ŞARJ ALETLERİ

Bu çalışmada, özellikle iki-üç teker elektrikli araçların şarj aletleri hakkında bilgiler bulunmaktadır.

Elektrikli araç, bataryadan aldığı enerjiyi, gaz kolu ve sensörlerden aldığı bilgiyi sürücü (driver) ile kontrol ederek, hareketini elektrik motoru ile sağlayan araç. Temel olarak, batarya, sürücü, motor, gaz kolu, kontak, fren sensörü ve açma kapama için sigortadan oluşur.

Batarya: Elektrikli aracın enerji ihtiyacını karşılayan kimyasal enerji kaynağı. Hücrelerden oluşur.

Hücre: Bir tane akü veya bir tane lityum silindirik veya prizmatik şeklinde olan birim enerji kaynağı. Bir akü, 12 Volt değere sahip iken bir lityum hücre 3,6 Volt nominal değerindedir. Hücreler seri ve paralel bağlanarak istenilen volt ve amperde (kapasitede) bataryalar elde edilir.

Jel Aküler: Birçok elektrikli araçta bulunan jel aküler, nominal değeri 12Volt dur . Şarj olduğunda 14,4 Voltu geçmemeli, boşaldığında ise 10,5Voltun altına düşmemelidir.  7Ah, 14Ah, 22 Ah ve 60 Ah kapasiteli jel aküler çok karşılaşılan modellerdir.

Lityum Hücreler: Genelde ürünlerde silindirik 18650 denilen lityum hücreler kullanılır. Kalem pile benzer. Her bir hücre 3,6 Volt nominal değerindedir. Şarj olduğunda 4,2 Voltu geçmemeli, boşaldığında ise 2,75-3 volt un altına düşmemelidir. Alt değerin altına düşen hücreler, çökebilir yani yeniden şarj olmayabilir.

Seri Bağlama: Bir hücrenin (+) ucunun diğer hücrenin (-) ucuna bağlanarak oluşturduğu sisteme seri bağlama denir. Araçların Voltaj değeri, hücreler seri bağlanarak elde edilir. Mesela Volta VS2 60 Volt aracı için: 12V+12V+12V+12V+12V=60V 5 tane akünün seri bağlanması gerekir.  VT1 scooter için ise, araç 36 Volt olduğu için ve lityum hücrelerden oluştuğu için 36V /3,6V=10 tane seri hücre bulunmaktadır.

Paralel Bağlama: Bir hücrenin (+) ucunu diğer hücrenin (+) ucu ile, (-) ucunu ise diğer hücrenin (-) ucu ile birleştirerek oluşturulan sisteme paralel bağlama denir. Paralel bağlama ile bataryanın kapasitesi arttırılır, yani Amper saat değeri. Bu sayede araçlar daha uzun mesafelere çıkabilir. Ama şarj süreleri de uzayacaktır.

ŞARJ CİHAZI/ALETİ (CHARGER): Şarj aleti, elektrikli araçlarda bulunan bataryaların şarj yani dolum işlemini sağlayan cihazdır. Her bataryanın farklı değerlerde şarj aleti bulunur. Şarj aletinin çıkış değerlerini bataryanın cinsi belirler. Şarj aletleri, yüksek gerilimi daha düşük gerilim seviyesine düşürür. Ayrıca gerilimin cinsini de dönüştürür. Prizlerimizde Alternatif Akım (AA-AC-ACV) bulunurken elektronik cihazlarımız Doğru Akım (DA-DC-DCV) ile çalışmaktadır. Şarj aletleri bu dönüşümü de sağlarlar.

Şarj aleti üzerinde 1-2-3 renk led bulunabilir. Genellikle 2 ledli olana rastlanılır. Bunlardan bir tanesi, cihaza enerji geldiğini gösterir. Kırmızı renkli olabilir. İkinci led ise çift renklidir. Batarya dolduğunda veya sadece şarj cihazının fişi takıldığında yeşil yanar. Şarj sırasında ise kırmızı ışık yayabilir. Şarj esnasında kırmızı lede bir de soğutucu fan eşlik eder. Şarj aletini soğutma işlemini yapar ve şarj boyunca çalışır. Bazen tozlandığında veya şarj aleti eğimli olduğunda sürtme sesi çıkarabilir. 3. Led çoğu şarj aletinde bulunmaz, şarj sırasında mavi yanar, şarj bittiğinde söner.

