Elektrikli  Araçların Şarj Donanımı





ETP Elektrikli Araç Çalışma Grubu
Rıza İnce, Sabri Günaydın

 

Türkiye de dahil olmak üzere, tüm ülkeler iklim  ve hava kalitesi değişiklikleri de göz önüne alınarak   elektrikli araçlara hızlı bir şekilde geçişe başlamışlardır. 

Elektrikli araç  batarya  teknolojilerindeki  gelişmeler ile birlikte gerekli miktarda enerji depolanarak  seyahatler mümkün olmaktadır. Şarj istasyonlarının sayısının artması, şarj  süresinde yüksek şarj kapasitesi ile gelen daha hızlı şarj imkanları, ev tipi yapılarda mevcut tesisat ile şarj imkanları, elektrikli araçlara geçişi destekleyen etmenlerdir.

Elektrikli araç şarj  donanımının  kullanıldığı yerler genel olarak aşağıdadır. 

a)    Evler veya evlerin garajlarında;

b)    Caddelerde, sokaklarda 

c)    Ticari ve endüstriyel  yapılarda , tesis içinde veya eklentisi dahilinde, işyeri amaçlı, örneğin dükkanlar, ofisler, fabrikalar vb… kamusal ve özel otoparklar dahil, tek katlı veya çok katlı olabilir, ve dolum istasyonları.

Elektrikli araç şarj istasyonları kurulumu IEC, HD 60364-7-722 standardı gerekleri ve  ilgili standartlara sahip cihazlar kullanılarak gerçekleştirilmelidir. 

Elektrikli araç ile araç şarj donanımı arasındaki elektrikli araç şarj prizleri, fişler ve araç konnektörleri, kablolar  kesinlikle   ilgili standartlar doğrultusunda olmalıdır. 

Elektrikli araç şarj prizleri, fişler ve araç konnektörleri kullanılarak, şarj başlatılmadan önce, araç ile araç şarj donanımı arasında gerekli elektriksel  güvenlik şartları  standartlar doğrultusunda  sağlanabilmesi için  elektrikli araç şarj istasyonu tesisatı  IEC, HD  60364-7-722  standardı  doğrultusunda gerçekleştirilmeli, ilgili IEC, EN   61851 Serisi standartlarının  gerekleri  doğrultusunda  üretilmiş  a.a. (AC-Alternatif Akım) , d.a (DC-Doğru Akım) kablolu elektrikli araç şarj donanımı  kullanılmalıdır. 

Ayrıca kablosuz güç transferi ( WPT) ile şarj olabilen araçlarda bulunmaktadır.

Yazımızdaki  elektrikli araç  şarj  donanımı  tümüyle elektrikli , menzili arttırılmış  elektrikli araçlar (E-REV- Extended range electric vehicles)  ve  fiş-prizli ( plug-in)  hibrid elektrikli yol araçları (PHEV/ Plug-in hybrid electric road vehicles) için ve genişletilmiş elektrikli araçlar (E-REV) için kullanılmaktadır. 

Yazımızda  belirtilen prizler, ya özelleştirilmiş elektrik araç şarj prizi ya da özelleştirilmiş elektrikli araç şarj donanımı  ile birleştirilmiş standart prizlerdir.

EV( Elektrikli Araç)  terimi,  PEV’s terimi, fişli araçlar (PiVs) terimi, full bataryalı elektrikli araçlar (BEVs) terimi, fişli hibrit elektrikli araçlar (PHEVs) terimi ve menzili arttırılmış  hibrid elektrikli araçlar (REHEVs/ERHEVs) terimlerini kapsamaktadır. 

Elektrikli araçların  şarj edilmesinde   kullanılan tüm araç konnektörleri ( Bağlayıcılar), araç girişleri, fişler ve prizler ilgili  EN 62196 serisi standartları doğrultusunda üretilmiş olmalıdır.  

