Karbondioksit emisyonları, sera etkisi ve fosil yakıtların hızla tükenmesi konusundaki artan endişe, içten yanmalı motor (ICE) ile çalışan araçlara yeni çevre dostu sürdürülebilir alternatifler üretme ve benimseme zorunluluğunu artırıyor. Bu nedenle, son on yılda, özellikle ihmal edilebilir düzeyde yakıt gazı emisyonları ve petrole daha az bağımlı olmaları nedeniyle elektrikli araçlar bir şekilde yaygınlaştı.
Büyümeden bahsetmişken, elektrikli araçlar (EV'ler) son 20 yılda hem pilin ilerlemesi açısından muazzam bir ilerleme kaydetti teknoloji ve pil maliyetlerinin azaltılması. Yakın zamana kadar EV'ler genellikle benzinle çalışan araçlardan daha pahalıydı. EV'lerin ticari başarısını kolaylaştırmak için, EV'leri daha uygun fiyatlı, daha erişilebilir ve kullanımı daha kolay hale getirecek son teknolojiye sahip piller ve pil şarjını destekleyen altyapı geliştirilmeli ve kurulmalıdır. EV şarjı yenilikler açısından bir nevi öncüdür.
Bir EV pilini şarj etmenin temel olarak üç yolu vardır. Şarj işlemi iletken veya endüktif şarjla ve üçüncü olarak pillerin değiştirilmesiyle yapılır. EV şarj sistemi, şarj cihazı kontrol ünitesi, şarj kablosu ve araç kontrol ünitesinden oluşur. Şarj cihazları endüktif ve iletken olmak üzere iki ana gruba ayrılabilir. Endüktif şarj cihazının temas yüzeyi yoktur ve gücü aktarmak için bir mıknatıs kullanılır. Bu bağlantı sürücülere kolaylık getirse de henüz yüksek verimlilik seviyesine ulaşmış değil. İletken şarj cihazı, gücü temas yoluyla indükleyen geleneksel bir cihazdır.
Elektrikli Araç Otomatik İletken Şarj Sistemi
İletken şarj, EV konektörü ile şarj girişi arasında doğrudan teması kullanır. Kablo standart bir elektrik prizinden veya şarj istasyonundan beslenebilir. EV'lere yönelik iletken şarj cihazları olgunluk, basitlik ve düşük maliyet gibi avantajlara sahiptir çünkü elektrik enerjisini fiziksel metalik kontaklar aracılığıyla iletmek için fiş ve prizlerden yararlanır. EV şarj istasyonlarında iletken yöntemi kullanan iki yöntem vardır; AC şarj cihazları veya yerleşik şarj cihazları ve DC şarj cihazları veya harici şarj cihazları.
İletken güç aktarımı, enerjiyi aktarmak amacıyla iki elektronik cihazı birbirine bağlamak için bir iletken kullanır. Elektrikli araç kablolarını, konektörlerini ve pillerini şarj etmeye gelince üç temel bileşen vardır ve aynı iletken şarj temelinde ikiye ayrılır. arka yüz ve yerleşik şarj.
Elektrikli Araç İletken DC Şarj Sistemi
DC şarjı, bir DC şarj cihazı kullanılarak araç dışında gerçekleştirilir. Uygun harici şarj cihazlarından halka açık yerlerdeki EV'ye enerji sağlamak için özel DC EV besleme ekipmanı kullanır. Hızlı DC şarjı olarak bilinir. Yerleşik şarj cihazlarının aksine güç seviyesi esnekliği vardır. 50KW'a kadar kullanılabilir, yani akü boştan %20 doluya kadar 80 dakikada şarj edilebilir. Ancak bazen bu sayı akünün durumuna ve aracın kalitesine göre değişiklik göstermektedir.
Aracı harici güç istasyonuna bağlamak için şimdiye kadar kullanılan şarj cihazları şunlardır:
- CCS ABD
- CCS Avrupa
- Hademo
- Tesla ABD / AB
- Çin GB/T Standardı
Bunların hepsi farklı sayıda pin, faz ve voltaj gücüne sahiptir ve araçtaki güç girişine göre kullanılır. En hızlı mod olmasına ve güç kaynağında herhangi bir sınırlama olmamasına rağmen, DC şarj sisteminin hala birkaç sınırlaması vardır.
