- Elektrikli Araç Tedarik Ekipmanları (EVSE)
- Yerleşik Şarj Cihazları ve Şarj İstasyonları
- Elektrikli Araç Şarj İstasyonu Türleri (EVSE)
- EV Şarj Konektörlerinin Türleri
- EVSE AC Şarj İstasyonu - Seviye 1 ve Seviye 2 Şarj Cihazları
Dünya bir EV devrimini serbest bırakmak için hızlanırken, adaptasyon hızının yavaş olduğu hala doğru. Elektrikli Araçlar (EV'ler) daha yeşil, daha sorunsuz ve daha ucuz bir ulaşım şekli olmasına rağmen henüz pratik görünmüyor. Nedeni iki kelimedir, Maliyet ve Ekosistem. Şu anda EV'ler, Benzinli otomobillerle büyük ölçüde eşit fiyatlandırılıyor, bu da onu alıcılar için daha az önemli bir seçenek haline getiriyor, batarya teknolojisindeki ilerlemenin ve hükümet planlarının, Gelecekte EV maliyetini düşürmesi bekleniyor.
İkinci kısım, alıcıların bir Elektrikli Aracı fazla güçlük çekmeden kullanmaları için uygun bir ekosistemin olmaması olacaktır. "Ekosistem" ile pilinizin suyu bittiğinde EV'nizi şarj etmek için şarj istasyonlarından bahsediyorum. Şehrinizde benzin istasyonunuz olmadığında ve yeniden doldurabileceğiniz tek yer evde olduğunuzda benzinli bir araç kullandığınızı hayal edin, buna ek olarak tipik bir elektrikli aracı şarj etmek için en az 6-8 saate ihtiyacınız olacak. Tesla, EVgo, şarj noktası vb. Gibi birçok şirket ülke çapında şarj istasyonları kurarak bu sorunu zaten kabul etti. 2035 yılına kadar benzinli motordan vazgeçme sözü veren Hollanda gibi ülkelerle, geleceğin yollarının içten yanmalı motorlar üzerinden elektrikli araçlarla değiştirileceği ve etrafımızda çok sayıda elektrikli araç şarj istasyonu açılacağı kesin.
Peki, elektrikli araç şarj istasyonları nasıl çalışır ? Tek bir şarj istasyonu her türlü Elektrikli Aracı şarj edebilir mi? Elektrikli Araç şarj cihazı çeşitleri nelerdir ? EV şarj cihazları için hangi protokoller izlenir? Bu yazıda tüm bu soruların cevabını tartışacağız ve ayrıca bir Elektrikli Araç Şarj İstasyonunu ve arkasındaki alt sistemleri neyin oluşturduğunu anlayacağız. Daha ileri gitmeden önce Elektrikli araçta kullanılan pilleri ve Pil yönetim sisteminin Elektrikli Araç içinde nasıl çalıştığını okumalısınız.
Elektrikli Araç Tedarik Ekipmanları (EVSE)
Elektrikli Araç Şarj İstasyonunu oluşturan ekipmanlar topluca Elektrikli Araç İkmal Ekipmanları (EVSE) olarak adlandırılır . Terim daha popülerdir ve şarj istasyonlarından başka bir şey ifade etmez. Bazı insanlar bunu Elektrikli şarj istasyonu anlamına gelen ECS olarak da adlandırıyor.
Bir EVSE, Güç Dağıtımı için şebekeyi kullanarak bir pil paketini şarj etmek üzere tasarlanmış ve üretilmiştir; bu pil paketleri bir Elektrikli Araçta (EV) veya bir Plug-in Elektrikli Araçta (PEV) mevcut olabilir. Bu EVSE için güç, konektör ve protokol, bu makalede tartışacağımız tasarımına göre değişecektir.
Yerleşik Şarj Cihazları ve Şarj İstasyonları
Şarj istasyonlarına girmeden önce, EV'nin içinde ne olduğunu ve şarj cihazının hangi kısma bağlanacağını anlamak önemlidir. Günümüzde çoğu EV bir On-Board şarj cihazı (OBC) ile birlikte gelir ve üretici ayrıca araçla birlikte bir Şarj Cihazı da sağlar. Bu şarj cihazları, yerleşik şarj cihazıyla birlikte müşteri tarafından EV'sini eve gelir gelmez evindeki elektrik prizinden şarj etmek için kullanılabilir. Ancak bu şarj cihazları çok basittir ve herhangi bir gelişmiş özelliğe sahip değildir ve bu nedenle normalde tipik bir EV'yi şarj etmek yaklaşık 8 saat sürer.
Elektrikli Araç Şarj İstasyonu Türleri (EVSE)
Şarj İstasyonları genel olarak iki türe ayrılabilir: AC şarj İstasyonu ve DC şarj İstasyonu.
