كم يستغرق شحن السيارة الهجينة القابلة للشحن الخارجي؟

تُشبع السيارة الهجينة القابلة للشحن الخارجي بطاريتها عادةً خلال مدة تتراوح بين 4 و12 ساعة، وهناك ثلاثة متغيرات تحدد هذه المدة: سعة البطارية (في معظم الطرازات تتراوح بين 8 و20 كيلوواط ساعة)، والقدرة التي يستطيع مصدر الشحن توفيرها، والحد الأقصى الذي يستطيع شاحن السيارة الداخلي قبوله. وأيهما كان الأصغر من الثلاثة هو من يحدد مدة الشحن. في هذه الصفحة نحسب المتغيرات الثلاثة بأمثلة ملموسة، ونوضح لماذا تُشحن السيارة نفسها في 10 ساعات من مقبس المنزل و4 ساعات من وحدة الحائط.

كيف تُحسب مدة الشحن: معادلة بسيطة

تعتمد حساب مدة الشحن على معادلة واحدة: المدة بالساعات تُحصل من قسمة الطاقة المراد نقلها (كيلوواط ساعة) على القدرة التي تقبلها السيارة فعلياً (كيلوواط). فمثلاً شحن بطارية سعتها 80 كيلوواط ساعة من 20% إلى 80% يعني نقل 48 كيلوواط ساعة؛ وعند محطة تقدم 7.68 كيلوواط تستغرق هذه العملية نحو 6.3 ساعات . وينطبق المنطق نفسه على السيارات الهجينة القابلة للشحن الخارجي؛ بل إن الأرقام تصبح أكثر قابلية للإدارة بفضل صغر البطاريات.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضاً أن الشحن لا يسير بسرعة ثابتة من البداية إلى النهاية. فعندما تكون البطارية فارغة يكون قبول القدرة مرتفعاً، ومع اقتراب نسبة الشحن من 80% تنخفض السرعة عمداً. يُسمى هذا السلوك "التدرج" (tapering) وهو مصمم لحماية البطارية. والنتيجة العملية هي أن الجزء من 10% إلى 80% يستغرق وقتاً أقصر عادةً من الجزء من 80% إلى 100%. ورغم أن هذا التأثير أقل وضوحاً في السيارات الهجينة القابلة للشحن الخارجي مقارنة بالكهربائية بالكامل، فإنه يفسر لماذا تطول الـ20% الأخيرة.

يمكن حصر خمسة عوامل أساسية تؤثر في المدة: حجم البطارية، ونسبة الشحن التي يبدأ منها الشحن، والقدرة القصوى التي تستطيع السيارة قبولها، والقدرة القصوى التي تستطيع محطة الشحن توفيرها، والظروف البيئية - وخاصةً الطقس البارد. وتُفحص العوامل الأربعة الأولى واحداً تلو الآخر في الأقسام التالية؛ أما تأثير الطقس البارد فيستحق قسماً مستقلاً.

أزمنة الشحن النموذجية حسب سعة البطارية ومصدر الطاقة

تُحافظ بطاريات السيارات الهجينة القابلة للشحن الخارجي، على خلاف الكهربائية بالكامل، على حجم صغير عمداً: فمعظم الطرازات تحمل سعة تتراوح بين 8 و20 كيلوواط ساعة. وهذا النطاق من السعة يكفي لإتمام التنقل اليومي الضواحي بالكهرباء؛ وعلى الطرق الطويلة يتدخل محرك البنزين. وكمرجع ملموس Mitsubishi Outlander PHEV تقدم بطارية طراز 2018 البالغة سعتها 13.8 كيلوواط ساعة مدى كهربائياً يقارب 24 ميلاً - وهو نموذج تمثيلي لهذه الفئة.

