Ağır hizmet tipi elektrikli ticari araçlarda kablosuz şarj için tasarım hususları

Elektrikli araçlar için kablosuz şarj sistemlerinin yaygınlaşmasının temelinde, bu teknolojilerin sunduğu kolay kullanım ve düşük bakım avantajları yer almaktadır. Ancak ağır hizmet tipi elektrikli araçlar (HDEV'ler) söz konusu olduğunda, yüksek güç gereksinimi, büyük batarya kapasitesi ve uzun menzil ihtiyacı gibi özel durumlar sistem tasarımının daha kapsamlı bir şekilde ele alınmasını zorunlu kılmaktadır. Bu çalışmada, TEMSA SKODA SABANCI ULAŞIM ARAÇLARI A.Ş. tarafından geliştirilen TEMSA LD SB E modeli referans alınarak hem AC hem de DC tabanlı kablosuz şarj sistemlerinin performansı incelenmiştir. Çalışma kapsamında, farklı kuplaj katsayıları (k = 0.10'dan 0.90'a) ve rezonans frekansları (80, 85, 90 kHz) için enerji transfer verimlilikleri MATLAB/Simulink ortamında modellenmiştir. AC tabanlı sistemlerde sekiz anahtarlamalı HF inverter ve Seri-Seri (SS) rezonans topolojisi uygulanırken, DC tabanlı sistemlerde ise doğrudan DC/DC dönüştürücü kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre, her iki sistemde de verimlilik kuplaj katsayısı ve frekansa bağlı olarak değişmiş, en yüksek değerler DC sistemde %97,44, AC sistemde ise %96,10 olarak kaydedilmiştir. Düşük kuplaj katsayısı değerlerinde ise her iki sistemde de enerji transfer verimliliğinde belirgin bir azalma gözlemlenmiştir. Özellikle düşük k değerlerinde, manyetik alanlar arasındaki zayıf etkileşim nedeniyle sistemlerin enerji aktarım kapasitesi ciddi şekilde azalmış, bu durum verimlilik üzerinde doğrudan etkili olmuştur. Son olarak, sistem verimliliği üzerinde etkili olan parametreleri ortaya koymak için lineer modelleme ve sonlu farklar yöntemiyle duyarlılık analizi yapılmıştır. Ayrıca, dördüncü dereceden Runge-Kutta yöntemiyle geçici rejim analizi gerçekleştirilmiş ve sistemlerin kararlı duruma ulaşma süreleri değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, kablosuz şarjın ağır hizmet tipi elektrikli araçlarda uygulanabilirliğini desteklemekte ve ileriye dönük tasarım çalışmaları için sağlam bir mühendislik temeli sunmaktadır.