبكة أو مصادر الطاقة المتجددة مثل PV (50-320 kW). تقوم SolarCity بتسويق أنظمة الطاقة الشمسية الخاصة بها إلى جانب منشآت شحن السيارات الكهربائية. أعلنت الشركة عن شراكة مع رابوبنك لجعل شحن السيارات الكهربائية متاحًا مجانًا لمالكي سيارات تسلا التي تسير على الطريق السريع 101 بين سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس. السيارات الأخرى التي يمكن أن تستخدم نفس تكنولوجيا الشحن هي موضع ترحيب

محطة SPARC
تستخدم محطة SPARC (محطة إعادة تشغيل السيارات بالطاقة الشمسية) لوحة شمسية أحادية مصنوعة خصيصًا من إنتاج واحد قادرة على إنتاج 2.7 كيلوواط من طاقة الذروة لشحن هجين كهربائي أو هجين إلى 80٪ من الطاقة دون سحب الكهرباء من الشبكة المحلية. تتضمن خطط SPARC نظامًا مربوطًا غير مرتبط بالشبكة بالإضافة إلى التكرار للربط بالشبكة من خلال خطة الطاقة المتجددة. هذا يدعم مطالبتهم بالقيادة الصافية صفر للسيارات الكهربائية.

E-Move محطة شحن
تم تجهيز محطة شحن E-Move مع ثمانية ألواح شمسية أحادية البلورية ، والتي يمكن أن توفر 1.76 كيلو واط من الطاقة الشمسية. ومع مزيد من التحسينات ، يأمل المصممون في توليد حوالي 2000 كيلو وات ساعة من الكهرباء من اللوحات على مدار العام.

محطة شحن تعمل بالطاقة الريحية
في عام 2012 ، قدمت شركة Urban Green Energy أول محطة شحن للسيارات الكهربائية في العالم تعمل بالطاقة الريحية ، وهي Sanya SkyPump. يشتمل التصميم على توربين ريحي من المحور الرأسي بقدرة 4 كيلو وات مع نظام GE WattStation.