Liquid cooled charging cable

نظام الشحن بالميغاواط (MCS) هو معيار الشحن السريع بالتيار المستمر الناشئ للمركبات الكهربائية الثقيلة. يجمع هذا النظام بين جهد كهربائي بمستوى الكيلوفولت، وتيار كهربائي بمستوى الكيلوأمبير، ومكونات مبردة بالسوائل، بحيث يمكن لمحطة توقف واحدة تستغرق حوالي نصف ساعة أن تضيف مئات الكيلومترات إلى مدى شاحنات النقل لمسافات طويلة والحافلات.  ما هو نظام MCS؟نظام MCS هو بنية شحن تيار مستمر عالية الطاقة مصممة خصيصًا للمركبات الكهربائية الثقيلة مثل شاحنات النقل لمسافات طويلة، والجرارات، وجرارات الساحات، وحافلات النقل بين المدن. تشير الأهداف الحالية للنظام إلى نطاق جهد يصل إلى حوالي 1250 فولت وقدرة تيار تصل إلى 3000 أمبير. في ظل الظروف المواتية، يُمكّن هذا النظام من الوصول إلى ذروة طاقة تتجاوز الميغاواط، وقد أظهرت التجارب العامة بالفعل جلسات شحن بقدرة تقارب 1 ميغاواط على شاحنات نموذجية. على عكس الشحن السريع للسيارات، فإن نظام الشحن المتنقل (MCS) ليس مصممًا للاستخدام العرضي في الرحلات الطويلة. بل هو مصمم للمركبات التي تنقل أحمالًا ثقيلة يوميًا وتحتاج إلى تحويل فترات الراحة الإلزامية قانونًا إلى فرص حقيقية للتزود بالوقود.   لماذا يحتاجها القطاع الآنتُتيح ساعات عمل السائقين وقواعد السلامة بالفعل فترات زمنية طبيعية لشحن السيارات:·في الاتحاد الأوروبي، يجب على السائقين أخذ استراحة لمدة 45 دقيقة بعد 4.5 ساعات من القيادة.·في الولايات المتحدة، يُشترط أخذ استراحة لمدة 30 دقيقة بعد القيادة لمدة تصل إلى 8 ساعات. بالنسبة لأسطول مركبات الديزل، تُستخدم فترات الراحة هذه غالبًا لتناول القهوة وإنجاز الأعمال الورقية، وأحيانًا للتزود بالوقود. أما بالنسبة للمركبات الكهربائية الثقيلة، فيجب أن توفر فترات الراحة نفسها طاقة كافية للحفاظ على جداول الشحن ومواعيد الحافلات وعمليات المستودعات. يهدف نظام إدارة المحتوى (MCS) إلى جعل فترات التوقف الإلزامية هذه طويلة وكافية، بحيث لا تحتاج الأساطيل إلى إضافة محطات توقف إضافية أو تمديد المسارات.  كيف يعمل؟القوة والطاقةالطاقة هي نتاج الجهد والتيار. عند 1000 كيلوواط، توفر جلسة مدتها 30 دقيقة حوالي 500 كيلوواط ساعة من الطاقة الإجمالية. غالباً ما تحمل شاحنات النقل الكهربائية لمسافات طويلة اليوم بطاريات مثبتة تتراوح سعتها بين 540 و600 كيلوواط/ساعة أو أكثر. مثال عملي على ذلك هو بطارية قابلة للاستخدام سعتها 600 كيلوواط/ساعة:·تتوافق عملية التعبئة بنسبة 20-80% مع حوالي 360 كيلوواط ساعة يتم توصيلها إلى البطارية.·إذا تم سحب حوالي 500 كيلوواط ساعة من الشاحن ووصل ما يقرب من 92٪ من ذلك إلى البطارية، فإن الطاقة القابلة للاستخدام ستكون قريبة من 460 كيلوواط ساعة.