تصميم شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية لمحطات الشحن الخارجية

مقدمة

في معدات شحن السيارات الكهربائية، يعد نظام العرض أكثر من مجرد واجهة رسومية. إنه نظام فرعي للأجهزة يؤثر على سهولة الاستخدام وإمكانية الوصول إلى الخدمة والبنية العامة لمحطة الشحن.

أن شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية تعمل في ظروف تختلف بشكل كبير عن الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. عادةً ما يتم تركيب محطات الشحن في الهواء الطلق، حيث تكون أشعة الشمس المباشرة وتباين درجات الحرارة والرطوبة والتفاعل العام المستمر هي ظروف التشغيل العادية.

الشاشة هي أيضاً نقطة التفاعل الأساسية بين محطة الشحن والمستخدم. فهي تنقل حالة الشحن وخطوات المصادقة ومعلومات التسعير والتعليمات التشغيلية التي توجه عملية الشحن.

في تصميم البنية التحتية للشحن، يمكن أيضًا الإشارة إلى النظام الفرعي للعرض على أنه شاشة عرض محطة الشحن, شاشة شاحن السيارة الكهربائية, أو شاحن HMI (واجهة بين الإنسان والآلة).

من من منظور هندسي، يؤثر اختيار الشاشة على تخطيط الضميمة والإدارة الحرارية وبنية وحدة التحكم الداخلية والوصول إلى الصيانة. يمكن أن تؤثر خيارات التصميم مثل سطوع الشاشة وتقنية اللمس وبنية الحوسبة على استهلاك الطاقة والموثوقية وإمكانية الخدمة على المدى الطويل.

لهذه الأسباب، عادةً ما يتم النظر في النظام الفرعي للعرض في مرحلة مبكرة من تصميم معدات شحن السيارات الكهربائية بدلاً من إضافته لاحقاً كمكون بسيط للواجهة.

ما هي شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية؟

أن شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية هي الواجهة المرئية المدمجة في محطة شحن السيارات الكهربائية التي تنقل حالة الشحن ومعلومات النظام وتعليمات المستخدم.

في معظم البنى التحتية للشحن، تعمل شاشة العرض كـ واجهة التفاعل بين الإنسان والآلة (HMI) ربط المستخدمين بالشاحن الإلكتروني، وأنظمة المصادقة، ومنصات الإدارة الخلفية.

تتضمن شواحن السيارات الكهربائية النموذجية ما يلي:

• لوحات LCD عالية السطوع للرؤية الخارجية
• واجهات سعوية تعمل باللمس للتفاعل مع المستخدم
• وحدات تحكم العرض المدمجة أو أجهزة الكمبيوتر المدمجة
• ألواح أمامية زجاجية واقية مع مانع تسرب بيئي

تسمح هذه الواجهة للمستخدمين ببدء جلسات الشحن ومراقبة استهلاك الطاقة واستكمال المصادقة وتلقي الملاحظات التشغيلية من نظام الشحن.

ما دور شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية في البنية التحتية للشحن

توفر شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية ملاحظات تشغيلية وتتيح تفاعل المستخدم أثناء عملية الشحن.

تتضمن وظائف الواجهة النموذجية ما يلي:

• تعليمات جلسة الشحن
• إرشادات المصادقة والدفع
• تصوُّر تقدم الشحن
• معلومات استهلاك الطاقة
• تنبيهات النظام وإشعارات الأخطاء
• الصيانة أو تشخيصات الخدمة

تستخدم محطات الشحن الحديثة بشكل عام واجهات رسومية بدلاً من مؤشرات LED البسيطة. وهذا يسمح للشاحن بدعم واجهات متعددة اللغات وسير عمل تفاعلي مرن وتحديثات البرامج طوال دورة حياة المنتج.

تتضمن مجموعة العرض النموذجية المستخدمة في البنية التحتية للشحن عدة مكونات:

• لوحة عرض TFT LCD
• واجهة تعمل باللمس، وعادةً ما تكون سعوية مسقطة
• وحدة التحكم في العرض أو وحدة الحوسبة المدمجة
• زجاج أمامي واقي
• تكامل محكم الإغلاق مع حاوية الشاحن

اعتمادًا على تصميم الشاحن، قد تعمل الشاشة كجهاز طرفي متصل بلوحة تحكم الشاحن أو كنظام حوسبة مستقل بذاته.

