Burada sizlerle paylaşacağım Teknik Kurulum Kılavuzu, “elektrikli araç” (#EV) tanımını kullanıyor, ancak kapsamı, şarj edilebilir bir aküden akım çeken binek araçlarla sınırlıdır.
1| Elektrikli Araçlar
Elektrikli aracın ne olduğunu kısaca açıklamak gerekirse, içten yanmalı motor yerine elektrik motorundan güç sağlayan taşıtlar olarak tanımlanabilir. Klasik benzinli ve dizel otomobillerden farklı olarak batarya ve pil (akü) setleri ile çalışan elektrikli araçlar, depolanmış enerjiyi elektrik enerjisine çevirmesi ile bilinir.
Dört tip Elektrikli Araç (EV) vardır:
Hibrit Elektrikli Araçlar (#HEV),
Plug-in Hibritler (#PHEV),
Akülü Elektrikli Araçlar (#BEV) ve
Uzun Menzilli Elektrikli Araçlar (#EREV).
1| Hibrit Elektrikli Araçlar (HEV)
Hibrit elektrikli araçların (HEV) iki motoru vardır: içten yanmalı motor ve elektrik motoru. Şarjlı pilleri genellikle düşük kapasitelidir, bu da elektrik modunda menzillerini ve en yüksek hızlarını büyük ölçüde sınırlar. Şebekeden yeniden şarj edilemezler ve bu nedenle bu teknik kurulum kılavuz kapsamında değillerdir. Örnekler: Toyota Corolla ve Honda CR-Z.
2| Plug-in Hibrit Elektrikli Araçlar (PHEV)
PHEV'ler, pil şarjı için elektrik şebekesine takılabilen hibritlerdir. Genel olarak, bu araçların tamamen elektrikli modda birkaç düzine kilometre menzile ve benzinle çalışan araçlarla karşılaştırılabilir hızlanma oranlarına ve en yüksek hızlara ulaşmasını sağlayan orta kapasiteli bir bataryaya sahiptirler. Örnekler: Chevrolet Volt (genellikle EREV olarak sınıflandırılır), Ford C-Max ve Fusion Energi, Cadillac ELR ve Toyota Prius PHEV.
3| Akülü Elektrikli Araçlar (BEV)
BEV'ler yalnızca, şebekeden yeniden şarj edilebilen yüksek kapasiteli bir pilde depolanan elektrikle çalışır. Batarya kapasitesine bağlı olarak 100 ila 400 km menzile sahiptirler. Şarj süresi, akü kapasitesine ve hızlı şarj istasyonunun kullanılıp kullanılmadığına göre değişir. Ayrıca ortam sıcaklığından ve şarj başlangıcında kalan akü şarjından da etkilenirler. Örnekler: Nissan LEAF, Mitsubishi i-MiEV, Tesla Model S ve Kia Soul EV.
4| Uzun Menzilli Elektrikli Araçlar (EREV)
EREV'ler, aküsü bittiğinde aracın bir şarj istasyonuna ulaşması için yeterli gücü üreten bir içten yanmalı jeneratör ile donatılmış akülü elektrikli araçlardır. BMW i3 şu anda Québec'te bulunan tek EREV'dir
2| Sarj Seviyeleri
Standart SAE J1772, altı şarj seviyesi tanımlar. Kuzey Amerika'da şu anda elektrikli araçlar için sadece üç tanesi kullanılmaktadır (bkz. Tablo 1). Seviye 1, 120 VAC'de çalışır, Seviye 2 ise 208 veya 240 VAC kullanır ve hızlı şarj için 200 ila 450 VDC gerekir. Doğru akım hızlı şarj istasyonlarından Seviye 3 olarak bahsetmek oldukça yaygın olsa da, bu yanlıştır ve önerilmez.
Şu anda hızlı şarj için spesifikasyonları belirleyen standartlar sadece CHAdeMO ve SAE J1772 Combo'dur. Buna paralel olarak Tesla, yalnızca kendi araçları tarafından kullanılan kendi DC hızlı şarj sistemi “Supercharger”ı geliştirdi.