تُعد أزمنة شحن السيارة نفسها من مصادر طاقة مختلفة مقياساً جيداً لقراءة الفروق في الجدول:

أبرز نتيجة تتبلور من الجدول هي التالي: الانتقال من 3,6 كيلوواط إلى 22 كيلوواط لا يختصر زمن شحن Outlander إطلاقاً. سبب بقاء المدة عند 4 ساعات على مدى أربعة صفوف هو ما سنشرحه في القسم التالي - وهو أيضاً تفسير عدم رؤية معظم مالكي الهجينة القابلة للشحن للسرعة التي توقعوها من وحدة الحائط.

الشاحن الداخلي: الحد الحقيقي الذي يحدد المدة

قوة المحطة وحدها لا تحدد زمن الشحن؛ فمحول التيار المتردد إلى مستمر داخل السيارة نفسها، أي الشاحن الداخلي، هو الذي يقرر مقدار القدرة التي سيتم قبولها. في الغالبية العظمى من الهجينة القابلة للشحن يقع هذا الحد بين 3,3-7,2 كيلوواط وهو ما يقل كثيراً عن سرعات القبول التي تتراوح بين 11 و19,2 كيلوواط لدى السيارات الكهربائية بالكامل. النتيجة: سيارة تتصل بمحطة بقدرة 22 كيلوواط وتقبل 7,4 كيلوواط ستمتلئ بقدرة 7,4 كيلوواط على أي حال. نقطة شحن أغلى وأقوى لا توفر الوقت من تلقاء نفسها.

ولإظهار حجم الفارق مثال: تم توثيق رسمياً أن الحد الأعلى لشحن التيار المتردد في طرازات الهجينة القابلة للشحن بقي عند 3,7 كيلوواط وأن السيارة لا تتسارع رغم اتصالها بمحطة أقوى. وفي طرازات أخرى هذا الحد أعلى قليلاً؛ فوفقاً لبعض المراجع هناك طراز هجين قابل للشحن يُعد من الأسرع في شحن التيار المتردد في فئته بقدرة 7,4 كيلوواط. أي أن الفارق داخل الفئة نفسها قد يصل إلى 2-3 أضعاف؛ لذا فإن التحقق من قيمة الشاحن الداخلي للسيارة قبل الشراء قد يوفر وقتاً أكثر بكثير من تركيب وحدة الحائط.

فلماذا يستخدم المصنعون إذن شواحن بهذه القدرات المنخفضة؟ سلسلة المنطق بسيطة: البطارية صغيرة أصلاً، ولا يستغرق شحنها طويلاً، كما أن الشحن عالي القدرة لا يحقق مكاسب تذكر في البطارية الصغيرة بل يزيد الحرارة والإجهاد. في المقابل، معظم الهجينة القابلة للشحن لا تدعم الشحن السريع بالتيار المستمر أيضاً؛ وهذا من أبرز الفروقات العتادية بينها وبين السيارات الكهربائية بالكامل.

طوري أم ثلاثي الأطوار: فرق الشحن في المنزل

تعتمد سرعة الشحن المنزلي على البنية الكهربائية للمنزل. في التغذية أحادية الطور القياسية تتراوح قدرة الشحن النموذجية بين 2,4 و7,4 كيلوواط، وبهذه القدرة تمتلئ بطارية بسعة 50 كيلوواط ساعة في حوالي 7 ساعات. أما التغذية ثلاثية الأطوار فتمهد الطريق لوحدات حائط بقدرة 11 و22 كيلوواط: فمحطة منزلية ثلاثية الأطوار يمكنها شحن سيارة بسعة 24 كيلوواط ساعة في حوالي ساعتين. كما يتيح الطور الثلاثي تشغيل أكثر من جهاز عالي القدرة في المنزل في الوقت نفسه.