Sınırlamalar aşağıda listelenmiştir: -
- Şarj cihazında ve Pilde daha yüksek kayıplar
- Pil: - Daha kısa pil ömrü, hızlı şarjla yalnızca %70-80 SOC şarj edilebilir
- Kablo: Kolayca kaldırılabilen kablo için sınırlı maksimum akım
- Yüksek yatırım
- Şebekeye olumsuz etki
- Yalnızca halka açık şarj istasyonlarında mevcuttur
- Isı yönetimi
Elektrikli Araç İletken AC Şarj Sistemi
AC şarjı, çoğu elektrik prizinin şarj işlemi için kullandığı yöntemdir. Aracın şarj edilmesi için sıradan bir elektrik prizine veya özellikle EV'ler için tasarlanmış daha yüksek bir elektrik prizine bağlanması yeterlidir. Gördüğünüz gibi bu tip şarj istasyonları için ihtiyaç duyulan alan ve malzemeler oldukça küçüktür. Ancak şarj işlemi daha uzun sürüyor ve bu işlem için aracın yerleşik bir şarj ünitesiyle donatılması gerekiyor, bu da aracın ağırlığını artırıyor. Yerleşik şarj cihazlarının, güç kaynağıyla sınırlı olmaları gibi bir istisnası vardır. Güç esnekliği elektrikli bir aracı şarj etmenin ana sloganıdır.
AC şarj sisteminde şarj işleminin tamamı biraz farklıdır. Araç içerisine şarj girişi olarak monte edilen Proximity pilotları (EV ile Altyapı Prizi arasındaki bağlantının kurulmasını kontrol eden), Kontrol pilotları (Çekilebilecek maksimum akımı kontrol eden) bulunmaktadır. Bu nedenle, sağlanan maksimum akımın kontrol edilmesi bu gibi durumlarda bir zorunluluk haline gelir. Kullanılan üç ana ekipman türü araç ağı, şarj kablosu ve altyapı fişidir.
AC şarj sisteminde kullanılan şarj cihazı türleri şunlardır:
- ABD/Japonya SAE
- Avrupa Mannekes/Tesla
- EV Fişi İttifakı
- Tesla ABD
AC şarj sisteminin en büyük avantajı, standart elektrik prizi ile her yerde şarj edebilmeniz ve kolay iletişim sağlayan Pil İzleme Sistemine (BMS) sahip olmasıdır. Güç çıkışı, nispeten daha uzun şarj süresi ve kurulu giriş ünitesi nedeniyle daha fazla araç ağırlığı gibi bazı önemli dezavantajlara sahip olmasına rağmen.
Elektrikli Araçların (EV'ler) Kablosuz Şarj Edilmesi
Elektrikli arabaların şarj edilmesinin enerji geçişini hızlandırmada kilit nokta olduğu bir dünyada, elektrikli şarj istasyonlarının yanı sıra başka çözümler de gelebilir. Böyle bir çözüm kablosuz şarjdır. Kablosuz araç şarjı, akıllı telefon şarjının çeşitli farklılıklarla geliştirilmiş bir versiyonudur. "Kablosuz endüktif şarj, elektrikli bir aracın kablolara ihtiyaç duymadan otomatik olarak şarj edilmesini sağlıyor.
Çağlar boyu kanıtlanmış, her şey teknik olarak ölçeklenebilir; ancak güç aktarım hızları arttıkça güç yönetimi elektroniğinin karmaşıklığı ve boyutu da artmalıdır. Daha da önemlisi, güç arttıkça termal kayıplar ve termal yönetim gibi bir dizi ek faktörün de dikkate alınması gerekir. Verimsizlik ve güç ne kadar yüksek olursa, ısı kayıpları da o kadar yüksek olur ve bu ısıyı yönetmek için daha fazla şey yapılması gerekir.
Endüktif Şarj, iki bobin arasında enerji aktarımı için bir elektromanyetik (EM) alan kullanır. Şarj istasyonunun bobini ile araç ızgarasının bobini arasında manyetik rezonans oluşturulur. Bobinler aynı frekansa ayarlanır ve aralarında enerji aktarımı gerçekleşir. Enerjinin anneden salıncakta oturan çocuğa aktarılması kadar basit. Enerji, endüktif bir bağlantı aracılığıyla elektrikli cihazlara iletilir. Bu enerji pilleri şarj etmek için kullanılır. Endüktif şarj cihazları, şarj tabanından alternatif bir EM alanı oluşturmak için bir endüksiyon bobiniyle birlikte kullanılır. Arabalar veya kamyonlar gibi taşınabilir bir cihaz, EM alanını almak için ikinci bir endüksiyon bobini kullanır. Bu EM alanları, EV'lerin pilini şarj etmek için tekrar elektrik akımına dönüştürülür.
