استاندارد شارژ CHAdeMO

در کنار استاندارد CCS، استاندارد شارژ CHAdeMO یکی دیگر از استانداردهای مهم برای شارژ سریع خودروهای برقی (EVs) در سطح جهان است. CHAdeMO که نام خود را از عبارتی ژاپنی (“Ocha demo ikaga desu ka” به معنی “چای میل دارید؟”) گرفته و به سرعت شارژ اشاره دارد، یک استاندارد شارژ سریع با جریان مستقیم (DC) است که امکان شارژ پرقدرت باتری خودروهای برقی را در مدت زمان کوتاه‌تری فراهم می‌کند. این استاندارد که منشأ ژاپنی دارد، نقش مهمی در توسعه اولیه زیرساخت‌های شارژ سریع در بسیاری از مناطق جهان ایفا کرده است. درک مفهوم استاندارد شارژ CHAdeMO و تاریخچه توسعه آن برای شناخت اکوسیستم شارژ خودروهای برقی ضروری است. این دانشنامه به بررسی عمیق‌تر استاندارد شارژ CHAdeMO، ویژگی‌های فنی، کانکتور آن، مزایا، محدودیت‌ها و جایگاه فعلی و آینده آن می‌پردازد.

مفهوم استاندارد شارژ CHAdeMO و تاریخچه توسعه آن

CHAdeMO یک استاندارد برای شارژ سریع DC است که امکان انتقال توان بالا را مستقیماً به باتری خودرو فراهم می‌کند و فرآیند تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم را که معمولاً در داخل خودرو اتفاق می‌افتد، به خارج از خودرو و ایستگاه شارژ منتقل می‌کند. این مفهوم پایه، امکان ارائه توان‌های بسیار بالاتر و کاهش زمان شارژ را فراهم می‌آورد.

تاریخچه توسعه CHAdeMO به سال ۲۰۰۹ بازمی‌گردد، زمانی که انجمنی با همین نام توسط شرکت‌های بزرگ خودروسازی ژاپنی (مانند نیسان، میتسوبیشی، تویوتا، سوبارو) و شرکت‌های تأمین برق تأسیس شد. هدف آن‌ها ایجاد یک استاندارد باز و جهانی برای شارژ سریع DC بود. CHAdeMO یکی از اولین استانداردهایی بود که به طور گسترده در سطح جهانی برای شارژ سریع پذیرفته شد و در سال‌های اولیه، بسیاری از خودروهای برقی پرفروش (مانند نیسان لیف نسل اول و دوم) از این استاندارد استفاده می‌کردند.

ویژگی‌های فنی و نحوه عملکرد شارژ سریع DC با CHAdeMO

استاندارد شارژ CHAdeMO منحصراً برای شارژ سریع با جریان مستقیم (DC) طراحی شده است. ویژگی‌های فنی و نحوه عملکرد شارژ سریع DC با CHAdeMO به شرح زیر است:

• فقط شارژ DC: برخلاف استاندارد CCS که AC و DC را ترکیب می‌کند، CHAdeMO تنها برای انتقال جریان DC از ایستگاه شارژ به باتری خودرو استفاده می‌شود. خودروهایی که از CHAdeMO پشتیبانی می‌کنند، معمولاً برای شارژ AC از پورت جداگانه (مانند Type 1 یا Type 2) استفاده می‌کنند.
• توان‌های شارژ: نسخه‌های اولیه CHAdeMO از توان‌های شارژ تا ۶۲.۵ کیلووات پشتیبانی می‌کردند. نسخه‌های جدیدتر مانند CHAdeMO 2.0 قادر به ارائه توان‌های بالاتر تا ۴۰۰ کیلووات هستند.
• ارتباط مبتنی بر CAN bus: ارتباط بین ایستگاه شارژ CHAdeMO و سیستم مدیریت باتری (BMS) خودرو از طریق پروتکل ارتباطی CAN bus صورت می‌گیرد. این ارتباط برای تنظیم ولتاژ و جریان شارژ بر اساس وضعیت باتری حیاتی است.
• قابلیت شارژ دوطرفه (Bidirectional Charging): یکی از ویژگی‌های فنی برجسته CHAdeMO، پشتیبانی از شارژ دوطرفه یا V2X (Vehicle-to-Everything) شامل V2G (Vehicle-to-Grid)، V2H (Vehicle-to-Home) و V2L (Vehicle-to-Load) است. این قابلیت به خودرو اجازه می‌دهد تا در صورت لزوم، انرژی الکتریکی را به شبکه برق، خانه یا دستگاه‌های دیگر بازگرداند.

طراحی و مشخصات فیزیکی کانکتور CHAdeMO

طراحی و مشخصات فیزیکی کانکتور CHAdeMO کاملاً متمایز از کانکتورهای AC مانند Type 1 یا Type 2 و حتی کانکتورهای ترکیبی CCS است. کانکتور CHAdeMO:

• بزرگ و گرد: دارای ابعاد نسبتاً بزرگ و شکلی گرد است.
• پین‌های متعدد: شامل پین‌های قدرت برای انتقال جریان DC بالا و پین‌های ارتباطی برای تبادل اطلاعات بین خودرو و شارژر است.
• نیاز به پورت اختصاصی: همانطور که ذکر شد، خودروهایی که از CHAdeMO پشتیبانی می‌کنند، نیاز به یک پورت ورودی جداگانه بر روی بدنه خودرو دارند که فقط برای شارژ DC با استاندارد CHAdeMO استفاده می‌شود.