لكن هنا يلزم حساب صادق: هذه الميزة تظل محدودة لمالكي السيارات الهجينة القابلة للشحن من الخارج. إذا كانت الشاحن الداخلي لسيارتك محدوداً بـ 3.3-7.2 كيلوواط، فإن السرعة الإضافية التي يوفرها تركيب ثلاثي الأطوار بقدرة 22 كيلوواط تكون ضئيلة. كما تتطلب شواحن المنازل بقدرة 22 كيلوواط طاقة ثلاثية الأطوار، وهي ليست شائعة في المساكن وتكلفة تركيبها مرتفعة. الاستثمار في الطور الثلاثي يصبح ذا معنى في الغالب فقط لمالكي السيارات الكهربائية بالكامل أو للأسر التي ستشحن أكثر من سيارة واحدة تلو الأخرى. أولوية الأولويات للهجين القابل للشحن من الخارج مختلفة: أولاً وحدة جدارية أحادية الطور مضبوطة جيداً، ثم الطور الثلاثي فقط إذا ظهرت الحاجة.

لماذا تطيل درجات الحرارة المنخفضة وقت الشحن؟

يستغرق الشحن في الشتاء وقتاً أطول منه في الصيف، ولهذا آليتان: الأولى فيزيائية، إذ تُبطئ درجات الحرارة المنخفضة التفاعلات الكيميائية في خلايا البطارية؛ فعندما تكون خلايا الليثيوم أيون باردة يسير تبادل الإلكترونات ببطء. والثانية برمجية، إذ تخفض السيارة تلقائياً قوة الشحن المقبولة لحماية البطارية. وهذا التباطؤ ليس عطلاً، بل على العكس إجراء يحافظ على صحة البطارية.

حجم التأثير لا يستهان به: فالطقس البارد قد يقلل مدى الرحلات الطويلة بنسبة تصل إلى 25% ويمتد طول وقت الشحن بشكل واضح خصوصاً في الشحن عالي القدرة. الحرارة الشديدة مسؤولة كذلك بقدر البرد؛ فرغم نظام الإدارة الحرارية، فإن كلا الطرفين يبطئان الشحن. وملاحظة إضافية: البطارية المتآكلة - المتدهورة - تعني وقت شحن أطول ومدى أقصر؛ أي أن البطارية المتقدمة في العمر تطيل الانتظار وتقصّر المسافة الممكن قطعها.

الاستخدام اليومي: الشحن الليلي والشحن الوسيط في مكان العمل

المكسب الحقيقي للتقدير الصحيح لوقت الشحن يظهر في الخطة اليومية. تقضي السيارة نحو 95% من يومها متوقفة تمضي؛ وهذه المدة ليست وقتاً ضائعاً في الشحن، بل رأس مال. هناك سيناريوهان نمطيان للاستفادة منها.

خطة الشحن الليلي

شاحن منزلي بقدرة 7.4 كيلوواط يملأ سيارة كهربائية بالكامل بسعة 60 كيلوواط ساعة في أقل من 8 ساعات. وبما أن بطارية الهجين القابل للشحن من الخارج تعادل ربع ذلك، فالوقت الليلي كافٍ بوفرة: خلال نافذة نوم من 8-10 ساعات تتراكم 40-50 ميلاً من المدى الكهربائي، ويغلق كثير من السائقين ذوي المسافات القليلة أيامهم بهذه الطريقة دون بنزين. من يقّدر المدة بدقة يوائم الشحن مع النوم تماماً؛ ومن لا يقدّرها يجد إما بطارية نصف ممتلئة في الصباح أو ينهض ليلًا ليفحص القابس.

الشحن الوسيط في مكان العمل

الاستراتيجية الثانية هي شحن البطارية لفترات قصيرة أينما وقفت بدلاً من تفريغها بالكامل - أي نهج الشحن الوسيط. تعمل محطات الشحن العامة ومحطات أماكن العمل ضمن نطاق 7-22 كيلوواط؛ وخلال يوم عمل من 8 ساعات يمكن الحصول على أكثر من 50 كيلوواط ساعة من محطة نموذجية من نوع Type 2، وهو ما يعني عدة شحنات كاملة لسيارة هجينة قابلة للشحن من الخارج. وللشحن في مكان العمل وظيفة أخرى وهي الشمول: إذ يمكّن السائقين الذين لا يملكون مرآباً خاصة أو مواقف من الانتقال إلى الاستخدام الكهربائي.