Tüm ek faktörleri ve teknik zorlukları yöneterek, şarj etmeyi aracınızı park etmek kadar kolaylaştıran endüktif şarja sahibiz. İlginç olan, kablosuz şarjın %93 oranında verimli olmasıdır; bu, geleneksel yakıt ikmali yöntemleriyle karşılaştırıldığında neredeyse uçtan uca bir orandır. Her şey bir miktar felaket ve nimetle karşınıza çıkıyor, insanlar bu teknolojiyi kabul ediyorlar ama aynı zamanda talihsizliklerden de korkuyorlar. Ancak uzmanlar kablosuz şarjın güvenliğini tartıştı ve bunun mutfakta yemek pişirmek kadar basit olduğundan oldukça eminler. Mutfakta da bazı güvenlik önlemlerini aklımızda tutmalıyız; kablosuz şarjda da durum aynıdır.
BMW gibi büyük otomotiv markaları bile bu teknolojiye güveniyor. BMW, 2018 yılında kablosuz şarjlı yeni modelini piyasaya sürdü ve şunları aktardı: “BMW, şarj etmeyi yakıt ikmali yapmaktan daha kolay hale getiriyor.
Dinamik Elektrikli Araç Şarjı: Şu ana kadar konuştuğumuz tek şey statik kablosuz şarjla ilgiliydi. EV yenilikçilerinin üzerinde çalıştığı yeni bir sonraki en iyi şey Dinamik Elektrikli Araç Şarjı (DEVC), bir EV'nin yolda giderken kablosuz olarak şarj edilmesini sağlar. Sistem, bir EV'yi otoyol hızlarında (20 km/saat) dinamik olarak 100 kW'a kadar şarj etme kapasitesine sahiptir.
Zorluklar ve fırsatlar
Şu anda EV'ler; altyapı, araç maliyeti, şarj süresi, ekipman türleri vb. açısından zorluklarla ilgili. Innovator, EV inovasyonunun karbon emisyonlarını azaltmak ve önemli iklim ilerlemesinin önünü açmak için en iyi yenilik olacağına inanıyor.
Aşağıda mevcut altyapıyla birlikte gelen birkaç zorluk listelenmiştir:
Şarj süresi: Elektrikli araçlar için üç ana şarj cihazı “seviyesi” mevcuttur. Genellikle ev aletleri için kullanılan standart 120 voltluk fiş, yavaş şarj olur ancak birkaç gecelik şarjla veya yaklaşık 20 ila 40 saatlik şarjla pili neredeyse tam kapasiteye kadar doldurabilir. 240 voltluk "ikinci seviye" şarj cihazları genellikle saatte 20 ila 25 mil şarj sağlar, bu da şarj süresini sekiz saate veya daha kısa bir süreye kısaltır. Son olarak “seviye 3” doğru akım (DC) hızlı şarj cihazları, bir pili 80 dakikada yüzde 30’e kadar şarj edebiliyor. Şu anda en yaygın olarak bulunabilen ikinci seviye şarj cihazlarıdır; Enerji Bakanlığı, Amerika Birleşik Devletleri'nde 22,816 kamu istasyonunu listelemektedir.
Şarj altyapısının mevcudiyeti: Tipik bir benzin istasyonunda yakıt ikmali yapmak yerine, elektrikli araçların (EV'ler) çalışabilmesi için elektrik prizlerinde şarj edilmesi gerekiyor. Birçok elektrikli araç sahibi, arabalarını evde garajlarında duvara monte edilen özel bir şarj cihazı kullanarak şarj ediyor. Bu düzenleme çoğu insan için işe yarar çünkü ortalama bir kişi günde 29 mil yol kat eder. Bu mesafe, çoğu modele bağlı olarak şarjla 150 ila 250 mil arasında yol alabilen günümüzün elektrikli araçlarının menzilinde. Ancak iki büyük zorluk ortaya çıkıyor. Birincisi, apartman dairelerinde yaşayan sürücüler için otoparklar nadiren şarj altyapısıyla donatılmıştır ve bu tür bir altyapının kurulması bina yöneticileri için maliyet açısından engelleyici olabilir.
Fiyatlandırma: Yakıt fiyatının galon başına belirlendiği benzin istasyonlarının aksine, EV şarjı şu anda bir dizi farklı fiyatlandırma planını takip edebiliyor ve bu da tutarsız fiyatlandırmaya ve bazen yüksek şarj maliyetlerine yol açabiliyor. Evde şarj fiyatları, kamu hizmeti düzenleyicileri tarafından kilowatt saat (kWh) başına belirlenen tutarlı oranlardır. Halka açık şarj istasyonu fiyatlandırmasında, oturum başına ücretler, dakika başına ücretler ve aracın maksimum şarj hızına dayalı kademeli fiyatlandırma dahil olmak üzere şemalar kullanıldı. Şarj ücretleri genellikle şarj istasyonlarında gösterilmemektedir. Bu tutarsızlık ve şeffaflık eksikliği, EV'nin benimsenmesinin önündeki engellerdir çünkü hayal kırıklığına ve olumsuz müşteri deneyimlerine yol açabilirler.
