کانکتور شارژ خودروهای برقی و معرفی انواع آنها

مقدمه‌ای بر کانکتورهای شارژ خودروهای برقی

کانکتورهای شارژ خودروهای برقی ابزارهای فنی مهمی هستند که نقش اساسی در تامین انرژی مورد نیاز برای خودروهای الکتریکی ایفا می‌کنند. در واقع، این کانکتورها واسطه‌ای بین خودرو و منبع برق هستند که امکان شارژ باتری‌ خودروهای برقی را فراهم می‌سازند. با توجه به توسعه سریع تکنولوژی خودروهای الکتریکی و افزایش تقاضای جهانی برای وسایل حمل‌ونقل دوستدار محیط زیست، اهمیت استفاده از کانکتورهای شارژ استاندارد و کارآمد بیش از پیش نمایان شده است.

یکی از چالش‌های مهم در زمینه کانکتورهای شارژ خودروهای برقی، تنوع و تعدد استانداردها و مدل‌های مختلف این کانکتورهاست. این تنوع می‌تواند مشکلاتی را در حوزه استانداردسازی و سازگاری فراهم آورد. به عنوان مثال، برخی کانکتورها منحصر به برندها و مدل‌های خاصی هستند و این مسئله می‌تواند موجب محدودیت در دسترسی به سیستم‌های شارژ شود. در این راستا، تلاش‌هایی برای ایجاد استانداردهای مشترک و جهانی برای کانکتورهای شارژ خودروهای برقی در جریان است که می‌تواند به کاهش این مشکلات کمک کند.

از مزایای بیشمار کانکتورهای شارژ می‌توان به سرعت بالای شارژ و امکان استفاده راحت و ایمن اشاره کرد. تکنولوژی پیشرفته این کانکتورها این امکان را فراهم می‌آورد که فرایند شارژ خودروهای برقی در کمترین زمان ممکن انجام شود و کاربران قادر باشند با صرف زمان کمتر، راندمان بیشتری در استفاده از وسایل نقلیه خود داشته باشند. همچنین، کانکتورهای شارژ مدرن مجهز به سیستم‌های ایمنی هستند که خطرات احتمالی مانند اتصالات کوتاه یا نشت برق را به حداقل می‌رسانند.

در نتیجه، کانکتورهای شارژ خودروهای برقی به عنوان یکی از اجزای کلیدی این سیستم‌ها، نقشی حیاتی در پیشبرد و توسعه فناوری خودروهای الکتریکی ایفا می‌کنند. توجه به مزایا و چالش‌های موجود در این حوزه می‌تواند به پیشرفت بیشتر و پذیرش گسترده‌تر این فناوری در سطح جهانی کمک کند.

انواع کانکتورهای شارژ AC

کانکتورهای شارژ AC (جریان متناوب) از پرکاربردترین نوع کانکتورها برای شارژ خودروهای برقی می‌باشند. این کانکتورها به علت محاسن مختلفی از جمله سهولت استفاده و ارزان‌تر بودن تجهیزات نسبت به شارژرهای DC در بسیاری از موقعیت‌ها ترجیح داده می‌شوند. در این بخش به دو مدل اصلی کانکتورهای شارژ AC، یعنی نوع 1 (SAE J1772) و نوع 2 (Mennekes) پرداخته خواهد شد.

کانکتور نوع 1، که به عنوان کانکتور SAE J1772 نیز شناخته می‌شود، در بیشتر خودروهای برقی ایالات متحده آمریکا و ژاپن استفاده می‌شود. این کانکتور دارای پنج پایه است که شامل دو پایه برای تغذیه (فاز و نول)، یک پایه ارت و دو پایه دیگر برای ارتباطات داده‌ای و امنیتی است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع کانکتور می‌توان به سرعت شارژ نسبتاً مناسب (توان تا 19.2 کیلووات) و استانداردسازی گسترده آن در کشورهایی مانند ایالات متحده اشاره کرد. اما عیوب آن شامل کمتر بودن امکان شارژ با توان بالا و نیاز به تبدیل‌گرهای گران‌قیمت در سایر کشورها است.