Tablo 1 - Şarj seviyelerinin özet karşılaştırması
a. Kullanılabilir güçte tamamen boşalmış 16 kWh akünün şarj süresi
b. %80 şarja kadar şarj süresi, yani 12 kW sa. Hızlı şarj tam şarja kadar sürdürülemez.
Seviye 1 (120 V)
Tüm EV'ler, sıradan bir elektrik prizine (CSA 5-15R) takılabilen yerleşik Seviye 1 şarj cihazıyla donatılmıştır. Bu, herhangi bir elektrik işi gerektirmeme veya en azından kurulum maliyetlerini en aza indirme avantajına sahiptir. Her tür EV'de yerleşik 120 V şarj cihazları bulunur.
Tablo 2, kat edilen mesafeye dayalı olarak Seviye 1 şarj cihazı kullanıldığındaki şarj sürelerini gösterir. Şarj süreleri sadece referans içindir. Bunlar, 2015 yılında Québec'teki en popüler elektrikli araçların ortalama tüketimine dayanmaktadır. Güç tüketimi ve buna bağlı olarak kilovatsaat (kWh) başına kat edilen mesafe araca, yol koşullarına ve kullanılan ısıtma veya klima miktarına göre değişiklik göstermektedir.
Şarj süresi, son tam şarjdan bu yana EV tarafından tüketilen enerjinin bir fonksiyonudur. Bununla birlikte, şarj herhangi bir zamanda kesilebilir ve tek etkisi bir sonraki şarjdan önce menzilde bir azalmadır.
Tablo 2 - Seviye 1: Sürüş mesafesine göre şarj süreleri
a. EP A'nın 2011 Yakıt Ekonomisi Kılavuzu'ndaki üç PHEV ve BEVs (Volt, i-M i E V ve LEAF) için birleşik şehir ve otoyol sürüş ortalamalarıdır.
b. 12 A'den düşük dereceli şarj kabloları daha uzun şarj süreleri gerektirir
Seviye 2 (208 V or 240 V)
Seviye 2 şarj istasyonlarındaki şarj süresi, şarj istasyonunun nominal gücüne bakılmaksızın, yerleşik şarj cihazının teknik özellikleri ve pilin (akünün) durumu ile sınırlandırılabilir. Gelecekte, şarj cihazı kapasitesinin artması bekleniyor. Örneğin, Tesla zaten yerleşik 10 kW ve 20 kW şarj cihazları sunuyor. Tersine, EV şarj süresi, şarj istasyonunun güç derecesi ile de sınırlandırılabilir (bkz. Tablo 3).
Tablo 3 - Seviye 2 Mesafeye ve şarj istasyonu güç derecesine göre şarj süreleri
a. EPA'nın 2011 Yakıt Ekonomisi Kılavuzunda üç PHEV ve BEV (Volt, i-MiEV ve LEAF) için birleşik şehir ve otoyol sürüş ortalamalarıdır.
b. Devre kesicinin anma akımı, dal devresinin değildir.
DC Hızlı Sarj
DC hızlı şarj, Kuzey Amerika SAE J1772 Combo standardı ve Japon JEVS G105-1993* standardı tarafından yönetilir. DC hızlı şarj istasyonları genellikle her iki standardı da destekler. Daha yüksek performanslı bir şarj istasyonu geliştiren ancak isteğe bağlı olarak bir CHAdeMO adaptörü sunan Tesla** dışında tüm otomobil üreticileri bu standartlardan birine uymaktadır.
Şarj fişinin ve EV soketinin (birlikte bağlantıyı oluşturan) konfigürasyonu ve şarj istasyonu ile EV arasındaki iletişim protokolü standartlar arasında farklılık gösterir, ancak temel ilkeler aynıdır.