Fırsatlar
- Üretim İmkanı: Fırsatlardan bahsederken birden fazla anlatı ortaya çıktı; NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd (Bhel) ve Power Grid Corp. of India Ltd gibi Hindistan'ın önde gelen şirketlerinin hepsi bu pastanın bir parçası olmak istiyordu. Bunun Otomotiv Endüstrisinin geleceği olacağını herkes görebilir. EV endüstrisinin yükselişi açıkça imalat endüstrisine birçok fırsat sağlıyor. Flipkart ve Amazon gibi büyük e-ticaret devleri bile mevcut araç filolarını elektrikliye kaydırıyor. Jeff Bezos liderliğindeki Amazon, 10,000 yılına kadar Hindistan'daki mal dağıtım filosuna 2025 adet elektrikli araç ekleyeceğini söyledi. Walmart'ın sahibi olduğu Flipkart, araç emisyonunu azaltmak için filosuna 25,000 adet elektrikli araç eklemeyi planlıyor. Bütün bunlar kesinlikle bu büyük talebi karşılamak için muazzam bir üretim fırsatı havuzu yaratacak.
- B2B fırsatlarında büyük artış: Sadece işletmeler değil, tüketiciler de elektrikli mobiliteye giderek daha fazla ilgi gösteriyor; medyanın dünya çapında bile artan ilgisi, işletmeler arası pazarda geniş fırsatlar için geniş bir alan yarattı. Başlıca kilit oyuncular, elektrikli araç sektörünün sürdürülebilir gelişimi için halihazırda üretim hizmetlerinde bir heyecan yaratıyor. Volkswagen CEO'su Matthias Muller, Berlin'de düzenlenen bir konferans etkinliğinde, Avrupa ve Çin'de pil tedarik ortakları edindiklerini duyurdu.
- Pil Teknolojisi: Pil Teknolojisi Hindistan'daki Elektrikli Araç ekosisteminin ayrılmaz bir parçasıdır. Elektrikli araç aküsü pazarındaki teknolojiler, son yıllarda akü teknolojisinin düşük enerji yoğunluğundan yüksek enerji yoğunluğuna doğru evrilmesiyle önemli değişikliklere uğradı. Pek çok pazar araştırması, elektrikli araç aküsü teknolojisinin 38'den 2020'e kadar %2025 CAGR oranında büyüyeceğinin tahmin edildiğini ve bunun da Akü Teknolojisinde iş fırsatları için geniş alan yarattığını gösterdi. Piyasayı daha da ileriye taşımak için Hindistan Hükümeti, Niti Aayog'un Başkanlığı altında Dönüştürücü Mobilite ve Pil Depolama Ulusal Misyonu'nu kurdu. Yerlileştirmeye büyük önem verilerek, ithalata bağımlılığın azaltılması, pil ve diğer bileşenlerin yerli olarak üretilmesi yönünde tedbirler alınıyor.
- BUZ Hurdaya Çıkarma: Elektrikli Mobiliteye olan ilginin giderek artmasıyla birlikte, İYM'ye olan ilginin azalmasının otomatik bir kayıp olacağı açıktır. Ve Dahili olarak Yanma Motorlu Taşıtlar geçerliliğini yitiriyor, bunların hurdaya çıkarılmasına yönelik iş fırsatları gelecekte daha da artacak. Bu kirletici araçların çoğu yolda durdurulacak ve hurdaya çıkarılacak merkezlerde, metallerde ve malzemelerde çevreye uyumlu ürünler yapmak ve yenilik yapmak için geri dönüştürülecek.
Sheeba Chauhan | Alt Editör | ELE Times
Sheeba Chauhan
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheeba“Etkileyici Büyümeye Rağmen Elektronik Hindistan'da Üretim, Üretim Birimlerinin Net Katma Değeri Düşük Çünkü Çoğu Bileşen Hala İthal Ediliyor ve Yerel Kaynaklı Değil” – S Ramakrishnan
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaOtomotiv ve Enerji Tasarrufu Uygulamaları için Geniş Bant Aralığı Yarı İletkenleri (SiC ve GaN) Teknolojisinde Yükselen Trendler
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaGeliştirme Planımız SiC Teklifini Genişletmeye Yönelik Endüstriyel ve Otomotiv Ürünlerini İçeriyor mosfetler ve Diyotlar, STMicroelectronics: FRANCESCO MUGGERI
-
Sheeba Chauhanhttps://www.eletimes.com/author/sheebaFabrikamızın Şekli: Pandemi Sonrası Dönemde Üretim