کانکتور نوع 2، که به نام Mennekes نیز شناخته می‌شود، در بسیاری از کشورهای اروپایی به عنوان استاندارد اصلی شارژ خودروهای برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کانکتور با هفت پایه طراحی شده است که شامل دو پایه برای تغذیه وپنج پایه دیگر برای ارتباطات داده‌ای، امنیتی و ارت می‌باشد. از مزایای این کانکتور می‌توان به توان شارژ بالاتر (تا 43 کیلووات در برخی مدل‌ها)، و استانداردسازی گسترده در اروپا اشاره کرد. یکی از معایب این نوع کانکتور می‌تواند محدود بودن استفاده آن در خارج از اروپا باشد که ممکن است منجر به نیاز به مبدل‌های اختصاصی برای استفاده در سایر کشورها شود.

استفاده از این کانکتورها متناسب با نوع خودرو و زیرساخت‌های شارژ در هر منطقه متغیر است. به‌ طور کلی، کانکتور نوع 1 برای شارژهای خانگی و عمومی با توان پایین، و کانکتور نوع 2 برای شبکه‌های شارژ خودروهای برقی با توان بالاتر و گستردگی بیشتر در کشورهای اروپایی توصیه می‌شود.

انواع کانکتورهای شارژ DC

کانکتورهای شارژ DC در خودروهای برقی نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کنند، زیرا با استفاده از جریان مستقیم قادر به ارائه توان بالا و شارژ سریع‌تر نسبت به کانکتورهای AC هستند. برخی از معروف‌ترین و پرکاربردترین انواع کانکتورهای شارژ DC شامل CHAdeMO، سیستم شارژ ترکیبی (CCS) و Tesla Supercharger می‌باشند. هر یک از این کانکتورها ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فرد خود را دارند.

کانکتور CHAdeMO به عنوان یکی از اولین استانداردهای شارژ سریع DC، سال‌هاست که در بازار حضور دارد. این کانکتور بیشتر در خودروهای برقی ساخت ژاپن مانند نیسان لیف مورد استفاده قرار می‌گیرد. CHAdeMO توان خروجی تا 50 کیلووات را فراهم می‌کند که امکان شارژ باتری‌های خودروهای برقی را در مدت زمان کوتاهی میسر می‌سازد. از نقاط قوت CHAdeMO می‌توان به سازگاری بالا و پراکندگی گسترده آن در ایستگاه‌های شارژ جهانی اشاره کرد. با این حال، محدودیت توان خروجی نسبت به دیگر استانداردها می‌تواند به عنوان نقطه‌ضعف آن در نظر گرفته شود.

سیستم شارژ ترکیبی (CCS) به دلیل قابلیت پشتیبانی از هر دو حالت شارژ AC و DC، یکی از محبوب‌ترین استانداردهای جدید در سطح جهانی است. CCS می‌تواند توان خروجی تا 350 کیلووات را پشتیبانی کند که سبب شارژ بسیار سریع‌تر باتری می‌شود. این سیستم در بین خودروهای برقی ساخت اروپا و آمریکا، مثل BMW و Volkswagen، بسیار رایج است. از نقاط قوت CCS می‌توان به سرعت شارژ بالا و ویژگی ترکیبی آن اشاره کرد. با این حال، برخی از خودروها ممکن است نیاز به انطباق با این سیستم داشته باشند که می‌تواند نکته‌ای برای بررسی باشد.

در نهایت، Tesla Supercharger یکی از اختصاصی‌ترین کانکتورهای شارژ DC است که فقط برای خودروهای تسلا طراحی شده است. این کانکتورها توان خروجی تا 250 کیلووات را ارائه می‌دهند و به طور گسترده‌ای در ایستگاه‌های شارژ تسلا در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. نقاط قوت Tesla Supercharger شامل سرعت شارژ بسیار بالا و شبکه گسترده ایستگاه‌ها می‌باشد. از طرفی، محدود بودن استفاده از این کانکتورها فقط به خودروهای تسلا می‌تواند به عنوان یک محدودیت تلقی شود.

