المركبات الكهربائية من الجيل القادم: مركبات البطاريات الهيكلية، والشحن المدعوم بالذكاء الاصطناعي، والأمن السيبراني

المؤلفون

  • عبد السلام علي أحمد قسم الهندسة الميكانيكية والصناعية، كلية الهندسة، جامعة بني وليد، بني وليد، ليبيا المؤلف

الكلمات المفتاحية:

بطارية هيكلية، ألياف كربونية، شحن مُدار، OCPP2.0.1، ISO15118، شبكة عصبية بيانية، التعلم التعزيزي، من المركبة إلى الشبكة، الأمن السيبراني، هجمات القنوات الجانبية

الملخص

تشهد المركبات الكهربائية انتشارًا سريعًا، مما يُحفّز الابتكار في مجالات البطاريات والشحن والأمن. تستكشف هذه الورقة البحثية ثلاثة ركائز أساسية للجيل القادم من المركبات الكهربائية. أولًا، تُدمج مركبات البطاريات الهيكلية أقطابًا كهربائية من ألياف الكربون ومحلولًا كهربائيًا صلبًا في الأجزاء الحاملة للحمل، مما يُخفّض وزن العبوة. وقد أظهرت دراسة حديثة أجراها تشودري وآخرون (جامعة تشالمرز، 2024) بطارية هيكلية من ألياف الكربون بكثافة طاقة تبلغ حوالي 30 واط/كجم وصلابة تزيد عن 70 جيجاباسكال، مع الحفاظ على كفاءة كولومبية تبلغ حوالي 100% على مدار 1000 دورة. يُحسّن هذا التخزين "غير الكتلي" للطاقة كثافة النظام بشكل كبير. ثانيًا، يُوازن الشحن الذكي المُعتمد على الذكاء الاصطناعي بين أحمال المركبات الكهربائية واحتياجات الشبكة. يُحوّل الشحن المُدار الطاقة إلى ساعات منخفضة التكلفة ويُقلّل من ترقيات الشبكة. وجد المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) فوائد كبيرة للنظام حتى مع مشاركة تقارب 15% من المركبات الكهربائية، وأظهرت نمذجة خمس حالات (NREL، 2024) انخفاض تكاليف ترقية التوزيع من حوالي 2.3 مليار دولار أمريكي إلى 1.6 مليار دولار أمريكي مع الشحن المُدار. يمكن للتعلم الآلي، بما في ذلك الشبكات العصبية الرسومية (EV-GNN) والتعلم المُعزز (PPO، TD3)، التنبؤ بحركة المرور وتخطيط الشحن لتقليل أوقات الانتظار والفواتير. ثالثًا، تُعد مرونة الأمن السيبراني أمرًا بالغ الأهمية. يواجه نظام شحن المركبات الكهربائية، من سيارات وشواحن وسحابة وشبكة، هجمات ناجمة عن عيوب في الأجهزة وبروتوكولات غير آمنة وقنوات جانبية. تُظهر أبحاث القنوات الجانبية ("البطاريات المُسربة") أن تتبعات طاقة البطارية يمكن أن تكشف عن هوية السائق والمسارات ونسبة الإشغال بدقة تصل إلى 95%. بروتوكولات الشحن آخذة في التطور: يستخدم معيار ISO 15118 Plug&Charge بنية X.509 PKI لهوية المركبات الكهربائية، ويضيف معيار OCPP2.0.1 نماذج رسمية للأجهزة وأحداث أمنية. ومع ذلك، لا تزال الحوادث مستمرة: فقد أظهر الباحثون أن بروتوكول OCPP1.6 يمكن اختطافه (تعطيل الجلسة، وحقن التعليمات البرمجية)، ويمكن الاستيلاء على أجهزة الشحن المتصلة بالتيار الكهربائي لزعزعة استقرار الشبكات.

التنزيلات

تنزيل البيانات ليس متاحًا بعد.

Asp, L., Chaudhary, P., & colleagues. (2023). Advancing structural battery composites: Robust manufacturing for multifunctional energy storage. Advanced Energy and Sustainability Research, 4(10), 2300109.