الأسئلة الشائعة

كم يستغرق شحن الهجين القابل للشحن من الخارج من مقبس منزلي عادي؟ تُشحن معظم الطرازات بالكامل خلال 6-12 ساعة؛ وتشير المصادر إلى نطاق 5-12 ساعة للشحن من المستوى الأول كالسائد. مع استخدام يومي يتراوح بين 30-40 كيلومتراً، فإن الشحن طوال الليل يلبي هذا الوقت بسهولة.

كم يستغرق الشحن في محطة الشحن السريع؟ حوالي 40 دقيقة في العدد القليل من الطرازات التي تدعم الشحن السريع بالتيار المستمر (DC)؛ لكن معظم المركبات الهجينة القابلة للشحن الخارجي (plug-in hybrid) لا تدعم هذا البروتوكول إطلاقاً، ولذلك فإن عمود الشحن السريع على جانب الطريق يكون غالباً بلا فائدة بالنسبة لك.

لقد وصّلت وحدة الحائط، فلماذا لا يزال الشحن بطيئاً؟ الجواب واحد في معظم الأحيان: حد الشاحن الداخلي للمركبة. حتى لو كانت وحدة الحائط تقدم 22 كيلوواط، فإن مركبة تقبل 3.7 كيلوواط فقط ستُشحن بقوة 3.7 كيلوواط.

ما مدى سرعته مقارنة بالمركبة الكهربائية بالكامل؟ نظراً لصغر حجم البطارية، يستغرق وقتاً أقصر بكثير بالدقائق والساعات: مركبة هجينة قابلة للشحن بسعة 13.8 كيلوواط/ساعة تُشحن في 4 ساعات عند قوة 7.4 كيلوواط؛ بينما كان طراز كهربائي بالكامل بسعة 82 كيلوواط/ساعة سيستغرق حوالي 12 ساعة بالقدرة نفسها.

الخلاصة: لا يمكن التخطيط دون معرفة الأرقام

تحدد ثلاثة أرقام زمن شحن المركبة الهجينة القابلة للشحن الخارجي: قيمة البطارية بالكيلوواط/ساعة، وقوة مصدر الشحن بالكيلوواط، والحد الأقصى الذي يمكن للمركبة قبوله - ويُحدد الوقت وفقاً للأصغر بين الثلاثة. يستغرق استخراج هذه الأرقام الثلاثة من دليل مركبتك عشر دقائق، ويمنحك ثلاثة أمور: معرفة ما إذا كان الشحن الليلي كافياً أم لا، وحساب ما إذا كان الاستثمار في وحدة الحائط سيوفر سرعة حقيقية فعلاً، وفهم السبب وراء عدم تغيير تبديل المحطة للوقت على الطريق. الأمر بهذه البساطة من الناحية الهندسية؛ أما من ناحية الحياة اليومية، فالفرق هو الفرق بين الاستيقاظ ببطارية مشحونة 100% وبطارية مشحونة 70%.

المصادر

• كم يستغرق شحن سيارة كهربائية؟
• حاسبة شحن السيارات الكهربائية - Chargie
• شحن السيارة الهجينة القابلة للشحن externally في المنزل: التكاليف والأوقات واختيار الشاحن
• شحن سيارة هجينة قابلة للشحن خارجياً
• كم يستغرق شحن السيارة الهجينة
• سرعة شحن سيارة MINI الهجينة القابلة للشحن خارجياً
• حاسبة أوقات الشحن
• كيفية حساب وقت شحن السيارة الكهربائية
• الشحن أحادي الطور مقابل ثلاثي الطور للسيارات الكهربائية
• شرح شواحن السيارات الكهربائية وإمداد الكهرباء
• شاحن أحادي الطور مقابل شاحن ثلاثي الطور للسيارات الكهربائية
• خمس نصائح لشحن السيارات الكهربائية في الطقس البارد
• درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة ومدى السيارات الكهربائية
• ما هي خطة الشحن الخاصة بك؟
• الشحن في مكان العمل