Elektrikli Araçlar İçin Kablosuz Şarj ve Deşarj

Gelecekte kablosuz bir şarj sistemi, elektrikli araçların sadece elektrik bataryalarını şarj etmekle kalmayıp, enerjiyi güç ızgarasına geri dönüştürerek bataryadaki elektrik miktarının sabit kalmasını sağlayacak. Bu uygun maliyetli şarj sistemi, aracın elektrik artışında yüksek verimliliğe ulaşıyor. Şarj bobini ve araç birbirinden 20 cm uzakta dururken bile bobin, 400 watt’tan 3.6 kwatt’a kadar araç için enerji üretiyor.

A- A+

08.11.2015 tarihli yazı 17438 kez okunmuştur.

Neden Kablosuz Şarj?

Sağanak yağışlı bir havada, kalın ve ağır bir kabloyla, elektriği tükenmiş otomobilini şarj etmek için kim sırılsıklam olana kadar beklemek ister? Ama bazen batarya boş olunca başka çaremiz kalmayabilir. Oysa otomobiller için kablosuz şarj sistemleri, enerjiyi doğrudan hava yoluyla diğer bir deyişle, zamanla değişen manyetik alanla iletiyor. Görünen o ki, şarj için kablosuz indükleyici sistemler daha pratik gözüküyor.

Yola yerleştirilen elektrik bobinleri içeren bir ızgara

►İlginizi Çekebilir: Artısıyla Eksisiyle Elektrikli Otomobiller

Kablosuz Şarj Nasıl Çalışıyor?

Kablosuz teknoloji temelinde sadece iki bobin gerektiriyor: Birincisi yol, park yeri ya da garaj için yerleştirilen bir bobin, diğeri ise aracın gövdesinin alt kısmına yerleştirilen bir bobin. Uygun kondansatörlerin birleştirilmesiyle bu bobinler bir çeşit yankılama, titreşim oluşturuyor. Buna “enerji aktarımı için anten sistemi” deniliyor. Birbirine yakın konumlandırılmış iki bobin daha verimli bir enerji aktarımı sağlıyor.

►İlginizi Çekebilir: Elektrikli Araç Akü Sistemleri

İki Yönlü Yüksek Verimli Şarj

Almanya Kassel’de, Fraunhofer Enstitüsü’nde araştırmacılar, Rüzgar Enerjisi ve Enerji Sistemleri Teknolojisi IWES için bir araya gelip, indükleyici şarj sistemleri için daha uygun maliyetli bir tasarım geliştirdiler. Enstitü’de Dönüşen Teknolojiler Bölümü baş temsilcisi Marco Jung, “Sistemde bilerek, halkın ulaşabileceği pazarda bulunabilecek standart parçaları kullandık,” dedi. Ek olarak, araştırmacılar daha az metal sarmal gerektiren bobin sistemleri kullanıyor. Çünkü sarmallar, içerdiği epey ağır ve pahalı demir oksitten dolayı, manyetik alanı çevreleyecek şekilde, kontrol altında kullanılıyor. İçinde bulunan demir materyalleri azaltarak, ağırlık ve maliyetten kazanç sağlanıyor.

Özel tasarlanmış güç elektroniği ve bobin sistemlerinin diğer avantajı olan “yoldaki bobinden, 20 cm’ye kadar uzaklıkta olan aracın bobini ile verimli bir şekilde etkileşime girmesini, Fraunhofer IWES proje yöneticisi Dr. Rene Marklein,“iki bobin arası havadaki uzaklığın 20 cm olmasında bile bütün bir enerji aralığı boyunca (400 W’tan 3.6 kW’a kadar), yüzde 93 ile 95 arasında bir verimliliğe ulaşmamızı sağlıyor.” şeklinde açıklıyor. Bu sistemle karşılaştırılabilen enerji sistemleri, bu tip bir verimliliği ancak daha kısa mesafelerde elde edebiliyor. Bu da daha geniş alan boşluğu kullanışlılığını kısıtlıyor. Oysa aracın alt kısmına ve yola yerleştirilen bobinler, şarj için her tür elektronik bağlantı aksamları ve kabloları yerine kullanılabilir. Bilim insanları bu sistemi, araç sürücülerine maksimum rahatlığı sağlamak amacıyla tasarladı. Çok fonksiyonlu sistem fikri sayesinde, otomobil sahipleri eğer indükleyici şarj sistemini kullanmak istemezlerse de tek fazlı ve üç fazlı bağlantı sistemlerini kullanabilir. Bu da sürücülere araçlarının şarjı için elektrik çıkışları ve güç noktaları sağlar.