Adından da anlaşılacağı gibi bir AC şarj istasyonu, şebekeden EV'ye AC gücü sağlar ve daha sonra aracı şarj etmek için Dahili şarj cihazı kullanılarak DC'ye dönüştürülür. Bu şarj cihazlarına ayrıca konut ve ticari yerlerde kullanılan Seviye 1 ve Seviye 2 Şarj Cihazları da denir. Bir AC şarj istasyonunun avantajı, yerleşik şarj cihazının voltajı ve akımı EV için gereken şekilde ayarlamasıdır, bu nedenle şarj istasyonunun EV ile iletişim kurması zorunlu değildir. Dezavantajşarj süresini artıran düşük çıkış gücüdür. Aşağıdaki resimde tipik bir AC şarj sistemi gösterilmektedir. Şebekeden AC'nin EVSE aracılığıyla doğrudan OBC'ye verildiğini görebildiğimiz gibi, OBC daha sonra DC'ye dönüştürür ve BMS aracılığıyla pili şarj eder. Pilot tel, EV'ye bağlı şarj cihazının türünü algılamak ve OBC için gerekli giriş akımını ayarlamak için kullanılır. Bunu daha sonra tartışacağız.
Bir DC şarj İstasyonu, şebekeden AC gücü alır ve bunu DC voltajına dönüştürür ve Dahili Şarj Cihazını (OBS) atlayarak Pil takımını doğrudan şarj eder. Bu şarj cihazları normalde 600V'a kadar yüksek voltaj ve 400A'ya kadar akım üretir ve bu da EV'nin AC şarj cihazında 8-16 saat ile karşılaştırıldığında 30 dakikadan daha kısa sürede şarj edilmesini sağlar. Bunlara Seviye 3 şarj cihazları da denir ve genellikle DC Hızlı Şarj Cihazları (DCFC) veya Süper şarj cihazları olarak bilinir. Bu tür bir şarj cihazının avantajı hızlı şarj süresidir, dezavantajı ise karmaşık mühendisliğidir.verimli ve güvenli bir şekilde şarj etmek için EV ile iletişim kurması gereken yer. EVSE'nin OBS'yi atlayarak doğrudan Pil takımına DC sağladığını görebileceğiniz gibi, tipik bir DC şarj sistemi aşağıda gösterilmiştir. EVSE, yüksek akım sağlamak için yığınlar halinde düzenlenmiştir, tek bir yığın, güç anahtarı sınırlamaları nedeniyle yüksek akım sağlayamayacaktır.
Normalde Seviye 1 şarj cihazları konut kullanımı içindir, bunlar, EV'yi standart ev elektrik prizlerinden şarj etmek için kullanılabilen EV ile birlikte üreticiler tarafından sağlanan şarj cihazlarıdır. Bu nedenle , Tek fazlı AC beslemede çalışırlar ve 12A ila 16A arasında herhangi bir yerde çıkış yapabilirler ve 24kWH'lik bir EV'yi şarj etmek yaklaşık 17 saat sürer. Bir Seviye 1 şarj cihazı şarj istasyonları içinde pek bir role sahiptir.
Seviye 2 şarj seviyesi 1 şarj için bir güncelleme olarak temin edilir o da evde monte edilebilir, özel istek üzerine evin sağlanan bölünmüş fazlı güç kaynağı vardır veya kamu / ticari şarj istasyonlarında kullanılabilecek de. Bu şarj cihazları, yüksek giriş voltajı sayesinde 80A'ya kadar çıkış akımı sağlayabilir ve 8 saatte bir EV şarj edebilir. Seviye 3 şarj cihazı veya Süper şarj yalnız kamu şarj istasyonları yöneliktir. Şebekeden çok fazlı AC girişine ihtiyaç duyarlar ve evimizdeki tipik bir Klima ünitesinden neredeyse 10 kat daha fazla olan 240 kW'dan fazla tüketirler. Bu nedenle, bu şarj cihazlarının çalışması için şebekeden özel izin gerekir.
Seviye 2 ve Seviye 3 şarj Seviye 1 şarj daha etkili olduğu düşünülmektedir AC / DC ve DC beri / DC dönüşüm EVSE kendisinde gerçekleşir. Seviye 2 ve Seviye 3 şarj cihazlarının çok büyük boyutu ve karmaşıklığı nedeniyle, ağırlığını artıracağı ve EV'nin verimliliğini azaltacağı için bir EV'nin içine inşa edilemezler.
Şarj İstasyonu Tipi |
Şarj Seviyesi |
AC Besleme Gerilimi ve Akımı |
Şarj Gücü |
24kWH pil Paketini şarj etme süresi |
AC şarj istasyonu |
Seviye 1 - Konut |
Tek Faz - 120 / 230V ve ~ 12 ila 16A |
~ 1.44 kW ila ~ 1.92kW |
~ 17 Saat |
AC şarj istasyonu |
Seviye 2 - Ticari |
Bölünmüş Faz - 208 / 240V ve ~ 15 ila 80A |
~ 3.1 kW ila ~ 19.2 kW |
~ 8 Saat |
DC şarj istasyonu |
Seviye 3 - Süperşarj |
Tek Faz - 300 / 600V ve ~ 400A |
~ 120 kW ila ~ 240 kW |
~ 30 dakika |
EV Şarj Konektörlerinin Türleri
Tıpkı Avrupalıların 220V 50Hz'de ve Amerikalıların 110V 60Hz'de çalışması gibi, EV'lerin de üretildiği ülkeye göre farklı tipte şarj konektörleri vardır. Bu, tüm EV'ler için kolayca evrensel hale getirilemeyeceği için ESVE üreticileri arasında kafa karışıklığına yol açtı. AC şarj cihazları ve DC şarj cihazları için Konektörlerin ana sınıflandırmaları aşağıda verilmiştir.