·بالنسبة للشاحنات الثقيلة التي تم اختبارها بحوالي 1.1 كيلوواط ساعة/كم (حوالي 1.77 كيلوواط ساعة/ميل)، يمكن لهذا التوقف استعادة ما يقارب 420 كم (حوالي 260 ميل) من المدى، بافتراض ظروف جيدة ومنحنى شحن متوافق. ستختلف الأرقام الدقيقة باختلاف حجم الحقيبة ودرجة الحرارة وملف تعريف المسار واستراتيجيات الشركة المصنعة الأصلية، لكن المقياس واضح: يهدف نظام MCS إلى تحويل استراحة واحدة إلى جزء مهم من مسار يوم كامل. إدارة الأجهزة والحرارةلا يُمكن الحفاظ على تيارات عالية تصل إلى كيلو أمبير عبر موصل يدوي إلا باستخدام كابلات مبردة بالسوائل مع تحكم دقيق في درجة الحرارة. تتضمن التصاميم الحديثة من فئة MCS مستشعرات مثل RTDs من فئة PT1000 في الكابلات والموصلات، مما يسمح بمراقبة درجة الحرارة المحلية في الوقت الفعلي. وهذا يُتيح لأنظمة التحكم الحد من التيار قبل أن ترتفع درجة حرارة العازل أو موانع التسرب أو الأسطح إلى درجة تُعيق التشغيل اليدوي المتكرر. بصفتها شريكًا في البحث والتطوير والتصنيع يركز على الموصلات، تطبق Workersbee هذه الخبرة من برامج موصلات التيار المستمر عالية التيار على مجال MCS، مع التركيز بشكل خاص على التشغيل المبرد بالسوائل، وهندسة التلامس، وتصميم الكابلات القابلة للصيانة. الاتصالات والتحكمتستخدم أنظمة الشحن المتنقلة (MCS) روابط اتصال ذات نطاق ترددي أعلى بين المركبة والشاحن مقارنةً بأنظمة التيار المستمر القديمة. تعمل هذه الروابط على توثيق الجلسة، والتفاوض على الجهد والتيار، وإدارة التكييف المسبق، وتبادل بيانات القياس، ونقل معلومات حالة شاملة لأنظمة إدارة الأسطول. بالنسبة للعمليات التجارية، لا يقتصر دور الرابط على "التشغيل" و"الإيقاف" فحسب، بل يغذي أيضًا لوحات معلومات الاستخدام، وأنظمة الفوترة، وأدوات الصيانة التنبؤية.  المعايير والتوافقيُعرَّف نظام الشحن بالميغاواط بأنه منظومة متكاملة وليست مجرد قابس واحد. تشمل معايير العمل سلسلة التوصيل بأكملها، بدءًا من نقطة ربط الشبكة الكهربائية وصولًا إلى مدخل السيارة. وتصف وثائق النظام كيفية عمل معدات التيار المستمر عالية الطاقة، وكيفية عمل أنظمة الحماية والمراقبة، وكيفية ترابط المكونات المختلفة.  تركز معايير إضافية على هندسة الموصل والمدخل، والأجزاء الحاملة للتيار، وأنظمة التبريد، بينما تصف وثائق المركبات كيفية تشغيل الشاحنات والحافلات ضمن نطاق الجهد والتيار الكامل. وتحدد حزمة اتصالات منفصلة كيفية مصادقة أجهزة الشحن والمركبات، والتفاوض على الطاقة، وتبادل بيانات القياس، ودعم الخدمات المتقدمة مثل الأمن السيبراني والشحن الذكي. حالة معيار MCS 2024-2025 و SAE J3271 على مدى السنوات القليلة الماضية، انتقلت عملية توحيد معايير نظام التحكم في الحزم (MCS) من مرحلة وضع المفاهيم الأولية إلى وثائق تقنية محددة. وقد اتفقت فرق العمل الصناعية في البداية على مخطط موصل MCS، وتصميم الدبابيس، ونطاق الطاقة الرئيسي، بدعم من فعاليات اختبار متعددة الشركاء على نماذج أولية من الشاحنات والموزعات. وقد أسفرت هذه الجهود عن تصميم مرجعي يستخدمه العديد من مصنعي الموصلات والمداخل كنقطة انطلاق. وانطلاقاً من ذلك، تنشر منظمات المعايير وثائق رسمية تصف نظام الشحن متعدد الوحدات (MCS) كنظام شحن تيار مستمر عالي الطاقة متكامل. في أمريكا الشمالية، تركز