این طراحی فیزیکی متمایز به این معنی است که ایستگاه‌های شارژ CHAdeMO نیاز به کابل‌های اختصاصی با این نوع کانکتور دارند و خودروها نیز باید مجهز به پورت ورودی منطبق باشند.

مزایا، محدودیت‌ها و خودروهای پشتیبانی کننده استاندارد CHAdeMO

استاندارد شارژ CHAdeMO دارای مزایا، محدودیت‌ها و خودروهای پشتیبانی کننده استاندارد CHAdeMO خاص خود است:

• مزایا:
  • اولویت در شارژ سریع DC: CHAdeMO یکی از اولین استانداردهای پرکاربرد برای شارژ سریع DC بود و در سال‌های اولیه زیرساخت‌های قابل توجهی بر پایه آن ایجاد شد.
  • پشتیبانی از V2X: قابلیت شارژ دوطرفه (V2G، V2H و…) یک مزیت فنی مهم است که امکان استفاده از باتری خودرو برای اهداف فراتر از صرفاً رانندگی را فراهم می‌کند.
• محدودیت‌ها:
  • نیاز به پورت جداگانه: برخلاف CCS که AC و DC را در یک پورت ترکیب می‌کند، CHAdeMO نیازمند پورت اختصاصی است که پیچیدگی طراحی خودرو را افزایش می‌دهد.
  • اندازه کانکتور: کانکتور CHAdeMO نسبتاً بزرگ است.
  • گسترش جهانی کمتر نسبت به CCS: در سال‌های اخیر، به دلیل پذیرش گسترده CCS توسط خودروسازان اروپایی و آمریکایی، سهم بازار و سرعت گسترش زیرساخت CHAdeMO در بسیاری از مناطق جهان کمتر از CCS بوده است.
• خودروهای پشتیبانی کننده: در گذشته، خودروهایی مانند نیسان لیف، میتسوبیشی i-MiEV و برخی مدل‌های اولیه کیا سول EV، هیوندای آیونیک الکتریک و سوبارو کراسترک هیبریدی شارژپذیر از CHAdeMO استفاده می‌کردند. با این حال، بسیاری از خودروسازان، از جمله نیسان، در حال گذار به استفاده از استاندارد CCS برای مدل‌های جدیدتر خود هستند.

جایگاه CHAdeMO در کنار CCS، استاندارد ChaoJi و آینده آن

در حال حاضر، جایگاه CHAdeMO در کنار CCS، استاندارد ChaoJi و آینده آن در حال تحول است. استاندارد CCS به دلیل رویکرد پورت ترکیبی و پذیرش گسترده‌تر توسط خودروسازان غربی، به استاندارد غالب جهانی برای شارژ سریع DC درآمده است (به استثنای رقابت با NACS تسلا در آمریکای شمالی).

با این حال، CHAdeMO همچنان در برخی بازارها و برای برخی خودروهای قدیمی‌تر حضور دارد. برای رقابت در آینده و پاسخ به نیاز به توان‌های بالاتر، انجمن CHAdeMO با همکاری سازمان‌های چینی، استاندارد جدیدی با نام ChaoJi (که به عنوان CHAdeMO 3.0 نیز شناخته می‌شود) توسعه داده‌اند. هدف ChaoJi دستیابی به توان‌های شارژ بسیار بالا (تا ۹۰۰ کیلووات) و ایجاد یک استاندارد مشترک برای ژاپن و چین است. همچنین تلاش‌هایی برای سازگاری ChaoJi با استاندارد CCS از طریق آداپتورها در حال انجام است.

با این حال، با توجه به شتاب فعلی CCS و همچنین استاندارد NACS در آمریکای شمالی، آینده استاندارد CHAdeMO به میزان پذیرش استاندارد جدید ChaoJi و توانایی آن در ارائه راه‌حل‌های نوآورانه مانند V2X با توان بالا در مقابل استانداردهای رقیب بستگی دارد.

نتیجه‌گیری

استاندارد شارژ CHAdeMO به عنوان یکی از پیشگامان شارژ سریع DC برای خودروهای برقی، نقش مهمی در توسعه اولیه این فناوری ایفا کرد. ویژگی‌های فنی و نحوه عملکرد شارژ سریع DC با CHAdeMO، از جمله پشتیبانی از شارژ دوطرفه و طراحی و مشخصات فیزیکی کانکتور CHAdeMO، آن را از سایر استانداردها متمایز می‌کند. با وجود مزایا، این استاندارد با محدودیت‌هایی نیز روبرو است و خودروهای پشتیبانی کننده استاندارد CHAdeMO در مدل‌های جدیدتر به تدریج به سمت استاندارد CCS متمایل می‌شوند. جایگاه CHAdeMO در کنار CCS نشان‌دهنده رقابت و تحول مداوم در استانداردهای شارژ است و آینده آن تا حد زیادی به موفقیت استاندارد جدید ChaoJi و توانایی آن در پاسخگویی به نیازهای رو به رشد بازار و همزیستی یا همگرایی با استانداردهای رقیب بستگی خواهد داشت.