Elektrikli Araç için AC Şarj Soketleri:
Üçü arasında en yaygın AC şarj soketi türü, Kuzey Amerika'da popüler olan JSAE1772 soketidir. Gördüğünüz gibi, Fiş / konektörün birden fazla bağlantısı var, üç geniş pim Faz, Nötr ve Toprak içindir, iki küçük pim ise Şarj Cihazı ve EV (Pilot Arabirimi) arasındaki iletişim için kullanılır, bunun hakkında daha sonra daha fazla tartışacağız. Mennekes veya VDE-AR-E, Avrupa'da üç fazlı AC şarj sistemi için kullanılır ve bu nedenle 44kW'a kadar yüksek güç çıkışı sağlayabilir. Le-Grand, döküntülerin şarj soketine girmesini önlemek için güvenlik kapaklı benzer bir sokettir. Teknik standartlara göre sadece HSAE 1772 ve VDE-AR-E soketlerinin gelecekteki tüm AC şarj cihazlarında kullanılması önerilmektedir.
Elektrikli Araç için DC Şarj Soketleri:
DC şarj cihazı tarafında, en popüler soket türü olan CHAdeMO şarj soketine sahibiz. Japonya tarafından tanıtıldı ve kısa süre sonra Fransa ve Kore tarafından uyarlandı. Bugün Nissan Leaf, Kia vb. Gibi çoğu EV'de bu tür soketler bulunur. Sokette, DC güç rayları için iki geniş pim ve CAN protokolü için iletişim pimleri bulunur. Bildiğimiz gibi Seviye 3 DC şarj cihazları yerleşik şarj cihazını kullanmaz ve bu nedenle EV'nin pil paketi için gerekli voltajı ve akımı tek başına sağlamalıdır. Bu, pil paketinin BMS'si ile Kontrol Alanı Ağı (CAN) protokolü aracılığıyla bir iletişim bağlantısı (Pilot bağlantı) oluşturularak yapılır. BMS daha sonra Şarj Cihazına şarj işlemini başlatması talimatını verir, onu izler ve ardından şarj cihazından şarjı durdurmasını ister.
Tesla arabalar şarj kendi tipi süper şarj denir sahip ve yukarıda gösterildiği gibi dolayısıyla konnektörleri kendi türü var. Ancak portlarını CHAdeMO veya CSS şarj cihazları ile şarj edilmek üzere dönüştürebilen bir adaptör satıyorlar. CDD şarj cihazı, hem AC hem de DC şarj cihazlarını birleştiren başka bir popüler şarj soketidir. Resimde görebileceğiniz gibi, hem DC hem de AC'yi desteklemek için şarj cihazı iki bölüme ayrılmıştır. CAN ve Güç Hattı İletişimini (PLC) destekleyebilir ve Audi, BMW, Ford, GM, Porsche gibi Avrupa Otomobillerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. 400kW DC çıkışı ve 43kW AC çıkışı destekleyebilir.
EVSE AC Şarj İstasyonu - Seviye 1 ve Seviye 2 Şarj Cihazları
Seviye 1 ve Seviye 2 Şarj istasyonu, bir Elektrikli Araçtaki yerleşik şarj cihazına AC gücü sağlamalıdır; bu daha sonra şarj sürecini halleder; bu ilk bakışta görünebilir. Ancak, Pilot teli ile iletişim kurarak EV pil Paketinin gerektirdiği şekilde Şebekeden doğru miktarda Gücü kanıtlama sorumluluğunu taşırlar. TI Eğitim belgesinde temsil edilen tipik bir AC şarj istasyonunda bulunan alt sistemler aşağıda gösterilmiştir.
Seviye 1 şarj maksimum 16A çıkış akımına sahip iken, çünkü ev priz sınırlamaları Düzey 2 şarj 80A kadar sağlayabilir Trifaze kaynağı çalıştırıldığında. Hem Seviye 1 hem de Seviye 2 AC şarj cihazları normalde SAEJ1772 standart fiş konektörlerini kullanır.
Gördüğünüz gibi, AC Güç Hattı (L1 ve L2) bir Röle aracılığıyla J1772 konektörüne bağlıdır. Bu röle şarj işlemine başlamak için kapatılacak ve şarj işlemi tamamlandığında açılacaktır. Pilot Signal iletişimi, pil durumunu tespit etmek için kullanılır ve ana bilgisayar işlem sistemi, yerleşik şarj cihazına ne kadar güç sağlanması gerektiğine karar verir. Tartışacağız