Aşağıdaki linklerden  ETP Portalımızda yayınlanmış elektrikli araç şarj istasyonları ve üniteleri ilgili standartlar hakkında bilgilere ulaşabilirsiniz. 

a)Elektrikli Araç Şarj İstasyonları Tesisatı ve Üniteleri İlgili Standartlar Bölüm-1

b) Elektrikli Araç Şarj İstasyonları Tesisatı ve Üniteleri İlgili Standartlar Bölüm-2
 

Elektrikli araç  şarjı/dolumu  için   genel olarak   Mode/Yöntem  1,2,3,4  olarak isimlendirilen  aşağıda  özetle açıklanan  4 şarj/dolum  yöntemi vardır. 

Elektrikli araç şarj  sistemleri ilgili  IEC, EN 61851serisi standartların gereklerine uygun olmalıdır.


a)    Yöntem-1  Şarj 
 

Yöntem-1 Şarj yavaş Şarj olarakta isimlendirilir. Yöntem 1 Şarj istasyonunda bir güç dönüştürücüsü yoktur. Araç ve şarj istasyonu tarafında herhangi bir  ek pilot yada yardımcı kontak yoktur. 


Yöntem-1 Şarjda   elektrikli aracın  dolumu için  koruma topraklamalı a.a.   16 A’i   ve tek fazlı 250 Volt a.a. “IEC 60884-1 veya TS 40 standardına uygun”  veya üç fazlı 480 Volt  gerilimi geçmeyen  EN  IEC 60309-1, EN IEC 60309-2  standartlarına   uygun  prizler kullanılır. Üç fazlı prizlerde kullanılacak fişler sökülemeyen /kilitli ( Çekip çıkartılamayacak) yapıda olmalıdır. (TS 13912) 
 

Araç bağlayıcısı/konektörü EN 62196 standardı doğrultusunda üretilmiş olmalıdır. 

Yöntem-1 ‘de kullanılacak kablolar IEC 62893-1 ve TS IEC 62893-3 standartları doğrultusunda üretilmiş ve IEC 62893-2  standardı doğrultusunda test edilmiş olmalıdır.  
 

Yöntem-1 artık temel olarak kullanılan bir şarj teknolojisi değildir. 
 

Amerika, İngiltere ve İsrail’de  Yöntem1 yasaklanmıştır. İtalya’dada topluma açık alanlarda yasaklanmıştır. Kanada’da   Yöntem-1 Şarj prizlerinin GFCI ‘lı  tümleşik  priz(GFCI Outlet l Ground-Fault Circuit Interrupters)  olması  şarttır,  standard prize izin verilmez. Ayrıca   bazı ülkelerde farklı sınırlamalarda bulunmaktadır. ( IEC 61851-1 Madde 6.2.1 Not 4,5,6,7’ye bakınız.) Almanya’da  IEC 61540, IEC 62335 standartlarına uygun olarak üretilmiş  şarj  kablosu ile tümleşik SPE-PRCD ( Switched protective earth (Portable residual current devices without integral overcurrent protection for household and similar use  ) kullanımı zorunludur. 

 

b)    Yöntem-2  Şarj 
 

Yöntem-2 şarj, tek fazlı ev tipi prizler için  minimum şarj çözümüdür.

Yöntem-2 şarjda,  Elektrikli aracın  a.a. besleme  şebekesine  bağlantısı, kaynak tarafında 32 A'yı ve tek fazlı 250 V  a.a.  veya   üç fazlı 480 V a.a. gerilimi geçmeyen  EN  IEC 60309-1, EN IEC 60309-2  standartlarına   uygun  prizler kullanılır. Üç fazlı prizlerde kullanılacak fişler sökülemeyen /kilitli ( Çekip çıkartılamayacak) yapıda olmalıdır. (TS 13912)

Araç Tarafı
 

Bu prizlerde kullanılacak fişler sökülemeyen /kilitli ( Çekip çıkartılamayacak) yapıda olmalıdır.  Elektrik çarpmasına karşı  koruma için   Yöntem -2 şarjda  EN 62752 standardı doğrultusunda üretilmiş giriş kablosu ile tümleşik kontrol ve koruma cihazı (IC-CPD) kullanılmalıdır. 

Yöntem-2 ‘de kullanılacak kablolar IEC 62893-1 ve TS IEC 62893-3 standartları doğrultusunda üretilmiş ve IEC 62893-2  standardı doğrultusunda test edilmiş olmalıdır.     