Kablosuz şarj araç içinde ve yolda bobinlerin ve bataryanın konumu

Kablosuz Deşarj Nasıl Çalışır?

Sistem elektrik bataryalarını şarj ettiği gibi, geri de boşaltabiliyor. Diğer avantajlar arasında bu da, genel elektrik şebekesini sabit tutmak için kullanılıyor.

Güneş tüm gün tepede mi, ya da şehirde güçlü bir rüzgar mı esiyor? Güneş enerji hücreleri ve rüzgar türbinleri böyle durumlarda ihtiyaçtan daha fazla enerji üretir. Eğer araçlardaki elektrik ızgarası elektriği fazla emerse voltaj yükselebilir ve aracın elektrik aksamlarını tahribata uğratabilir. Bu nedenle böyle hava koşullarında ızgara fonksiyonları, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisinden gelen elektrik şarjını kısıtlıyor. Fakat eğer elektrik bataryaları bir çeşit tampon olarak kullanılabilirse, yani fazla elektriği geçici olarak depolayıp, bulutların çok olduğu ve rüzgarın az olduğu bir havada yollarda bulunan ızgaralara geri deşarj edebilirse bu, çok daha fazla karışım bir enerji verimliliği sağlar.

Bilim insanları, Uluslarası Motor Şovu IAA’da indükleyici transmisyon sistemlerini sundu. Ayrıca Fraunhofer araştırmacıları daha ileri teknolojiye sahip elektro-akışkanlık çözümleri sergiliyor. Bu çözümler hava soğutmalı tekerli göbek motorlu, aracın hareket aktarma organı, hafif yapılı enerji sistemleri ve yüksek performanslı enerji depolama modülleri için üretiliyor.

Fraunhofer Diğer Kablosuz Şarj Projeleri

Plakalı Şarj Bobinleri;

İndüksiyon plakaları ya da bobinler genellikle park yerleriyle entegre edilir. Çünkü yüksek akım kaynakları taşıyan, ısınan ve hayvanlar veya bir canlı için herhangi bir tehlike teşkil edebilecek yer, artık arabanın alt kısmıdır. Misal, bu genelde arabaların altında oturmayı seven kedilerin canını yakabilir. O nedenle, Almanya Elangen’da IISB Entegre Sistemler ve Elektronik Cihaz Teknolojileri Fraunhofer Enstitüsü’nde araştırmacılar aracın enerjiyi ön ve arka plakalarından almasını sağlayan bir alternatif geliştirdi. Bu teknoloji araçların tam olarak park edildiği noktada, araç plakalarına yakın mesafe bırakılarak enerjiyi almasını sağlıyor. Bu da düşük maliyetli ve hafif (sadece 3 kg ve 3.7 kW’a kadar şarj kapasitesi) bir şarj sistemi demek oluyor. Eğer araç bir şarj noktasına sıyırır gibi çarparsa, katlanarak aracın hasar almasını engelliyor.

Plaka üzerinden gerçekleştirilen araç elektrik şarjı

Hareket Halinde Şarj

Şu anda elektrikli araçlar az sayıda bulunuyor. Gelecekte araçlar hareket halindeyken şarj edilebilir olacak: Fraunhofer Enstitüsü Ulaşım ve Altyapı için Üretim Teknolojisi ve Gelişmiş Materyaller IFAM IVI araştırmacıları elektrik bobinlerinin yerleştirildiği 25 metre uzunlukta bir test yolu kurdular. Proje aynı zamanda Alman Ulaşım ve Dijital Altyapı Yerel Bakanlığı ve iki proje ortakları tarafından desteklendi. Sonunda büyük bir başarı elde edildi: Frecco göstericileri elektrikle çalışan bir spor otomobilin, ortalama bir hızda hareket halindeyken şarj oluşunu yönetti.