Örneğin, her ikisinde de iki adet güç pimi (pozitif ve negatif), bir adet topraklama pimi, soketteki konektörün varlığını algılamak için bir pim ve iletişim için bir pim bulunur.
Şarj akımını harici bir cihaz yönettiğinden, bir dizi pil parametresini hesaba katması gerekir. İletişim protokolü, şarj istasyonunun EV aküsüne doğru şarj voltajını ve akım seviyesini sağlamasına olanak tanıyan, pilin voltaj aralıkları ve amperliği hakkındaki verilerin paylaşımını yönetir.
#CHAdeMO standardı tarafından belirtilen maksimum şarj gücü 62 kW'dır (500 VDC'de 125 A demektir), #J1772Combo standardı ise maksimum gücü 100 kW'a (500 VDC'de 200 A) ayarlar. Pratikte, çok az pil 500 V'u destekler ve şarj istasyonları genellikle her iki standart konektörle donatılır ve nominal gücü 50 kW ile sınırlar.
Buna karşılık, Tesla Supercharger istasyonları 120 kW** olarak derecelendirildi ve otomobil üreticisi yakın gelecekte daha da yüksek çıkış seviyelerini göreceğimizi duyurdu.
Çoğu EV pilinin anma gerilimi yaklaşık 350 V olduğundan, hızlı şarj istasyonlarından tam olarak yararlanamazlar. Sonuç olarak, karşılaştırma için, yaklaşık 40 kW'lık uygun bir çıkış kullanarak şarj sürelerini belirlemek daha faydalıdır. Tablo 4, 100 km menzilli bir pilin tam kapasitesinin %80'ine kadar şarj edilme süresini gösterir.
Tablo 4 – Son %80 şarjdan bu yana kat edilen mesafeye göre %80 şarja kadar şarj süreleri
a. EPA'nın 2011 Yakıt Ekonomisi Kılavuzunda üç PHEV ve BEV (Volt, i-MiEV ve LEAF) için birleşik şehir ve otoyol sürüş ortalamalarıdır.
* Yaygın olarak #CHAdeMO olarak bilinir, "Biraz çaya ne dersin?" ifadesini çağrıştıran bir kısaltmadır. Japonca'da, şarjın ne kadar hızlı ve kolay olduğunu gösterir.
** Tesla'nın özel durumu için Bölüm 3.7'ye bakınız.
3| Sarj İstasyonları
Bir şarj istasyonu (bkz. Şekil 1) genellikle doğrudan bir elektrik dağıtım panosuna veya bazen bir elektrik prizine bağlanan bir armatür şeklindedir. Gaz pompası nozülüne benzer bir konektörle donatılmış bir veya daha fazla şarj kablosuna sahiptir (bkz. Şekil 2) ve aynı şekilde kullanılır: pili şarj etmek için EV'nin şarj soketine bağlanır. İstasyonda, EV'nin bağlı olduğunu ve şarj olduğunu gösteren ışıklar bulunur. Ayrıca şarj işlemini başlatmak veya durdurmak için bir düğmeye sahip olabilir. Bazıları ek özelliklere sahiptir: enerji sayaçları, elektronik ödeme sistemleri, kart kontrollü erişim sistemleri, İnternet erişimi vb.
Şekil 1 – Şarj istasyonu Şekil 2 – İkili şarj istasyonu
Not: Resimler açıklama amaçlıdır ve hiçbir şekilde onay teşkil etmez.
Güvenlik Standartları
Şarj istasyonu güvenlik cihazları:
Kullanıcı güvenliği için tüm şarj istasyonları, elektrik çarpması riskini azaltmak için bir toprak arıza dedektörü ile donatılmıştır.
Konnektör EV şarj soketine düzgün bir şekilde takılmadan ve araç ile şarj istasyonu arasında iletişim kurulana kadar konektör pinlerine enerji verilmediği için kullanıcılar asla tehlikeli voltaj veya akımlara maruz kalmazlar.