آینده کانکتورهای شارژ خودروهای برقی

آینده کانکتورهای شارژ خودروهای برقی بر پایه چند روند کلیدی تکنولوژیکی و نوآوری‌های جدید شکل می‌گیرد. یکی از مهم‌ترین تحولات این حوزه، توسعه شارژرهای بی‌سیم است. شارژرهای بی‌سیم با حذف نیاز به اتصالات فیزیکی، نه تنها راحتی کاربران را افزایش می‌دهند بلکه به کاهش خرابی‌های رایج در کانکتورها نیز کمک می‌کنند. این فناوری می‌تواند به مرور جایگزین شارژرهای سنتی شود و تجربه شارژ خودروهای برقی را بهبود بخشد.

هماهنگ‌سازی استانداردها در سطح جهانی نیز از دیگر روندهای تاثیرگذار بر آینده کانکتورهای شارژ است. هم‌اکنون استانداردهای گوناگونی برای شارژ خودروهای برقی وجود دارند که می‌تواند مشکلاتی برای کاربران بین‌المللی ایجاد کند. پیش‌بینی می‌شود که با هماهنگی بیشتر میان تولیدکنندگان و استاندارد‌گذاری نهادها، استانداردهای مشترک و جهانی برای کانکتورهای شارژ خودروهای برقی ایجاد شود. این امر به توسعه بازار و پذیرش گسترده‌تر خودروهای برقی کمک شایانی خواهد کرد.

از سوی دیگر، توجه به طراحی‌های نوآورانه در کانکتورهای شارژ نیز می‌تواند نقش مهمی در آینده این حوزه ایفا کند. چاپ سه‌بعدی روز به روز جایگاه خود را در صنایع مختلف پیدا کرده و می‌تواند به تولید انواع کانکتورهای شارژ با طراحی‌های پیچیده و بهینه‌تر منجر شود. این امر می‌تواند ضریب کارایی و دوام این کانکتورها را افزایش دهد.

با توجه به این روندها و تغییرات، چشم‌انداز آینده کانکتورهای شارژ خودروهای برقی بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد. تکنولوژی‌های نوین و هماهنگ‌سازی استانداردهای جهانی نه تنها کارایی و راحتی استفاده از شارژرها را بهبود خواهند بخشید، بلکه پذیرش و استفاده گسترده‌تر از خودروهای برقی را نیز تسهیل خواهند کرد. این تغییرات می‌تواند نقش مهمی در بهبود زیرساخت‌های شارژ و نهایتاً پیشبرد حمل و نقل پاک و پایدار ایفا کند.

در ادامه مقاله تاریخچه و مشخصات هر کانکتور را همراه با تصویر آن شرح خواهیم داد:

کانکتورهای AC

انواع مختلفی از کانکتورهای AC خودرو های برقی، وجود دارد که معمولاً با تولید کنندگان هر منطقه متفاوت است. منابع داخلی معمولاً 7 کیلو وات هستند، اما اگر به شارژر سریع وصل شوید، می‌توانید برای شارژ یک خودروی برقی به 22 کیلو وات برسید. در واقع، برخی از خودروهای برقی مانند رنو ZOE، می‌توانند از طریق همان دوشاخه به 43 کیلووات برسند که دو برابر نرخ شارژ معمولی است.

نوع 1 (J1772، SAE J1772)

در سال 2009، SAE آمریکا دوشاخه نوع اول یا J1772 را معرفی کرد. این یک دوشاخه تک فازاست که برای اتصال های 220-230 ولت AC با حداکثر ظرفیت شارژ تا 7.4 کیلو وات است. این کانکتور نوع 1 دارای طراحی پنج پین است. دو پین برای ارتباط بین EV و ایستگاه های شارژ استفاده می‌شود تا حداکثر جریان موجود برای خودرو را تعیین کند و خودرو را در حین شارژ ثابت نگه دارد. سه پایه باقیمانده به عنوان خطوط AC برای شارژ و یک خط برای اتصال به زمین استفاده می‌شود.

نوع 2 (Mennekes, IEC 62196)

در سال 2013، کمیسیون اروپا برای توسعه حمل و نقل پایدار یک کانکتور جدید برای وسایل نقلیه الکتریکی نوع دوم یا Mennekes (به نام شرکت سازنده آن) تصویب کرد که رایج ترین نوع در اروپا در نظر گرفته می‌شود. کانکتور نوع 2 دارای طراحی هفت پین است که در آن دو پایه اضافی به این کانکتورها اجازه می‌دهد تا از شارژ سه فاز پشتیبانی کنند. در نسخه تکفاز، حداکثر توان خروجی مانند نوع 1 – 7.4 کیلو وات است. اما در نسخه سه فاز (380 ولت) ایستگاه های خانگی می‌توانند تا 22 کیلو وات و شارژرهای تخصصی تا 43.5 کیلو وات را تحویل دهند.