عائلة معايير SAE J3271 على شحن المركبات الثقيلة بقدرة ميغاواط من نقطة ربط الشبكة إلى مدخل المركبة. وتحدد هذه المعايير متطلبات الموصلات والكابلات والتبريد والاتصالات والتوافق التشغيلي والسلامة، بحيث يمكن للشاحنة والشاحن من موردين مختلفين العمل معاً دون الحاجة إلى هندسة مخصصة. بالتوازي مع ذلك، يجري تحديث معايير الأنظمة الدولية ومعايير الاتصالات لتغطية مستويات طاقة نظام الشحن متعدد الوحدات واحتياجات البيانات. بالنسبة لأسطول المركبات ومشغلي نقاط الشحن ومخططي المستودعات في الفترة 2024-2025، فإن لهذا الوضع ثلاثة آثار عملية. أولاً، إن هندسة الموصل الأساسية ونطاق الجهد/التيار مستقرة بما يكفي للتصميم حولها، لذلك لا تحتاج المواقع التجريبية والمركبات المبكرة إلى إعادة تصميمها بالكامل لاحقًا. ثانياً، توفر الوثائق على مستوى النظام لفرق المشروع لغة مشتركة لتحديد المعدات وكتابة العطاءات وتخطيط اختبارات قابلية التشغيل البيني. ثالثًا، لا تزال بعض إجراءات الاختبار وتفاصيل الاعتماد قيد التطوير، لذلك يجب أن تفترض المشاريع المبكرة أن البرامج الثابتة وبرامج الواجهة الخلفية ستحتاج إلى تحديثات دورية مع نضوج المعايير وتراكم الخبرة الميدانية. المعالم والتقدمأثبتت المشاريع العامة والتجارب المخبرية بالفعل إمكانية شحن المركبات الكهربائية الثقيلة باستخدام أنظمة الشحن متعددة النقاط (MCS) بقدرة ميغاواط. وتستخدم حملات الاختبار قياسات متعددة النقاط لدرجة الحرارة ودورات تشغيل مكثفة للتحقق من قدرة الكابلات والموصلات والمنافذ على تحمل جلسات الشحن المتكررة عالية التيار في ظروف واقعية. بدأت برامج المركبات الكهربائية الثقيلة في إدراج شحن بنسبة 20-80% في غضون 30 دقيقة تقريبًا عند مستويات طاقة أنظمة الشحن متعددة النقاط (MCS) كهدف تصميمي، ما يربط تكامل المركبة مباشرةً بقدرة البنية التحتية على توفيرها. في الوقت نفسه، تجمع فعاليات التوافق التشغيلي بين المركبات والشواحن والموصلات وأنظمة الدعم الخلفية من مختلف الموردين. وتساعد هذه الفعاليات في الكشف عن الحالات الشاذة في الاتصالات ومعالجة الأعطال والفواتير قبل وقت طويل من النشر التجاري واسع النطاق. وتُسهم كل جولة من الاختبارات في تحسين المعايير وأدلة التنفيذ وخطط الموردين، مما يجعل الجيل القادم من الأجهزة والبرامج أكثر متانة. بالنسبة للمشترين، تُشير هذه الإنجازات إلى أن نظام التحكم المتنقل (MCS) ينتقل من مرحلة التصميم والتجارب الأولية إلى مرحلة النشر الفعلي، مع إتاحة المجال للاستفادة من الدروس المستفادة وإجراء التحسينات التدريجية.  حيث تهبط MCS أولاًتظهر حالات الاستخدام الأولى والأقوى لأنظمة التحكم المتنقلة (MCS) عندما يكون الطلب على الطاقة لكل مركبة مرتفعًا ويكون وقت التوقف مكلفًا:·ممرات الشحن التي تتطلب فيها كل محطة توقف لمدة 30-45 دقيقة إضافة مئات الكيلومترات من المدى·محطات حافلات بين المدن تتميز بسرعة الانطلاق والعودة ومواقف مخصصة·الموانئ ومحطات الخدمات اللوجستية حيث تقوم الجرارات وشاحنات الساحات بنقل حزم كبيرة يوماً بعد يوم·المناجم ومواقع البناء وغيرها من دورات العمل الشاقة التي تُبقي المركبات مشغولة لفترات طويلة مع فترات راحة محدودة في كل من هذه البيئات، يوفر الشحن من فئة الميغاواط للمشغلين أداة أخرى إلى جانب تخطيط المسار، وتحديد حجم البطارية، والبنية التحتية للمستودعات.  