Chalmers University of Technology. (2024). Huge step towards the structural battery of the future [Press release]. https://www.chalmers.se/en/current/news/huge-step-towards-the-structural-battery-of-the-future/

Abdussalam Ali Ahmed (2025). Synergizing Renewable Energy and Electric Vehicles: An Experimental Analysis of Grid Integration, Charging Optimization, and Environmental Impact. Journal of Insights in Basic and Applied Sciences, 1(1), 35-43

CharIN. (2022). Implementation guide to Plug&Charge (v1.2). https://www.charin.global/media/pages/technology/knowledge-base/09ce9fd6d5-1649174817/charin_implementation_guide_to_plug_and_charge_v1_2.pdf

CharIN. (n.d.). Plug & Charge overview and ISO/IEC 15118. https://www.charin.global/technology/plug-charge

Abdulgader Alsharif (2025). Global Trends in Electric Vehicle Charging Demand and Infrastructure Development. (2025). Libyan Open University Journal of Applied Sciences (LOUJAS), 1(1), 20-28.

Johnson, J., et al. (2023). Disrupting EV charging sessions and gaining remote code execution (INL/CON-23-72329 Rev. 0). Idaho National Laboratory. https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/sti/sti/Sort_65949.pdf

Liu, Y., Zhao, J., & others. (2021). PPO-based smart charging for residential EVs. Energies, 14(17), 5402. https://www.mdpi.com/1996-1073/14/17/5402

Lundström, P., et al. (2025). Electro-chemo-mechanical modelling of structural battery composites. npj Computational Materials, [Open Access]. https://www.nature.com/articles/s41524-025-01646-x

Marchiori, F., & Conti, M. (2025). Leaky Batteries: A novel set of side-channel attacks on electric vehicles (arXiv:2503.08956). arXiv. https://arxiv.org/abs/2503.08956

Abdussalam Ali Ahmed (2025). Hybrid Tidal-Wave Systems with Advanced Materials for Efficient and Durable Renewable Ocean Energy. (2025). Libyan Open University Journal of Applied Sciences (LOUJAS), 1(1), 29-43.

Muratori, M., et al. (2023). Electric vehicle managed charging: Potential bulk power system benefits (NREL/TP-6A40-86875). National Renewable Energy Laboratory. https://doi.org/10.2172/2020416

National Renewable Energy Laboratory. (2024). Transportation Electrification Impact Study (TEIS) (NREL/TP-5R00-89539). https://www.nrel.gov/docs/fy24osti/89539.pdf

Open Charge Alliance. (2024). What is new in OCPP 2.0.1 (White paper v1.0). https://openchargealliance.org/wp-content/uploads/2024/01/new_in_ocpp_201-v10.pdf

Virta. (2024). The global electric vehicle market in 2025. https://www.virta.global/global-electric-vehicle-market

Abdussalam Ali Ahmed (2025). From Transition to Transformation: A Comparative Engineering Study of Hybrid and Electric Vehicles. (2025). Libyan Open University Journal of Applied Sciences (LOUJAS), 1(1), 11-19.

Wood, E., et al. (2024). EV charging infrastructure trends: Q4 2023. AFDC/NREL. https://afdc.energy.gov/files/u/publication/electric_vehicle_charging_infrastructure_trends_fourth_quarter_2023.pdf

Zhang, Y., et al. (2024). EV-GNN: A graph-neural approach for EV charging station choice. Nature Communications Engineering, 1, 76. https://www.nature.com/articles/s44172-024-00213-4

Abdussalam Ali Ahmed (2025). Hybrid AI Models for Forecasting and Optimizing Solar Energy Generation Under Varying Weather Conditions. Scientific Journal for Publishing in Health Research and Technology, 1(1), 35-41

منشور

2025-08-23

كيفية الاقتباس

عبد السلام علي أحمد. (2025). المركبات الكهربائية من الجيل القادم: مركبات البطاريات الهيكلية، والشحن المدعوم بالذكاء الاصطناعي، والأمن السيبراني. المجلة الليبية للصحة والعلوم والتنمية, 1(1), 32-44. https://ljhsd.org.ly/index.php/ljhsd/article/view/7

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.