Ek olarak, canlı bileşenleri hava koşullarından korumak için konektör kapatılmıştır. Son olarak, bir kilitleme mekanizması, kablonun çekilmesinden kaynaklanan kazayla bağlantının kesilmesini önler.
Bazı şarj istasyonları bir acil kapatma ile donatılmıştır, ancak bu, bir sorun durumunda sıfırlama işlevi görebilecek bir bağlantı kesme anahtarının yerini alamayacağından, Kurallar tarafından gerekli değildir. Şarj istasyonunun çıkış gücü, bir bağlantı kesme anahtarının gerekli olup olmadığını belirler. Farklı tipteki istasyonlar için ilgili elektrikli ekipmanın yeri ve seçimi kılavuzda ileriki bölümlerde açıklanmaktadır.
Elektrikli Ekipmanların Sertifikasyonu
Tüm elektrikli ekipmanlar gibi, şarj istasyonları da ANSI/UL 2202 “Elektrikli Araç (EV) Şarj Sistemi Ekipmanı” ve CSA-C22.2 No. 107.1 “Genel Kullanım Güç Kaynakları” gibi güvenlik standartlarına tabidir.
Ayrıca kablo, konektör, toprak arıza dedektörü ve şarj istasyonu bir bütün olarak tüm Teknik Bilgilere uygun olmalıdır.
CSA tarafından yayınlanan ve aşağıdakileri içeren sertifikalar(TIL):
TIL J-39 – EV kablo setleri
TIL A-35 – EV kablo setleri ve güç kaynağı kabloları
TIL A-34 – EV konnektörleri/kuplörleri
TIL D-33 – Topraklama hatası devre kesicisi (GFCI)
TIL I-44 – EV tedarik ekipmanı sertifikası
Bunlar, bu Kılavuzun yazıldığı sırada hala geçici standartlardı. CSA, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri için ortak bir UL/CSA standartları seti üzerinde çalışmaktadır.
Kod Uyumlu Kurulum
Kuralların çeşitli bölümleri, EV şarj ekipmanının kurulumu için minimum gereksinimleri ortaya koymaktadır. Aşağıdaki liste, bu Kılavuzda atıfta bulunulan ana kuralları özetlemektedir.
86-300 – Branş devreleri: Elektrikli araç şarj ekipmanı, EV şarj ekipmanıyla kullanılması amaçlanan havalandırma ekipmanı dışında başka hiçbir yük sağlamayan özel bir branş devresi tarafından sağlanacaktır.
86-302 – Bağlı yük: Elektrikli araç şarj ekipmanını besleyen bir branş devresinin toplam bağlı yükü ve 86-300 tarafından izin verilen havalandırma ekipmanı, Kural 8-104'ün amaçları doğrultusunda sürekli olarak kabul edilecektir.
86-304 - Bağlantı kesme araçları: 60 A veya daha fazla veya 150 volttan daha fazla topraklama dereceli şarj ekipmanının her kurulumu için ayrı bir bağlantı kesme aracı sağlanacaktır. Şarj istasyonunun görebileceği ve erişebileceği bir yerde olmalıdır. Açık konumda kilitlenebilmelidir.
14-106 ve 36-208 – Koruma cihazları: Aşırı akım ve kısa devrelerin olumsuz etkileri durumunda bir elektrik devresini açmak için koruma cihazları kullanılır. Mümkün olduğunda, bunlar birlikte gruplandırılmalı ve kolayca erişilebilir olmalıdır.
86-306 – AC Seviye 1 şarjı için fişler: Yavaş şarja ayrılmış tek fazlı 120 V çıkışlar, SAE J1772 standardı bir CSA 5-15R(15 A) çıkışına bağlantıya izin verse bile CSA yapılandırması 5-20R (20 A) olmalıdır. Çıkış açık havada kuruluysa, bir A Sınıfı toprak arıza devre kesicisi (GFCI) ile korunmalı veya yerden en az 2,5 m yüksekte yerleştirilmelidir. Bir GFCI'nin şarj kablosuna yerleşik olduğu durumlarda, iki GFCI arasındaki etkileşim nedeniyle istenmeyen açmaları önlemek için sabit bir kurulumun tercih edilmesi tercih edilir.