تدمج بعض المنصات شاشات اللمس الصناعية متصل مباشرة بوحدة التحكم في الشاحن، بينما يستخدم البعض الآخر وحدة تحكم مدمجة لوحة أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تدير كلاً من الواجهة الرسومية والاتصال بالأنظمة الخلفية.

التقنيات الأساسية المستخدمة في شواحن السيارات الكهربائية

يتم استخدام العديد من تقنيات الأجهزة بشكل شائع لضمان تشغيل الشاشة بشكل موثوق في بيئات الشحن الخارجية.

لوحات LCD عالية السطوع

تستخدم معظم شاشات محطات الشحن تقنية TFT LCD بسبب توافر المكونات المستقرة والتوافق مع أنظمة الحوسبة المدمجة.

تتراوح أحجام الشاشة النموذجية بين 7 بوصات و15 بوصة, حسب نوع الشاحن وتعقيد الواجهة.

تتطلب معدات الشحن الخارجي عادةً مستويات سطوع أعلى من الأنظمة الداخلية. تعمل شواحن السيارات الكهربائية عادةً ضمن نطاق 800 إلى 1500 قمل للحفاظ على سهولة القراءة في ظروف ضوء النهار.

ومع ذلك، فإن السطوع وحده لا يحدد مدى الرؤية. هناك عوامل بصرية أخرى تؤثر أيضًا على إمكانية قراءة الشاشة، بما في ذلك:

• نسبة تباين العرض
• خصائص انعكاس الزجاج السطحي
• طلاءات مضادة للوهج
• الترابط البصري بين شاشة LCD والزجاج الواقي

وتحدد هذه الخصائص مجتمعةً مدى إمكانية قراءة الواجهة في ظل الإضاءة المحيطة القوية.

واجهات سعوية تعمل باللمس

تستخدم معظم محطات الشحن الحديثة السعة المتوقعة (PCAP) تقنية اللمس.

تدعم أنظمة PCAP التي تعمل باللمس الأسطح الزجاجية محكمة الغلق والعمر التشغيلي الطويل، وهي أمور مهمة لمعدات البنية التحتية العامة.

تشمل المزايا ما يلي:

• أسطح أمامية زجاجية متينة
• إمكانية اللمس المتعدد
• التوافق مع الزجاج الواقي السميك
• أداء مستقر على المدى الطويل

تتطلب عمليات النشر في الهواء الطلق اعتبارات تصميم إضافية. غالبًا ما تدعم وحدات التحكم باللمس:

• تشغيل القفازات
• تحمل قطرات الماء
• أداء مستقر عبر التغيرات في درجات الحرارة

في البيئات التي يتم فيها استخدام القفازات الثقيلة دائماً، يمكن الاستمرار في استخدام واجهات اللمس المقاومة.

وحدات تحكم العرض المدمجة

يجب أن تتواصل واجهة الشاحن مع كل من إلكترونيات التحكم الداخلية وأنظمة الشبكة الخارجية.

هناك بنيتان شائعتا الاستخدام.

شاشة العرض متصلة بوحدة تحكم الشاحن

في هذا التكوين، تقوم وحدة التحكم في الشاحن بإنشاء الواجهة الرسومية وإخراج الفيديو مباشرةً إلى وحدة العرض.

شاشة عرض مع منصة حوسبة متكاملة

في هذا التصميم، تشتمل الشاشة على وحدة تحكم مدمجة أو لوحة الكمبيوتر الشخصي التي تقوم بتشغيل برنامج الواجهة.

تدير هذه الأنظمة المدمجة عادةً:

• عرض الواجهة
• اتصالات الشبكة
• تكامل الدفع
• أدوات التشخيص والصيانة
• تحديثات البرامج الثابتة

يمكن لهذه البنية تبسيط تصميم وحدة التحكم في الشاحن ولكنها قد تقدم اعتبارات إضافية تتعلق بالحرارة والطاقة.

الترابط البصري والزجاج الواقي

تعمل محطات الشحن في البيئات العامة حيث يجب أن تتحمل شاشات العرض التعرض البيئي والتفاعل المتكرر.

تشتمل مجموعات الشاشات عادةً على زجاج مقوّى الغطاء مع معالجات سطحية مضادة للوهج.

تستخدم بعض شواحن السيارات الكهربائية أيضاً الترابط البصري, الذي يزيل فجوة الهواء بين لوحة LCD والزجاج الواقي.

