تقنيات الشحن اللاسلكي للسيارات تُعتبر من الابتكارات الرائدة التي تشكل خطوة مهمة نحو تحسين تجربة المستخدم في عالم السيارات الكهربائية. ففي ظل التطورات السريعة التي يشهدها قطاع النقل وانتقاله نحو مصادر الطاقة المستدامة، تبرز أهمية هذه التقنية كحل فعّال لمواجهة التحديات التي تواجهها السيارات الكهربائية.
فعلى الرغم من تزايد استخدامها، إلا أن مشاكل مثل طول فترة الشحن، ونقص محطات الشحن، وارتفاع الحرارة أثناء العملية، لا تزال تؤثر على اعتمادها بشكل واسع. لذا، تأتي تقنيات الشحن اللاسلكي لتقدم حلاً مبتكراً، إذ يتيح للمستخدمين شحن سياراتهم بكفاءة وسهولة، سواء من خلال وقوف السيارات في مناطق مخصصة أو السير على مسارات محددة، أو عبر استبدال البطاريات في محطات خاصة. إليك التفاصيل من تكنولوتريك.
ما هي تقنية الشحن اللاسلكي للسيارات وكيف تعمل؟
تقنية الشحن اللاسلكي هي طريقة لشحن الأجهزة الكهربائية، بما في ذلك السيارات الكهربائية، دون الحاجة لاستخدام كابلات وموصلات.
تعتمد هذه التقنية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، حيث يتم نقل الطاقة من مصدر الشحن إلى الجهاز المطلوب شحنه عبر مجال مغناطيسي.
تتضمن عملية الشحن اللاسلكي عادةً وجود لوحة شحن ثابتة يتم تركيبها في الأرض أو في مكان معين، وجهاز استقبال مثبت في السيارة.
يتم نقل الطاقة بشكل لاسلكي بين لوحة الإرسال (Transmitter) المدمجة في الأرض ولوحة الاستقبال (Receiver) المثبتة في السيارة. ويمكن تصنيف تقنيات الشحن اللاسلكي إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

الشحن اللاسلكي السعوي (Capacitive Wireless Charging) التكنولوجيا المتطورة
تستند هذه التقنية إلى إزاحة التيار الناتج عن اختلاف المجال الكهربائي، حيث تُستخدم المكثفات لنقل الطاقة لاسلكياً بدلاً من الاعتماد على الحقول المغناطيسية. يتم أولًا تطبيق جهد متردد على دائرة تصحيح معامل القدرة (Power Factor) بهدف تحسين الكفاءة والحفاظ على مستوى الجهد المطلوب.
وبعد ذلك، يُنقل الجهد إلى جهاز H-bridge لتوليد جهد عالي التردد، والذي يتم تطبيقه على لوحة الإرسال. هذه العملية تؤدي إلى إنشاء مجال كهربائي متردد، مما يسهم في إزاحة التيار إلى لوحة الاستقبال عبر الحث الكهربائي الساكن. أخيراً، يتم تحويل الجهد المتردد عند ملف الاستقبال إلى جهد مستمر (DC) لتغذية البطارية باستخدام المقوم (Rectifier) و دوائر الترشيح (Filter Circuits)، “يتراوح تردد التشغيل في هذه التقنية بين 100 و600 كيلوهرتز”.
قد يهمك: أهم تطبيقات الواقع المختلط في التعليم: كيف ستتحول عملية التعليم؟
الشحن اللاسلكي المغناطيسي الدائم (Permanent magnetic gear wireless charging) ابتكار جديد
يتكون كل من ملف الإرسال والإستقبال على مغناطيس دائم داخل الملف. يعمل الجزء المرسل بطريقة تشبه عمل المحرك، بحيث يتم تطبيق التيار المتردد على لوحة الإرسال والذي يؤدي الى دوران المغناطيس بسبب وجود التيار الكهربائي داخل الحقل المغناطيسي. ويعمل الجزء المستقبل بطريقة مماثلة لعمل المولد، إذ يسبب المجال المغناطيسي في الجزء المرسل دوران المغناطيس باتجاه معاكس في الجزء المستقبل، فيتم توليد التيار المتردد نتيجة وجود الطاقة الحركية داخل الحقل المغناطيسي، بالتالي يتم شحن البطارية بعد تقويم وترشيح التيار من خلال محولات الطاقة.