86-102 – Tehlikeli yerler: EV şarj ekipmanı veya kablo tesisatı, Kodun 18 ve 20. Bölümlerinde belirtildiği gibi tehlikeli yerlere kurulduğunda, bu bölümlerin geçerli kurallarına uygun olacaktır.
Tasarım standartları
Şu anda piyasada bulunan tüm şarj istasyonları iletkendir, yani elektrik, bir elektrik prizinde olduğu gibi iletkenler aracılığıyla iletilir. İletken istasyonlar aşağıdakiler kapsamındadır:
SAE Standardı J1772. SAE International tarafından yayınlanan standartlar, isteğe bağlı olsa da, otomobil üreticileri tarafından genellikle benimsenir; ki aslında Tesla'lar hariç tüm EV'lerde SAE J1772 şarj soketleri bulunur. Bu standart, DC şarjın yanı sıra yerleşik şarj cihazı kullanılarak AC şarjı kapsar.
İletken şarj istasyonları için başka bir standart, yalnızca DC hızlı şarj istasyonlarını kapsayan CHAdeMO'dur. Başka türde şarj istasyonları olsa da, bu Kılavuz yalnızca bu iki standarda dayalı olanları ele almakta ve Tesla Supercharger istasyonlarını kısaca açıklamaktadır.
SAE J 1772 standardı – AC şarjı
Kesin konuşmak gerekirse, Seviye 1 şarj özel bir şarj istasyonu gerektirmez. Büyük bir dizüstü bilgisayar güç paketi kablosuna benzeyen ve standart bir 120 V çıkışa (CSA 5-15R) takılan bir Seviye 1 şarj kablosu kullanır. Bu çıkış EV şarjına ayrılmışsa, 20-A'lık bir branş devresi tarafından beslenmelidir.
Seviye 2 şarj, özel bir 208-V veya 240-V dal devresi tarafından sağlanan sabit bir şarj istasyonu gerektirir. Kuzey Amerika'da satılan tüm elektrikli araçlar, adaptör gerektiren Teslas hariç, J1772 şarj soketi ile donatılmıştır.
Standart ayrıca Seviye 3 AC şarjını da açıklar, ancak şu anda piyasada uyumlu yerleşik şarj cihazı veya şarj istasyonu bulunmamaktadır. Bu güç seviyelerinde - 96 kW'a kadar - otomobil üreticileri doğrudan EV aküsüne bağlı harici bir DC şarj cihazını tercih eder.
Tablo 5, Kuzey Amerika'daki AC Seviye 1 ve AC Seviye 2 cihazlarının özelliklerini özetlemektedir.
Tablo 5 – Kuzey Amerika'daki AC Sarj Seviyeleri
a. 15 A'lık bir devre kesiciye yalnızca, çıkış EV şarjına tahsis edilmemişse izin verilir; aksi takdirde, 20-A'lık bir devre kesici gereklidir.
SAE J1772 Gereksinimleri
EV iletken şarj kuplörleri için SAE J1772 gereksinimleri, konektörün yapılandırmasını ve EV şarj istasyonu iletişim protokolünü tanımlar. Elektrik devresi için tasarım standartları temel olarak NEC 625, UL 2231 ve UL 2594'e dayanmaktadır. SAE J1772 standardı ayrıca elektrik çarpması riskine karşı koruma gerektirir.
J1772 Şarj İstasyonunun Çalışması
Şarj konektörü (bkz. Şekil 3) istasyondaki kılıfındayken, hem kendisinin hem de kablonun enerjisi tamamen kesilir ve enerji verilemez. EV soketine takıldığında (bkz. Şekil 4) bağlantı, maksimum akımını EV'ye ileten şarj istasyonu tarafından algılanır. EV, şarj olmaya hazır olduğunu belirten bir yanıt sinyali gönderir. Bu el sıkışma sonrasında konnektör ve kabloya enerji verilir ve şarj işlemi başlar. Şarj işlemi, yerleşik şarj cihazı tarafından yönetilir.