Şarj aletlerini çoğunda yazılım olmaz, karşılaştırıcı bir devre bulunur ve istenilen şarj seviyesine geldiğinde referans gerilim ile karşılaştırılır ve şarj işlemi durdurulur. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, şarj kesilse dahi bir sızma akımı hep bulunur. Bu nedenle şarj aletleri uzun süre şarjda tutulmamalı, araç dolduğunda fişten çekilmelidir. Yoksa bataryalar şişecektir. Özellikle jel akülerde bu durum görülür. Lityumlarda BMS devresi de enerjiyi kestiğinden çift taraflı korunmuş olur. Bu durumu yaşamamak için zaman ayarlı prizlerden alıp kullananlar mevcuttur ve üreticiler tarafından önerilir.

Şarj işleminiz sırasında şarj aletinizin havasız, kapalı kalmamasını sağlayınız. Aşırı ısınma sonucu kendini korumaya alabilir ve şarjı yarıda kesebilir.

ŞARJ ALETİ GİRİŞ (INPUT) BİLGİLERİ: Şarj aletlerini üzerinde yazan ifadelerden biridir. Şarj aletinin prize takılan kısmı için geçerli değerlerdir. 220V AC, 1 A gibi. Şarj aletinin etiketinde kaç volt ile çalıştığı girişte ne kadar akım çektiği belirtilir. Şarj aletlerimiz 220 Volt alternatif akım ile çalışmaktadır.

ŞARJ ALETİ ÇIKIŞ BİLGİLERİ (OUTPUT): Şarj aletinin girişinde prizden aldığı 220 Voltluk gerilim değerini, aracın ihtiyacı olduğu değerlere dönüştürdüğü değerlerdir. Şarj aletinin çıkış değerini batarya belirler.

Şarj aletinin minumum akım değeri, genellikle batarya akımının 10 da biri olacak şekilde tercih edilir. Bu değer bataryalar için en sağlıklı değer olarak kabul edilir. Daha hızlı şarj için üst değerlere çıkılabilir. Mesela VSM modelinde 14Ah batarya bulunur.  14Ah/10=1,4 A eder. VSM şarj aletinin çıkışı ise 2A’dir bu da uygundur.

Şarj aletinin volt değeri ise kullanılan hücrenin tepe gerilimine ayarlanır. Mesela lityum bir VT1 bataryası 36 Volttur ve 10 seri hücre vardır. Bir lityum hücrenin tepe değeri 4,2 Volt ise, 10 tane seri hücre olduğu için 10 * 4,2V= 42 Voltluk bir şarj aleti gerekecektir.

VT5 modeli için hesaplayacak olursak, VT5, 72 Volt ile çalışır ve jel akü kullanır. Bir jel akü 12Volttur. 72V/12V= 6 adet akü kullanılır VT5 de. Jel akünün tepe değerinin 14,4Volt olduğunu yukarıda söylemiştik. 6*14,4V=86,4 Volt civarı bir şarj aleti ile batarya tam dolacaktır.

Güç, bir cihazın çektiği akım ile gerilimin çarpımıdır. Birimi W (watt) dır. P= I x V formülüdür. Bir şarj aletini girişi 110 W ise, 220 V ile çalıştığından çektiği akım : 110=I x 220 ; I=0,5A akım çekmektedir. Yine bu şarj aletinin çıkışı 59V ve 1,8 A ise çıkış gücü P=IxV=1,8*59=106,2W gücündedir denir.

Verim, bir sistemin veya cihazın kalitesini belirler. Bir sistemin aldığı kadarını vermesi beklenir ama bu mümkün değildir. Mutlaka arada kayıplar olur. Bir sisteme 100 verip 96 alıyorsanız, Sistemin verimi: Çıkış/Giriş * 100 den = 96/100*100= yüzde 96 verim diyebilirsiniz.