ما الذي يميز نظام الشحن السريع للسيارات (MCS) عن الشحن السريع للسيارات؟على الرغم من أن شاحن السيارة السريع DC وموزع MCS يبدوان كخزانة وكابل، إلا أن الهندسة الكامنة وراءهما مختلفة تمامًا.   نظرة عامة على المقارنةوجهشحن سريع للسيارة بالتيار المستمرنظام الشحن بالميغاواط (MCS)مركبة نموذجيةسيارات الركاب والشاحنات الخفيفةالشاحنات الثقيلة، والجرارات، والحافلات، والمركبات الكهربائية الثقيلة المتخصصةنطاق الطاقة النموذجي~50–350 كيلوواطمن 750 كيلوواط إلى 1 ميغاواط وما فوقدورة التشغيلرحلات برية عرضيةعمليات نقل البضائع والحافلات اليومية عالية الطاقةنمط التوقف النموذجيغير منتظم، يختاره السائقمرتبط بفترات الراحة المنظمة وجداول الرحلاتأسلوب التبريدالتبريد بالهواء أو التبريد السائل المعتدلكابلات وموصلات عالية التيار مبردة بالسوائلمعالجة الموصلاتكابل خفيف، مقبض أصغرتجميع أكثر متانة مع تصميم مريح يتناسب مع الحجم المقياس ودورة التشغيلقد تخضع سيارات الركاب الكهربائية لعدد قليل من جلسات الشحن السريع بالتيار المستمر شهريًا. في المقابل، يمكن لشاحنات النقل لمسافات طويلة الاعتماد على محطات الشحن السريع بالتيار المستمر يوميًا، وغالبًا عدة مرات خلال نوبة العمل الواحدة. يؤثر هذا النمط من التشغيل على كل شيء بدءًا من طلاء نقاط التلامس واختيار غلاف الكابلات وصولًا إلى تخزين قطع الغيار وإجراءات الصيانة. الموصل، والتبريد، وبيئة العمليجب أن تنقل وصلات MCS تيارًا أعلى بكثير مع الحفاظ على قابليتها للاستخدام من قبل السائقين الذين يرتدون قفازات، أو يعملون ليلاً، أو في ظروف جوية قاسية. وهذا يؤدي إلى:·مقاطع عرضية للكابلات المبردة بالسوائل مصممة لتحمل دورات متكررة من فئة الميغاواط·أشكال المقابض التي تدعم قبضة قوية بكلتا اليدين دون إجهاد مفرط·مواقع مداخل المركبات التي تراعي هندسة الشاحنة، وتأرجح المقطورة، والأتمتة المستقبلية المحتملة تخطيط الموقع والشبكةالسعة والطوبولوجيايبدأ تخطيط الموقع من افتراضات واقعية حول عدد المركبات التي سيتم شحنها في وقت واحد، ومدة بقائها، ومقدار المساحة المتاحة للنمو. مثال أ: موقع MCS بأربعة حواجزلنفترض أن موقعًا ما مصمم بأربعة موزعات، كل منها مصنف بقدرة 1 ميغاواط:·القدرة الاسمية: 4 ميغاواط·عامل التزامن المتوقع: حوالي 0.6 (ليست كل الخلجان في ذروة نشاطها في نفس الوقت)·مدة الانتظار النموذجية: حوالي 30 دقيقة لكل جلسة بناءً على هذه الافتراضات، تبلغ ذروة الطاقة المتنوعة حوالي 2.4 ميغاواط، بينما يبقى الحد الأقصى النظري 4 ميغاواط. ويترك محول كهربائي من فئة 5 ميغا فولت أمبير تقريبًا مساحة للأجهزة المساعدة مثل الإضاءة والتدفئة والاتصالات ووحدات الطاقة اللاحقة.