تشمل المزايا ما يلي:

• تقليل الانعكاسات الداخلية
• تحسين سهولة القراءة تحت أشعة الشمس
• قوة ميكانيكية محسّنة
• تقليل التكثيف داخل وحدة العرض

هذه الميزات ذات قيمة خاصة للبنية التحتية للشحن الخارجي.

متطلبات تصميم شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية

عند اختيار نظام عرض فرعي لمعدات شحن السيارات الكهربائية، يقوم المهندسون عادةً بتقييم عدة متطلبات رئيسية.

حماية البيئة

غالباً ما يتم تركيب محطات الشحن في بيئات مكشوفة مثل مواقف السيارات أو البنية التحتية على جانب الطريق.

يجب أن تتحمل وحدات العرض:

• التعرض للمطر والرطوبة
• الغبار والجسيمات العالقة في الهواء
• التباين في درجة الحرارة

تحقق الألواح الأمامية عادةً تصنيفات حماية مثل IP65, لضمان التشغيل الموثوق به في الهواء الطلق.

يعد العزل المناسب بين مجموعة الشاشة وغطاء الشاحن ضرورياً لمنع دخول المياه على المدى الطويل.

سهولة القراءة تحت أشعة الشمس

يمكن أن يقلل ضوء الشمس المباشر من رؤية الشاشة بشكل كبير.

يتطلب تحسين سهولة القراءة عادةً الجمع بين العديد من استراتيجيات التصميم:

• إضاءة خلفية عالية السطوع
• معالجات الأسطح المضادة للانعكاس
• الترابط البصري
• زوايا عرض واسعة

يضع المهندسون أيضاً في اعتبارهم اتجاه الشاحن وزوايا الرؤية المتوقعة للمستخدم أثناء التركيب.

الإدارة الحرارية

تولد محطات الشحن حرارة من إلكترونيات تحويل الطاقة ووحدات الطاقة الداخلية.

قد تتعرض الشاشات الموجودة بالقرب من هذه المكونات لدرجات حرارة مرتفعة.

تشمل أساليب التصميم الحراري الشائعة ما يلي:

• فصل مقصورات العرض عن إلكترونيات الطاقة
• تبديد الحرارة السلبي من خلال هياكل الضميمة
• إدارة تدفق الهواء الداخلي

إذا كانت الشاشة تدمج منصة حوسبة مدمجة، فقد تكون هناك حاجة إلى اعتبارات حرارية إضافية.

المتانة الميكانيكية

تواجه معدات الشحن العامة تفاعلاً متكرراً من المستخدمين وتأثيراً مادياً عرضياً.

يجب أن تتحمل تركيبات العرض:

• تفاعل اللمس المتكرر
• اهتزاز من المكونات الداخلية
• التأثير العرضي

تتراوح سماكة الزجاج الواقي عادةً بين 2 مم و4 مم, حسب المتطلبات الميكانيكية وتصميم الضميمة.

قد تتطلب التركيبات ذات الازدحام الشديد مقاومة إضافية للصدمات.

تكامل النظام

تتفاعل شاشة الشاحن مع العديد من الأنظمة الفرعية الداخلية.

تشمل واجهات التكامل النموذجية ما يلي:

• إلكترونيات التحكم في الشاحن
• محطات الدفع الطرفية
• وحدات مصادقة RFID
• بوابات الاتصال
• أنظمة الاتصال بالشبكة

قد تتضمن واجهات الاتصال Ethernet و USB وبروتوكولات الاتصال التسلسلي.

في العديد من منصات الشحن، يدعم النظام الفرعي للشاشة أيضاً التشخيص عن بُعد وتحديثات البرامج الثابتة.

غالبًا ما تقوم الشركات المصنعة للمعدات الأصلية بتطوير حلول عرض مصنعي المعدات الأصلية المخصصة لمطابقة تصميم ضميمة الشاحن والبنية الداخلية.

سيناريوهات الواجهة النموذجية لشاحن السيارة الكهربائية

تختلف متطلبات العرض حسب نوع الشاحن.

شواحن التيار المباشر السريعة العامة

عادةً ما تتطلب محطات الشحن السريع شاشات عرض أكبر تدعم سير عمل الدفع والمصادقة ومعلومات مفصلة عن جلسة الشحن.

وكثيراً ما تدمج هذه الأنظمة وظائف المراقبة عن بُعد وإدارة الشبكة.

محطات شحن التيار المتردد التجارية

تستخدم شواحن التيار المتردد التجارية عادةً شاشات عرض متوسطة الحجم تعرض حالة الشحن وتعليمات المصادقة.