Şarj aletlerinde ve elektrikli cihazlarda bunu  n (verim)=Çıkış Gücü/Giriş Gücü *100 den hesaplayabilirsiniz. Yukarıdaki bir şarj aleti için verim hesaplayacak olursak:

n= 59V*1,8A /220V*0,5A*100= %96,5 verimle çalıştığı söylenebilir.

Bir şarj aletinin şarj etme süresi, batarya kapasitesi, şarj aletinin çıkış akımına bölünüp +1 eklenerek yaklaşık bulunabilir. Yukarıdaki 1,8A çıkışlı şarj aleti, 14 Ah’lik bataryayı yaklaşık (14 Ah / 1,8A)+1 = 8,7 saatte şarj edecektir. Şarj aletleri şarjın sonuna doğru baştaki akımı bataryaya basamazlar. Bisikletin tekerini şişirirken sona doğru yeterince hava basamadığınız hatırlayınız.

Şarj aleti isimleri genelde aracın çalışma voltajı ve kullandığı akünün kapasitesi ile adlandırılır. Örneğin VSM yi ele alalım. VSM de 4 adet 12V 14 Ah jel akü kullanılır. Şarj aletinin model ismi ise 48V14Ah veya 48V12Ah olarak geçer.

VS2 Modelinde ise 60V luk eski seri VS2 için, 60V/12V=5 adet jel akü kullanılır. Akünün kapasitesi ise 20/22/24 Ah dir. Şarj aleti üzerinde ise 60V20Ah/22Ah/24ah yazabilir.

Aynı VS modelinin lityum olanı için ise model ismi aracın çalışma voltajı ve şarj aletinin çıkış akımı olarak belirlenir. 60V 5 Ah gibi.

Jel batarya şarj aleti ile lityum batarya şarj aleti arasındaki en belirgin fark model adındaki akım değerinden anlaşılır. Jel aküde bataryanın kapasite değeri, lityum aküde ise şarj aletinin akım çıkış değeri yazar.

72V6Ah model bir şarj aleti elinize geçtiğinde, bunun lityum bir araca ait olduğunu öngörebilirsiniz. 36V20Ah model bir şarj aletinin jel bataryaya ait olduğunu, 36Volt ile çalışan bir araç olduğunu ve 20 Ah lik dikdörtgen akülerden 3 tane bulundurduğunu bu bilgiden anlayabilirsiniz (VT3).

Bir modele ait şarj aletini başka bir modelde kullanabilir miyiz?

Ticari olarak böyle bir değişimi yapamaz ve satamayız. Lakin kendi projelerimizde yakın değerler kullanılabilir. Önemli olan, bataryanın alt ve üst voltaj değerleridir. Başka şarj aleti ile batarya tam dolmayabilir.

Aynı voltaj ile çalışan bir lityum batarya ile jel batarya da aynı şarj aleti kullanılabilir mi?

Yukarıda yaptığımız hesaplamalarla uyum sağlıyorsa olabilir. Ama bataryayı tam doldurmayabilir. Dikkatli olmak gerekir.

Not: 20Ah/22Ah/24Ah aynı grup sayılabilir. Tedarikte model adı değişiklik gösterebilir.

 Benzinli Motorlarda Şarj İşlemi

Benzinli modellerde şarj aleti bulunmaz. Motora bağlı bir manyetik halka, bir sargı etrafında dönerek (stator), sargının elektrik üretmesine neden olur. Üretilen bu elektrik motorun devrine göre değişiklik gösterir. Bu gerilimi sabitlemek için regülatör (doğrultucu-) kullanılır. Bu regülatörler 14.4Volta gerilimi sabitler. Manyeto, sargı, regülatörden biri bozulursa, aracın aküsü ya şarj olmaz ya da fazla şarjdan şişebilir. 12V 6,5-7-9 Ah benzinli araçlarda kullanılan akü tiplerindendir ve tek hücrelidir.

 

YTazının PDF hali için TIKLAYINIZ>>> Şarj Aletleri