Akademik Veri Yönetim Sistemi
TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2024
Elektrikli araç artışına bağlı olarak elektrikli araç şarj sistemlerine olan talep her geçen gün artmaktadır. Kablosuz şarj sistemleri (KŞS) güvenlik ve pratiklik açısından öne çıkan teknolojiler arasındadır. Burada en önemli hususlardan biri şebekenin elektrikli araç şarjı boyunca aşırı yüklenmesini engellemek adına yenilenebilir enerji kaynakları çözüm olarak karşımıza çıkmasıdır. Projede 10 kW güçte şebeke bağlı fotovoltaik (FV) tabanlı elektrikli araç KŞS geliştirilecektir. Sistemde dinamik enerji yönetim algoritması kullanılarak bataryanın kesintisiz ve kaliteli şekilde şarj edilmesi sağlanacaktır.
Fotovoltaik sistem, uygun doğru akım (DA) dönüştürücüleri üzerinden doğrudan yüksek frekans eviriciyi besleyen DA baraya bağlanacaktır. Bu şekilde az kayıpla ve düşük maliyetle şarj sistemi beslenmiş olacaktır. Fotovoltaik sistemin yetersiz olduğu durumlarda şarj sistemini şebekeden besleyen ve yine araç şarj olduğunda fotovoltaik tarafından üretilen enerjiyi şebekeye aktaran dinamik bir enerji yönetim sistemi kullanılacaktır.
Kablosuz enerji transferinin (KET) yapıldığı kısımdaki endüktif bobinler düşük iletken kayıpları sağlayacak litz telinin çeşitli geometrilerde bir ferrit çekirdek üzerine uygun şekilde sarılmalarıyla gerçekleştirileceklerdir. Verici ve alıcı kısımlardaki bobinler arasındaki temassız güç aktarım performansı, verici bobin tarafından üretilen manyetik alanın şiddeti ve dağılımına ve bu manyetik alanın alıcı bobinde ne seviyede akım indüklediğine oldukça bağlıdır. Bu nedenle, projede özgün çembersel ve dikdörtgensel akı borusu yapıları önerilmektedir. Proje süresince optimal bobin boyutları ve sarım sayıları elektromanyetik simülasyon programlarıyla tasarlanacaktır.
Alıcı ve verici bobinlerin bağlı olduğu H tipi eviricilerde değişken doluluk oranı kullanılarak aktarılan güç maksimize edilecektir. Sistemde enerji akışı sağlayan şebeke ve FV sistem 400V DA barasında birleştirilecektir. FV sistem DA baraya maksimum güç takip devresi üzerinden tek yönlü enerji akışı sağlayacaktır. Şebeke ise bir H tipi evirici ve iki yönlü düşürücü yükseltici devre üzerinden DA bara ile iki yönlü enerji alışverişi yapacaktır. Bataryadan DA baraya H tipi devreler ve çift yönlü düşürücü yükseltici devreler üzerinden iki yönlü enerji alışverişi yapabilecektir. Bahsi geçen tüm güç elektroniği devreleri proje kapsamında tasarlanıp üretilecektir.
Projenin özgünlüğü ve yenilikçi yönleri kısaca aşağıdaki gibi özetlenebilir:
• Kablosuz güç transfer sisteminin PV ve şebeke üzerinden beraber beslenmesi, özellikle yüksek güçlerde (10 kW), literatürde çok az çalışılmıştır. PV ve şebeke beslemelerinin ve araç bataryasının dinamik bir enerji yönetim sistemi üzerinden kontrolünün proje bünyesinde uygulanması oldukça özgün bir yaklaşımdır.
• Detayları ilerleyen kısımlarda verilecek dikdörtgensel ve çembersel akı borusu yapıları ilk defa tasarlanacak ve uygulanacaktır.
• Kablosuz şarj sistemine güç sağlayan yüksek frekans evirici devresinin ürettiği gerilim dalgasının doluluk oranı maksimum verimlilik ya da maksimum güç aktaracak şekilde seçilecektir. Bu yaklaşım proje ekibinin düşük güçlerdeki çalışmalarında uygulanmış ve SCIE indeksli bir makalede yakın zaman önce sunulmuştur. Aynı yaklaşım ilk defa yüksek güç transferi için bu projede uygulanacaktır.
Proje başarıyla sonuçlandığı takdirde, uzun vadede Türkiye’nin yerli oto üretimindeki planlamalarına paralel olarak üretilen güç aktarım sistemini ticari bir temassız şarj sistemi ürününe dönüştürmek hedeflenmektedir.