تعقيد الواجهة أقل عموماً من أنظمة الشحن السريع.

أنظمة شحن الأسطول

غالباً ما تعتمد منشآت شحن الأسطول على أنظمة إدارة مركزية.

في عمليات النشر هذه، قد لا توفر شاشة عرض الشاحن سوى حالة التشغيل الأساسية أو الوصول إلى الصيانة.

معدات الشحن السكني

قد لا تتطلب أجهزة الشحن السكنية عرضاً بيانياً كاملاً وتعتمد بدلاً من ذلك على تطبيقات الهاتف المحمول للتفاعل مع المستخدم.

غالباً ما تكون أضواء المؤشر البسيطة كافية.

عندما يكون عرض شاحن السيارة الكهربائية مناسباً

يكون العرض الرسومي مفيداً عندما يتطلب الشاحن تفاعلاً مباشراً مع المستخدمين.

تشمل السيناريوهات النموذجية ما يلي:

• البنية التحتية للشحن العام
• شبكات الشحن التجارية
• أجهزة شحن مزودة بأنظمة دفع متكاملة
• المعدات التي تتطلب تشخيصاً محلياً

في هذه الحالات، تتيح الشاشة تصميم واجهة مرنة وتدعم تحديثات البرامج أثناء دورة حياة الجهاز.

عندما لا يكون العرض ضرورياً

في بعض عمليات النشر، قد لا يوفر العرض الرسومي الكامل فوائد كبيرة.

وتشمل الأمثلة على ذلك:

• أجهزة الشحن السكنية التي يتم التحكم فيها بشكل أساسي من خلال تطبيقات الهاتف المحمول
• منشآت شحن الأسطول ذات التحكم المركزي
• أجهزة شحن محسنة التكلفة تركز على الوظائف الأساسية

في هذه الحالات، قد توفر أضواء المؤشرات البسيطة أو الواجهات المتنقلة حلاً أكثر كفاءة.

الخاتمة

إن شاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية هو نظام فرعي مهم في العديد من منصات شحن المركبات الكهربائية. فهو يتيح تفاعل المستخدم، وينقل الحالة التشغيلية، وقد يدعم أيضاً وظائف الخدمة أو التشخيص.

ومع ذلك، فإن دمج شاشة العرض في معدات الشحن يتطلب دراسة متأنية للتعرض البيئي والمتانة الميكانيكية وبنية النظام.

يمكن أن تؤثر عوامل مثل قابلية القراءة تحت أشعة الشمس والإدارة الحرارية وتكامل الضميمة بشكل كبير على الموثوقية على المدى الطويل.

من خلال تقييم هذه العوامل في مرحلة مبكرة من عملية التصميم، يمكن لمصنعي المعدات ضمان دعم النظام الفرعي للعرض للتشغيل الموثوق طوال دورة حياة البنية التحتية للشحن.

الأسئلة الشائعة

ما درجة السطوع المطلوبة عادةً لشاشات شاحن السيارة الكهربائية؟

تتطلب شواحن السيارات الكهربائية الخارجية عادةً مستويات سطوع تتراوح بين 800 و1500 قمل لتظل قابلة للقراءة في ضوء النهار.

ما هي أحجام الشاشات المستخدمة عادةً في محطات شحن السيارات الكهربائية؟

تستخدم معظم محطات الشحن شاشات العرض بين 7 بوصات و15 بوصة, حسب نوع الشاحن وتعقيد الواجهة.

هل يمكن أن تظل شاشات شاحن السيارة الكهربائية مرئية في ضوء الشمس المباشر؟

نعم. تساعد لوحات LCD عالية السطوع والطبقات المضادة للانعكاس والطبقات المضادة للانعكاس والربط البصري في الحفاظ على إمكانية القراءة في ضوء الشمس القوي.

هل تدعم شواحن السيارات الكهربائية تشغيل القفازات؟

تدعم العديد من أنظمة اللمس السعوية المتوقعة وضع القفازات، مما يسمح بتشغيل موثوق به في البيئات الأكثر برودة.

ما هي دورة الحياة النموذجية لشاشة عرض شاحن السيارة الكهربائية؟

يتم تصميم البنية التحتية للشحن عادةً من أجل 7-10 سنوات من التشغيل, ، لذلك يجب أن تدعم مكونات العرض توافر دورة حياة طويلة.