کانکتور های شارژ سریع DC

شارژرهای سریع DC معمولاً با نرخ شارژ 50 کیلو وات شروع می‌شوند، در حالی که شارژرهای فوق سریع می‌توانند با سرعت 100 تا 150 کیلووات شارژ شوند. گاهی اوقات این توان به 350 کیلووات می‌رسد. مانند شارژرهای AC، این شارژرها در مناطق و تولیدکنندگان متفاوت هستند.

CHAdeMO

اولین تلاش برای شارژر DC، CHAdeMO ژاپنی بود که اکنون به عنوان استاندارد رسمی در ژاپن برای تمام شارژرهای سریع DC استفاده می‌شود. CHAdeMO مخفف “CHarge de MOve” است که به معنای حرکت با استفاده از شارژ است. یک کانکتور شارژ DC دو پین با ولتاژ بمیزان 500 ولت، جریان تا 125 آمپر و قدرت تا 200 کیلو وات (استاندارد 2.0 با توان تا 400 کیلووات نیز ظاهر شد). به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می‌شود.

کانکتور های شارژ مشترک DC و AC

CCS Combo (سیستم شارژ ترکیبی)

کانکتور CCS اساسا یک نسخه ارتقا یافته از شارژرهای نوع 1 و نوع با دو محل اتصال برق اضافی است و نه تنها می‌تواند باتری را با جریان AC (200-500 ولت) شارژ کند، بلکه دارای عملکرد شارژ DC تا 170 کیلو وات است. این سیستم شارژ ترکیبی (CCS) نامیده می‌شود. بنابراین برای خودروهایی که از شارژر نوع 1 استفاده می‌کنند، از CCS 1 برای شارژ DC و شارژر نوع 2 از CCS2 برای شارژ DC استفاده می‌کنند. متأسفانه، در روسیه قدرت همچنان به 50 کیلو وات محدود می‌شود. اتصالات CCS Combo در اروپا، ایالات متحده آمریکا و ژاپن متفاوت است. در زمان قدیم، آنها کانکتور Combo 2 سازگار با Mennekes و در ایالات متحده و ژاپن – Combo 1 را ارائه می‌دهند که بر اساس نوع 1 (J1772) است.

GB/T 20234

این استاندارد اغلب به شکل ساده شده GBT نامیده می‌شود. فقط در خودروهای برقی ساخت چین استفاده می‌شود. همه خودروهایی که در چین تولید و فروخته می‌شوند، فقط از GB/T به عنوان درگاه شارژ استفاده می‌کنند. به نظر می‌رسد شبیه به Mennekes اروپایی است، اما در واقع کاملاً با آن ناسازگار است. علاوه بر این، دو نوع کانکتور GBT وجود دارد. یکی برای شارژ با جریان AC ودیگری برای شارژ با جریان DC.

کانکتورهای تسلا – AC و DC ترکیبی

تسلا بیش از هر سازنده دیگری خودروهای برقی فروخته است و اغلب در بخش توسعه پیشرو است. برخلاف تمام سازندگان دیگر، تسلا طراحی کانکتور جداگانه ای برای شارژ AC و DC ندارد. در عوض آنها از یک رابط فیزیکی برای هر دو استفاده می‌کنند. تنها تفاوت تسلا در این است که نوع 1 برای آمریکای شمالی و تسلا نوع 2 برای اروپا است. فقط خودروهای تسلا می‌توانند از این شارژر سریع DC، معروف به سوپرشارژر استفاده کنند. در واقع، قبل از اینکه ایستگاه سوپرشارژر اجازه دسترسی به برق را بدهد، خودروی الکتریکی باید به عنوان مدل تسلا شناسایی شود. سوپرشارژرهای تسلا از کانکتور اختصاصی خود در ایالات متحده استفاده می‌کنند. در اروپا، از کانکتور Mennekes نوع 2 استفاده می‌کند، اما می‌تواند با استفاده از دو پین برای جریان DC، توان بسیار بیشتری را ارائه دهد.