الشحن اللاسلكي الحثي (Inductive Wireless Charging): ما تحتاج لمعرفته
تعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، حيث يتم نقل الطاقة لاسلكياً من خلال الحث المتبادل للمجال المغناطيسي بين ملف الإرسال وملف الاستقبال. يتم تطبيق تيار متردد على ملف الإرسال، مما يؤدي إلى توليد مجال مغناطيسي متردد يحفز حركة الإلكترونات في ملف الاستقبال، مما ينتج عنه تيار متردد.
وبعد ذلك، يتم تقويم وترشيح هذا التيار لشحن البطارية. تعتمد كمية الطاقة المرسلة على التردد، والحث المتبادل، والمسافة بين الملفين، ويتراوح تردد التشغيل بين 19 و50 كيلو هرتز.
كيف يعمل الشحن اللاسلكي في السيارة؟
يمثل الشحن اللاسلكي في السيارة تقنية متقدمة تُدمج داخل المركبات، مما يسمح بشحن الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء، بالإضافة إلى أي جهاز يدعم تقنية Qi بشكل لاسلكي. يعتمد هذا النظام على استخدام ملفات تحريضية لإنشاء مجال كهرومغناطيسي، الذي يقوم بنقل الطاقة من وحدة الإرسال إلى وحدة الاستقبال، مما يسهل عملية الشحن دون الحاجة إلى توصيلات سلكية.
كيف يعمل الشحن اللاسلكي للسيارات الكهربائية؟
يعمل الشحن اللاسلكي في السيارة من خلال استخدام تقنية الحث الكهرومغناطيسي لنقل الطاقة من لوحة الشحن إلى السيارة دون الحاجة لوصلات كهربائية. إليك كيفية عمل هذه العملية:
- لوحة الإرسال: يتم تثبيت لوحة الإرسال في الأرض أو في مكان محدد، هذه اللوحة تتضمن ملف كهربائي يقوم بتوليد مجال مغناطيسي عند تطبيق تيار متردد عليها.
- المجال المغناطيسي: عند دوران التيار في لوحة الإرسال، يتم خلق مجال مغناطيسي متردد ينتقل إلى لوحة الاستقبال الموجودة في السيارة.
- لوحة الاستقبال: تحتوي السيارة على لوحة استقبال، وتحتوي أيضاً على ملف كهربائي، عندما تتواجد السيارة فوق لوحة الإرسال، يتفاعل المجال المغناطيسي مع الملف في لوحة الاستقبال.
- توليد الطاقة: يتسبب الحث الكهربائي الناتج عن المجال المغناطيسي في حركة الإلكترونات داخل لوحة الاستقبال، مما ينتج عنه تيار كهربائي متردد.
- تحويل التيار: يتم تحويل التيار المتردد الناتج إلى تيار مستمر (DC) باستخدام مقوم، ليتم تخزينه في بطارية السيارة.
- الكفاءة: تعتمد كفاءة الشحن على عدة عوامل، منها المسافة بين اللوحتين، التردد المستخدم، والحث المتبادل بين الملفات.
بهذه الطريقة، يوفر الشحن اللاسلكي وسيلة مريحة وسريعة لشحن السيارات الكهربائية دون الحاجة لتوصيل كابلات.