Şekil 3 - J1772 Konektörünün Ayrıntısı
Şekil 4 – J1772 EV Soketinin Detayı
SAE J1772 standardı – DC Hızlı Şarj
Esasen, DC şarjı AC şarjdan farklıdır, çünkü araçtaki araç şarj cihazı yerine şarj istasyonunda yerleşik bir şarj cihazı kullanır ve daha yüksek şarj gücü sunar. Şarj istasyonu, gücü doğrudan araç aküsüne ilettiğinden, şarj voltajını ve akımını EV'nin özelliklerine göre ayarlayabilmelidir. SAE J1772, harici bir şarj cihazı kullanan iki DC şarj seviyesi tanımlar.
DC Seviye 1 şarjı, AC Seviye 2 ile aynı pinleri kullanır ve maksimum 40 kW sağlar. Bugüne kadar hiçbir otomobil üreticisi, özellikle araçta ve şarj istasyonunda ek ekipman gerektirdiğinden bu yapılandırmayı uygulamadı.
DC Seviye 2 şarjı, temel J1772 konektörünün (bkz. Şekil 3 ve Şekil 4) iletişim ve topraklama pimlerini kullanan bir kombinasyon konektörü ve ayrıca güvenlik kontakları aracılığıyla araç aküsüne DC gücü sağlayan iki ek güç pimi gerektirir. Bu Combo konektörü Şekil 5'te gösterilmiştir.
Tablo 6, Kuzey Amerika'daki DC Seviye 1 ve Seviye 2'nin özelliklerini özetlemektedir.
Tablo 6 – Kuzey Amerika'daki DC Sarj Seviyeleri
SAE J1772 Birleşik standart
J1772 Combo için gereksinimler çok daha karmaşıktır. Örneğin, EV'ye DC güç sağlayan kablo, iyileştirilmiş yalıtıma sahip olmalıdır (araç şasisinden minimum 1,25 MΩ voltaj izolasyonu olmalıdır). Ayrıca, EV/şarj istasyonu iletişim protokolü, kısa devreler ve elektrostatik boşalmalar gibi geçici olaylardan korunmalıdır.
J1772 Combo soket, standart J1772 (AC) ve Combo (AC/DC) fişlerle uyumludur (bkz. Şekil 6 ve Şekil 7).
Şekil 5 - J1772 Combo konektörünün ayrıntısı
Şekil 6 – J1772 Combo EV soketinin detayı
Şekil 7 – Combo soketin standart ve Combo konektörlerle uyumluluğu
J1772 Combo şarj istasyonunun çalışması
Seviye 2 SAE J1772 Combo DC hızlı şarj istasyonları, standart J 1772 (AC) konektöründen gelen pinleri ve ayrıca 200-A akım için iki ek güç pinini kullanan bir kombinasyon fişi ile donatılmıştır (bkz. Şekil 5).
Combo fişi EV soketine takıldığında (bkz. Şekil 7), bağlantı şarj istasyonu tarafından algılanır ve bu da EV'ye yüksek güçlü pinler üzerinden DC şarj devresinin kurulduğunu bildirir. EV, şarj seviyesi ve pil voltajının yanı sıra pilinin kabul edebileceği akımla yanıt verir. Bu el sıkışma sonrasında konnektör ve kabloya enerji verilir ve şarj işlemi başlar. Şarj işlemi, EV tarafından iletilen verilere dayalı olarak harici şarj cihazı tarafından yönetilir.
Teknik Kılavuz: | Electric Vehicle Charging Stations | Technical Installation Guide by Hydro Quebec |
Format: | |
Boyut: | 1.92MB |
Sayfa: | 52 |
İndirme: |