EN 62752 standardı gereklerine göre üretilmiş  tümleşik kontrol ve koruma cihazı ( IC-CPD)   duvara monte sökülebilir  veya bir  mahfaza içinde olabilir. 

Amerika ve Kanada’da Yöntem-2 şarj ulusal kodlarda maksimum 250 Volt gerilim ile sınırlandırılmıştır. İtalya’da  topluma açık  alanlarda yasaklanmıştır. İsviçre’de  Yöntem-2’de   maksimum 16 A 250 a.a.  gerilime müsaade edilmektedir. İtalya’da  10 A ‘den   fazla Yöntem-2 Şarjda IEC 60309-2  standardı doğrultusunda üretilmiş aksesuarlar kullanılması  gereklidir. Ayrıca   bazı ülkelerde farklı sınırlamalarda bulunmaktadır. ( IEC 61851-1 Madde 6.2.2  Not 4,5,6,7’ye bakınız.)

c)     Yöntem-3 

Kaynak: MPDI

Yöntem-3.1

Yöntem 3.2


Yöntem 3  şarj  elektrikli aracın   besleme/şarj  donanımından elektrikli araca ulaşan bir kontrol pilot işlevi ile  besleme şebekesine kalıcı olarak bağlı bir a.a. elektrikli araç  şarj donanımına bağlanmasıdır.  
 
Yöntem 3 şarjı, Yöntem 1 ve 2' den daha yüksek bir şarj  akımı   sağladığı için  dolum daha kısa sürede gerçekleşir. 
 

Araç Tarafı 

Araç konektörü EN 62196 ,  prizler EN 60309 standart serisine  uygun kullanılır.Yöntem 3. 1  kullanıldığında fişler EN  62196-2 standardına uygun Tip-2  olarak kullanılır. 

Yöntem-3 ‘de kullanılacak kablolar IEC 62893-1 ve TS IEC 62893-3 standartları doğrultusunda üretilmiş ve IEC 62893-2  standardı doğrultusunda test edilmiş olmalıdır.

d)    Yöntem-4 

Kaynak:MPDI

Yöntem-4 şarjda tek fazlı veya 3 fazlı a.a  elektrikli aracın   besleme/şarj  donanımında d.a. ‘ya dönüştürülür. d.a. bağlı bir şarj kablosu ile elektrikli aracın  dolumu  gerçekleşir. kontrol pilot işlevi , a.a. kaynağına kadar uzanır. 

Daha karmaşık olması nedeniyle Yöntem-4 elektrikli araç besleme donanımı duvara veya zemine montajı yapılacak şekilde tasarlanmış büyük ünitelerdir. 

EN 61851-23'e göre tasarlanarak imal edilmiş   Yöntem-4  4 Elektrikli araç besleme donanımı elektriksel ayırma içerebilir.

Özel olarak kurulmuş yüksek güçlü d.a. şarj istasyonunda çok daha kısa bir sürede dolum gerçekleştirilir. 
 

 

Araç konektörü EN 62196 standart serisine  uygun kullanılır. Yöntem 3. 1  kullanıldığında fişler EN  62196-2 standardına uygun Tip-2  olarak kullanılır. 

Yöntem-4 ‘te kullanılacak kablolar IEC 62893-1 ve TS IEC 62893-4-1 standartları doğrultusunda üretilmiş ve  IEC 62893-2  standardı doğrultusunda test edilmiş olmalıdır.

Elektrikli Araç Kablosuz Güç Transfer Sistemleri 
 

Elektrik araç kablosuz güç transfer sistemleri aşağıdaki standartlar doğrultusunda üretilmelidir. 

          Elektrikli araç kablosuz güç aktarımı (WPT) sistemleri - Bölüm 1: Genel gereksinimler

           Elektrikli araç kablosuz güç aktarım (WPT) sistemleri - Bölüm 2: Elektrikli karayolu aracı (EV) ile altyapı                    arasındaki iletişim için özel gereksinimler

         Elektrikli araç kablosuz güç aktarım (WPT) sistemleri - Bölüm 3: Manyetik alan kablosuz güç aktarım                        sistemleri için özel gereklilikler