قد يهمك: تطبيقات القراءة الإلكترونية: حول هاتفك إلى مكتبة متنقلة بأفضل الخيارات
مزايا تكنولوجيا الشحن اللاسلكي للسيارات: الحلول والمزايا القيمة
تُعد تكنولوجيا الشحن اللاسلكي من الابتكارات الرائدة التي تسهل استخدام السيارات الكهربائية، مما يُعزز من الاتجاه نحو الطاقة المستدامة ويُساهم في حماية البيئة من الانبعاثات الضارة الناتجة عن محركات الاحتراق الداخلي. تتضمن أبرز مزايا الشحن اللاسلكي ما يلي:
- سهولة الاستخدام: تتيح هذه التقنية للمستخدمين شحن سياراتهم دون الحاجة للتعامل مع كابلات، مما يسهل عملية الشحن ويجعلها أكثر سلاسة.
- توفير الوقت: تسهم هذه الطريقة في تقليل زمن الشحن مقارنةً بالأساليب التقليدية، مما يساهم في تجاوز إحدى أكبر العقبات التي تواجه مستخدمي السيارات الكهربائية.
- تحسين الجمالية: تساهم في خلق بيئة أنيقة، حيث يتم التخلص من الكابلات الظاهرة في الأماكن العامة، مما يعزز من تجربة القيادة بشكل عام.
- مرونة الموقع: يمكن تركيب محطات الشحن اللاسلكية في مواقع متعددة بسهولة، مما يعزز من البنية التحتية للسيارات الكهربائية ويحفز العملاء على اعتمادها.
التحديات التي تواجه الشحن اللاسلكي للسيارات
على الرغم من المزايا العديدة التي تقدمها تكنولوجيا الشحن اللاسلكي، إلا أنها تواجه بعض المشكلات والتحديات، أبرزها:
- ارتفاع تكاليف الاستثمار: تتطلب عملية بناء البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية استثمارات مالية كبيرة.
- تكاليف البطاريات المرتفعة: تمثل البطاريات أحد العوامل الرئيسية في تكلفة السيارات الكهربائية، مما يؤثر على السعر النهائي للمنتج.
- نقص البطاريات: يعاني السوق من قلة عدد البطاريات المتاحة، مما قد لا يلبي احتياجات العملاء المتزايدة.
- ضغط على الشبكة الكهربائية: تؤدي عمليات الشحن المتفاوتة، سواء كانت بطيئة أو سريعة، إلى ضغط إضافي على الشبكة الكهربائية، مما يزيد من تحديات إدارة الأحمال.

الأسئلة الشائعة:
ما هي تقنية الشحن اللاسلكي؟
تعرف تقنية الشحن اللاسلكي بأنها تقنية تسمح بانتقال الطاقة الكهربائية من مصدر الشحن إلى الجهاز المراد شحنه دون الحاجة إلى كابل أو وصلة كهربائية مباشرة.
ما هي التقنيات الحديثة المستخدمة في شحن الأجهزة الذكية؟
تُعتبر تقنية Power Delivery من أبرز الابتكارات في مجال شحن الأجهزة الذكية، تتيح هذه التقنية شحن الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، وغيرها من الأجهزة المتوافقة بسرعات تصل إلى 100 واط، مما يعزز من كفاءة الشحن. بالإضافة إلى ذلك، تُمكّن تقنية PD المستخدمين من شحن عدة أجهزة في وقت واحد باستخدام كابل USB واحد، مما يقلل الفوضى ويسهم في تحسين تجربة الشحن بشكل عام.
تُعد تقنيات الشحن اللاسلكي للسيارات خطوة ثورية نحو مستقبل أكثر استدامة في مجال التنقل. بفضل سهولة الاستخدام وكفاءة الأداء، تساهم هذه التقنيات في تعزيز الاعتماد على السيارات الكهربائية، مما يقلل من الانبعاثات الضارة ويعزز من جهود الحفاظ على البيئة. وعلى الرغم من التحديات المرتبطة بتكاليف الاستثمار والبنية التحتية، إلا أن الابتكارات المستمرة في هذا المجال تعد بتقديم حلول فعالة تلبي احتياجات المستخدمين وتعزز من تجربة القيادة. إن مستقبل الشحن اللاسلكي ينبئ بتحولات كبيرة في عالم السيارات، مما يجعله محور اهتمام المهتمين بالتكنولوجيا والبيئة على حد سواء.