باستخدام ناقل تيار مستمر أو بنية خزانة معيارية، يمكن للمشغلين توجيه الطاقة المتاحة عبر الفتحات دون زيادة سعة كل مسار لتلبية ظروف الذروة. وهذا أمر بالغ الأهمية، خاصةً إذا كانت بعض الفتحات ستخدم عمليات شحن جزئي متكررة، بينما تشهد فتحات أخرى دورات شحن أطول. إدارة التخزين والحمولةيؤدي إضافة تخزين الطاقة في الموقع إلى تغيير متطلبات ربط الشبكة. على سبيل المثال، يمكن لبطارية سعة 1 ميغاواط/ساعة في الموقع أن:·خفض الطلب بحوالي 1 ميغاواط لمدة ساعة تقريبًا خلال فترات الذروة المتداخلة·يمكن السماح بربط الشبكة بقدرة أقرب إلى 2.5-3 ميغاواط مع الاستمرار في دعم دفعات قصيرة من طاقة موزعات الطاقة العالية·دعم عمليات النسخ الاحتياطي أثناء اضطرابات الشبكة القصيرة يقوم برنامج إدارة الطاقة الذكي بتنسيق هذه الموارد، وتنعيم تقلبات التيار، وتجهيز المركبات مسبقًا حيثما يدعمها مصنعو المعدات الأصلية، وإعطاء الأولوية للشاحنات التي يجب أن تغادر قريبًا. التفاصيل المدنية والحرارية والبيئيةيشمل التصميم المدني والبيئي لمواقع MCS ما يلي:·حماية خطوط التبريد ومسارات الكابلات من الصدمات وحركة مرور المركبات·إتاحة وصول الفنيين بسهولة إلى المضخات والفلاتر والمبادلات الحرارية·تحديد مستويات الحماية من دخول الأجسام الغريبة التي تتناسب مع ظروف الغبار والرطوبة والأوساخ المتراكمة على الطرق.·تخطيط التهوية، وعند الحاجة، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) للأماكن الحساسة يفضل المصممون بشكل متزايد استخدام التجميعات الفرعية سريعة التبديل - المقابض، وأجزاء الكابلات، والأختام، ووحدات الاستشعار - بحيث يمكن استبدال الأجزاء المعرضة للتآكل الشديد دون انقطاعات طويلة. العمليات ووقت التشغيليشمل التخطيط التشغيلي لموقع نظام التحكم متعدد الوسائط أكثر من مجرد تدفق الطاقة:·تسجيل رموز الأعطال من جانب الشاحن ومن جانب المركبة في سجل مشترك·مواءمة قطع الغيار ومستويات الخدمة وأوقات الاستجابة مع التزامات المسار·تضمين اختبارات التوافق التشغيلي في عملية التشغيل لضمان حل المشكلات قبل بدء الخدمة التجارية. كل ساعة من التوقف الذي يمكن تجنبه تمثل ضياع عمليات تسليم الشحنات وتعطل الركاب، لذا فإن تدابير وقت التشغيل هي جزء من دراسة الجدوى، وليست فكرة لاحقة. أبرز ملامح السلامة والامتثالتستند مفاهيم السلامة الخاصة بنظام التحكم في الطاقة (MCS) إلى كلٍ من الخبرة في الشحن السريع بالتيار المستمر والممارسات الصناعية عالية الطاقة. وتشمل العناصر الرئيسية ما يلي:·استراتيجيات الإغلاق والعزل·مراقبة العزل والتسرب على مستوى النظام·دوائر إيقاف الطوارئ التي تغطي الموزعات والخزائن والمعدات الموجودة في اتجاه التيار·إدارة مُحكمة لطاقة قصر الدائرة والأعطال·مراقبة درجة حرارة الكابلات والموصلات لضمان بقاء الأسطح الخارجية والملامسات ضمن الحدود الآمنة.