Elektrikli araç şarj sistemlerinde yeni dönem

Günümüz ve geleceğin ulaşım aracı teknolojileri arasında en üst sıralarda elektrikli araçlar yer alıyor. Elektrikli araçların en büyük sorunu ise şarj edilmesi. Karabük Üniversitesi’nde tam otonom bir kartezyen robot yapısı kullanılarak elektrikli araçların en yüksek performans ve verim ile şarj edilebilmesi hedeflenen “Elektrikli Araç Kablosuz Şarj Sistemleri İçin Kartezyen Robot Tasarımı” adlı çalışmanın sonuçları yayınlandı. Çalışmada kartezyen robotun, statik kablosuz (sabit) şarj sistemlerinde rahatlıkla kullanılabilecek araç-makine haberleşmesini yapabildiği belirtildi. Yerin altına entegre edilen bu robotun, kablosuz şarjın avantajlarını sunarken park esnasında hata payına da imkân tanıyarak elektrikli araç sürücülerinin işini kolaylaştırdığı ifade edildi.

İNSAN UĞRAŞINA GEREK KALMIYOR

Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi’nden Yüksek Lisans öğrencisi Kaan Karaoğlu ve Prof. Dr. Raif Bayır tarafından gerçekleştirilen çalışmada tasarlanan kartezyen robot sisteminin tam otonom yapısıyla elektrikli araçları insan uğraşına gerek kalmadan şarj edebildiği belirtildi. Bu durumun insan gücünden tasarruf sağladığı gibi aynı zamanda kablolu şarj bağlantılarında sıklıkla yaşanan soket ve diğer bağlantı elemanlarının arızaları gibi problemlerin de önüne geçilmesini sağladığı vurgulandı. Ayrıca kartezyen robotun yer altında çalışmasının da alan tasarrufu sağladığı ifade edildi. Çalışmada sistemin araç sirkülasyonunun yoğun olduğu ve insanların araç dışında zaman geçirdikleri iş yerleri, alışveriş merkezleri ya da resmî kurumların otopark alanları gibi alanlarda kullanıma uygun olacak şekilde tasarlandığı kaydedildi.

SİSTEM VERİMLİLİĞİ YÜKSEK

Araştırmada sabit şarj yöntemi olarak da bilinen statik kablosuz şarj yönteminde şebeke gücünden yerleşik batarya girişine kadar ölçülen şarj cihazının sistem verimliliğinin yüzde 85-93 arasında değiştiği ifade edildi. Fakat hava aralığının olduğu deneysel prototip sistemleri için verimlilik yüzde 95-98 olarak gözlemlendi. Araştırmada birincil bobinin, güç dönüştürücüleri ile zeminin altına yerleştirildiği, alıcı bobin veya ikincil bobinin normalde elektrikli araçların ön, arka veya ortasının altına monte edildiği kaydedildi. Enerjinin AC-DC (Alternatif Akım- Doğru Akım) dönüşümü, güç dönüştürücüler vasıtasıyla yapılarak bataryaya aktarıldığı ifade edildi.

Düzce Üniversitesi 5. Uluslararası Mühendislik Araştırmaları Sempozyumu’nda sunulan çalışmada PPP tipi kartezyen robot kinematik yapısı kullanıldı. Kartezyen robot platformu kinematik denkleme uygun bir şekilde geliştirildi. Kartezyen robot ile en uygun noktanın belirlenmesi işlemi, hall effect manyetik sensörden aktarılan veriler referans alınarak gerçekleştirildi. Yatay eksenlerde gidilen mesafenin ve konumun saptanması için ise lineer manyetik sensörler kullanıldı.

ENERJİ KAYBI EN AZA İNDİRİLİYOR

Karaoğlu ve Bayır, sürücülerin park ederken boylamasına ortalama olarak 70 santimden fazla yanlış hizalama yaptığını ve sürücülerin yalnızca yüzde 5’inin ek yardım almadan kabul edilen yanlış hizalama sınırları içerisinde park edebildiğini aktardı. Elektrikli araç sürücülerinin park esnasında gereken yüksek hassasiyeti sağlayamadığı belirlendi. Bu nedenle çalışmada şarj edilmek üzere kartezyen robotun bulunduğu şarj istasyonu alanına park eden sürücülerin hatalı park etme durumları göz önünde bulundurulduğu kaydedildi. Kartezyen robot sistemi ile bu işlem sırasında yaşanan enerji kaybı minimuma indirildi. Kartezyen robot sisteminin elektrikli araç sürücülerine yatay eksende 55 santim ve dikey eksende 55 santim olacak şekilde park alanı toleransı sağladığı ifade edildi.

ŞARJ BOYUNCA ÇALIŞTIRILMAMALI

Çalışmada geliştirilen sistemin, x ve y eksenlerinde bulunan lineer manyetik şerit ve lineer manyetik sensörler vasıtası ile o an şarj pedinin bulunduğu konumu ve katettiği yolu tespit ederek, şarj istasyonu üzerine park etmiş durumda olan aracın altında bulunan araç ünitesi ile hizalamayı yaptığı kaydedildi. Araç ünitesinden alınan güncel şarj durumu, istenen şarj durumu ve aracın durağan olup olmadığı gibi verilerin yer istasyonu biriminde işlendiği ve aracın şarj işleminin yapıldığı ifade edildi. Araştırmada tüm robotun kontrolünü sağlayan bir temel kontrol birimi bulunduğu belirtildi. Kontrol biriminin araç ünitesinden ve manyetik sensörlerden gelen verileri işlediği ve motor sürücülerine gerekli hareket işaretlerini vererek şarj işlemini başlattığı ifade edildi. İstenilen doluluk oranına ulaşıldığında şarj işlemi sonlanarak kartezyen robot başlangıç pozisyonuna döndüğü, ancak şarj süresi boyunca aracın çalıştırılmaması gerektiği vurgulandı. İşlem sırasında aracın çalışması halinde güvenlik tehdidi oluşmaması için şarj işleminin sonlandığı ifade edildi.

Çalışmada kartezyen robot L7 Sınıfı olarak da bilinen hafif dört tekerlekli araç kategorisi göz önünde bulundurularak tasarlansa da sistem üzerinde yapılacak düzenlemeler ile farklı araç sınıfları için de üretilebileceği öngörüldü. (Bilimin Kamusal İletişimi (bil-ki) TÜBİTAK 1001, proje no: 123K063).