الشحن السريع بالتيار المستمر

الشحن السريع بالتيار المستمر هو الطريقة التي تتيح تعبئة السيارات الكهربائية بسرعة، إذ يوصل تياراً مستمراً عالي القدرة مباشرة إلى البطارية لتعبئة سريعة في الرحلات الطويلة. وسمته المميزة موضع تحويل التيار من المتردد إلى المستمر. فالبطارية تخزن التيار المستمر وتستخدمه، بينما تورّد الشبكة الكهربائية تياراً متردداً، فالتحويل لازم دائماً في موضع ما. في الشحن الأبطأ بالتيار المتردد يحدث هذا التحويل داخل الشاحن المدمج الصغير نسبياً في السيارة، فيعمل كعنق زجاجي. أما الشحن السريع بالتيار المستمر فينقل التحويل إلى المعدات الضخمة القوية في محطة الشحن نفسها، فيغذي الموصل البطارية بالتيار المستمر مباشرة ويتجاوز الشاحن المدمج في السيارة كلياً.

ولأن إلكترونيات القدرة الضخمة الباهظة توجد في الوحدة على الطريق لا في السيارة، تستطيع شواحن التيار المستمر التعامل مع قدرة أكبر بكثير من أي شاحن مدمج عملي. وتتراوح الشواحن السريعة العامة النموذجية من نحو 50 كيلوواط في الطرف الأدنى حتى 350 كيلوواط على أحدث الشبكات عالية القدرة، مقارنة بكيلوواط من خانة آحاد أو عشرات منخفضة الشائعة في الشحن المنزلي بالتيار المتردد. ويتواصل الشاحن والسيارة باستمرار طوال الجلسة، إذ يملي نظام إدارة البطارية مقدار التيار الذي يمكنه قبوله بأمان ويعدّل الشاحن خرجه ليطابقه، فيما تدير أنظمة التبريد على الجانبين الحرارة الكبيرة المتولدة.

الحصيلة العملية أن الشحن السريع بالتيار المستمر يجعل السفر الكهربائي الطويل ممكناً. فالسيارة القادرة الموصولة بشاحن مناسب تستطيع إضافة نحو 100 إلى 300 كيلومتر من المدى في توقف يتراوح بين 15 و30 دقيقة، أي ما يقارب مدة استراحة قهوة أو استراحة قصيرة. وهذا يحوّل إيقاع الرحلة الطويلة من مسألة شحن ليلي إلى سلسلة من التوقفات القصيرة المخطط لها، وهو سبب محورية البنية التحتية للشحن السريع على الطرق السريعة في تبني السيارات الكهربائية.

ثمة تحفظات مهمة. فالقدرة الكاملة لا تتوفر إلا لجزء من الجلسة، لأن المعدل يتناقص مع امتلاء البطارية متبعاً منحنى الشحن، فيصبح الشحن بعد نحو 80 بالمئة أبطأ تدريجياً ويُتجنب عادة في الرحلات. والبطاريات الباردة تُشحن أبطأ بكثير ما لم تُهيأ مسبقاً، والسرعة محدودة دائماً بالمكوّن الأضعف، الشاحن أو السيارة. كما أن الاعتماد المتكرر على الشحن العالي القدرة بالتيار المستمر قد يسرّع تدهور البطارية مع الوقت، إذ يولّد حرارة وإجهاداً أكثر من الشحن اللطيف بالتيار المتردد، ولهذا يُفضَّل قصره على الرحلات لا التعبئة اليومية.

يُقدَّم الشحن السريع بالتيار المستمر عبر معايير موصلات محددة، أبرزها CCS في أوروبا وأمريكا الشمالية، إلى جانب CHAdeMO ومعيار NACS الأحدث. وهو يتباين مع شحن التيار المتردد للاستخدام المنزلي الروتيني، ويُفهم أداؤه الواقعي خير فهم عبر مفاهيم متصلة مثل منحنى الشحن وقدرة الشحن القصوى، اللذين يفسران معاً سبب تفاوت التجربة على الشاحن السريع تفاوتاً كبيراً من سيارة ودرجة حرارة بطارية وحالة شحن إلى أخرى.