·وضع موزعات ومقابض بشكل مريح بحيث يظل التوصيل اليدوي عمليًا في ظروف العالم الحقيقي  قائمة التحقق من عمليات الشراء والتنفيذبالنسبة لأسطول المركبات، ومسؤولي المشتريات، ومشغلي المستودعات، فإن هذه الخلفية التقنية تترجم إلى مجموعة محددة من الأسئلة عند تقييم حلول أنظمة إدارة المركبات:·توافق المركبة: موقع المدخل، ونطاق الجهد، والحد الأقصى للتيار، وملف تعريف الاتصال مدعوم حاليًا وعبر البرامج الثابتة المستقبلية.·استراتيجية الطاقة: تصنيفات الموزعات اليوم، والحد الأقصى للطاقة لكل موقع لاحقًا، وكيفية إعادة تكوين وحدات الطاقة أو الخزائن مع نمو الطلب.·التبريد والصيانة: نوع سائل التبريد، وفترات الصيانة، وإجراءات التعبئة والتنظيف، والوحدات التي يمكن استبدالها ميدانيًا.·الأمن السيبراني والفواتير: خيارات المصادقة، وهياكل التعريفات، ومسارات التحديث الآمنة، وفئة القياس للاستخدام المالي.·عمليات التشغيل وفحوصات الجودة: اختبارات التوافق مع الشاحنات المستهدفة، واختبارات التحكم الحراري واختبارات زيادة التيار، ومؤشرات الأداء الرئيسية الأساسية مثل الاستخدام وكفاءة الجلسة وتوافر المحطة. تتمثل إحدى الطرق البسيطة للتفكير في عملية التوسع في اعتبار الموقع الأول بمثابة موقع تجريبي، ولكن تصميمه بحيث تنطبق الدروس المستفادة على ممر أو شبكة إقليمية في نهاية المطاف.  التعليماتما مدى سرعة نظام MCS في الاستخدام اليومي؟أظهرت مشاريع تجريبية عامة بقدرة حوالي 1 ميغاواط شحناً يتراوح بين 20 و80% تقريباً خلال 30 دقيقة على نماذج أولية طويلة المدى. وتعتمد الأوقات الفعلية على حجم البطارية وحالة الشحن ودرجة الحرارة وكيفية تصميم كل مصنّع لمنحنى الشحن الخاص به. هل ستستخدم سيارات الركاب نظام MCS في أي وقت؟لا. ستستمر سيارات الركاب في استخدام موصلات ومستويات طاقة مُصممة خصيصًا لحزم أصغر وكابلات أخف وزنًا. تم تصميم نظام MCS خصيصًا ليتناسب مع هندسة المركبات الثقيلة واستهلاكها للطاقة ودورات تشغيلها. هل التبريد السائل ضروري حقاً؟عند استخدام تيار من فئة الميغاواط عبر موصل محمول باليد، يعتبر التبريد السائل الطريقة العملية للحفاظ على حجم الكابل ووزنه ودرجة حرارته ضمن الحدود التي يمكن للسائقين تحملها طوال فترات العمل الطويلة. ما هو الجدول الزمني للمعايير؟يتم نشر وتحديث وثائق النظام والشاحن والموصل ووثائق جانب المركبة والاتصالات بالتزامن مع العمل المخبري والتجارب الميدانية. ومن المتوقع إجراء مراجعات مع توسع أساطيل النقل في عمليات النشر ومشاركة البيانات من الطرق الفعلية.  وركيربي وMCSتركز شركة Workersbee على تطوير وتصنيع موصلات شحن السيارات الكهربائية والمكونات ذات الصلة. استنادًا إلى الخبرة في موصلات التيار المستمر عالية التيار وأنظمة الكابلات المبردة بالسوائل. بدأت شركة Workersbee بتطوير موصل MCS متين مصمم للعمل بتيارات عالية وتبريد سائل، مع تصميم مريح وسهل الاستخدام والصيانة. ويجري حاليًا تطوير النموذج الأولي والتحقق من صحته، مع استهداف إطلاقه في السوق عام 2026، ما يُمكّن أساطيل المركبات التي تستخدم مواقع MCS في المراحل الأولى من التخطيط للحصول على دعم طويل الأمد للموصل من شريك متخصص في الأجهزة.