Elektrikli araçların (EV) yaygınlaşmasıyla birlikte, daha fazla araç üretildikçe ve şarj istasyonlarına duyulan ihtiyaç arttıkça elektromanyetik uyumluluk (EMC) önemli bir husus haline gelecektir. Schaffner - elektronik sistemlerin verimli ve güvenilir çalışmasını sağlayan çözümlerin geliştirilmesi ve üretiminde uluslararası lider konumundaki şirket, bir teknik rapor (white paper) kaleme alarak bu konulardan bazılarını incelemiştir.

 

AB'nin 2025 yılına kadar kamyonların ve diğer araçların elektrikli olmasını öngören düzenlemeleri, elektrikli araçların artan popülaritesi ve 2030 yılına kadar 20 milyon EV talebi beklentisi göz önüne alındığında, Schaffner şarj istasyonu sayısında büyük bir artışa ihtiyaç duyulacağını öngörmektedir. Rapor, her bir milyon EV için 77.000 şarj noktasına ihtiyaç duyulacağını öne sürmektedir. 2030 yılına kadar 20 milyon elektrikli araç olması durumunda, bu 1,54 milyon şarj noktasına ihtiyaç duyulacağı anlamına gelmektedir.

 

Elektromanyetik uyumluluk, “şebeke gerilimine bağlı ürünlerin emisyonu ve bağışıklığı ile ilgilidir. Kayıplı anahtarlama işlemleri sonucu oluşan iletilen parazit veya emisyon, belirtilen sınırları aşmamalıdır. Uygunsuz ürünlerin piyasaya sürülmesi halinde, ana elektrik şebekesine bağlı diğer tüketicilerle çalışma sırasında sorunlar ortaya çıkabilir. Parazit bağışıklığı, ürünlerin dış etkilere hatasız şekilde dayanma yeteneğini tanımlar. Ürünlerin bağışıklığı, örneğin darbe gerilimi (surge), darbe dizisi (burst) veya flicker testi gibi çeşitli testlerle doğrulanabilir.

 

Schaffner, emisyon sınır standartlarına uyumu sağlayan EMC filtreleri geliştirmektedir. Bu filtreler, iletilen parazitleri bastırmak amacıyla 9 kHz ile 30 MHz arasındaki frekans aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, ortamdaki diğer cihazların olumsuz etkilenmesini önler. Tüm standart filtreler, IEC 60939-3 standardına („Elektromanyetik parazit bastırma için pasif filtre üniteleri“) ve diğer uluslararası standartlara uygun olarak tasarlanmıştır ve bu nedenle potansiyel bir müşteri sisteminde hızla kullanıma hazır hale gelir” şeklinde belirtilmektedir raporda.

 

 Akülü ve hibrit elektrikli araç şarj istasyonlarının tasarımcılarının, karşılanması gereken güvenlik gereksinimlerini ve EMC sınır değerlerini dikkate alması gerekecektir. DC şarj istasyonları (hızlı şarj istasyonları) için IEC 61851-23 standardı bir DC EV şarj istasyonu ile bir EV arasındaki kontrol iletişimine ilişkin genel gereksinimleri tanımlamaktadır. Doğru akım şarjının kontrolü için bir DC EV şarj istasyonu ile bir elektrikli araç arasındaki dijital iletişime ilişkin gereksinimler ise IEC 61851-24standardında tanımlanmıştır.

 

Şarj istasyonunun konumu göz önüne alındığında karmaşıklıklar ortaya çıkmaktadır: Bu, endüstriyel (Sınıf A) bir ortam mı yoksa konut (Sınıf B) ortamı mı?

 

“Avrupa Birliği'nin, otobüslerin, kamyonların, tarım ve inşaat ekipmanlarının 2025 yılına kadar emisyonsuz olmasına ilişkin yeni yönergeleriyle birlikte üreticiler, yakıt hücreli ve elektrikli araçların geliştirilmesine yatırım yapmaktadır”, Components in Electronics'in bildirdiğine göre.

 

İyi haber şu ki bu durum, sensörlere, konektörlere, transformatörlere ve elektromekanik bileşenlere olan talebi artırmıştır. Bu talep, 2030'lu yıllara kadar artmaya devam edecektir.

 

Şarj istasyonlarının giriş ve çıkış tarafları arasındaki galvanik izolasyon konuları da, EMC'nin ötesinde güvenlik standartlarını karşılamak için bir gerekliliktir. Bu noktada Schaffner şunu belirtmektedir: “Orta frekanslı transformatörlerin kullanımı, özellikle DC hızlı şarj istasyonları için faydalıdır; çünkü burada

AC şebeke gerilimini doğrultmak için zaten invertör teknolojisine ihtiyaç duyulmaktadır. Geleneksel ana şebeke transformatörleriyle karşılaştırıldığında, aynı performansla çok daha kompakt tasarlanabilirler. Bu da, dar alanlı şarj istasyonlarına da yerleştirilebilecekleri anlamına gelmektedir”.

 

Galvanik izolasyon, güç ve/veya sinyal alışverişi yapması amaçlanan iki elektrik devresi arasında -bu durumda şarj istasyonu ile araç arasında- elektriksel iletimi önler. Galvanik izolasyon, kaçak akımları ortadan kaldırmak için elektrik devrelerini birbirinden ayıran bir tasarım tekniğidir. Sinyaller galvanik olarak izole edilmiş devreler arasında geçebilir, ancak toprak potansiyeli farkları veya AC güç tarafından indüklenen akımlar gibi kaçak akımlar engellenir.

 

Araçlar, şarj sistemleri ve hareketlilik biçimleri için geleceğe yönelik yaklaşımlar geliştirildikçe yeni sorunlar ortaya çıkacak ve bunlarla başa çıkılacaktır. EV'ler ve HEV'lere (Hibrit Elektrikli Araçlar) yönelik bu büyük ölçekli büyüme ve talebin umut verici yönü, çeşitli elektronik bileşenlere olan sürekli talebin yanı sıra, daha da önemlisi, iklim değişikliğiyle mücadeleye yönelik küresel bir farkındalık ve çabadır.