Elektrikli Araç Şarj Cihazları için Aşırı Gerilim Koruması?

Hâlâ hatırlıyorum, Alman bir müşteriden gelen telefonu; tek bir darbe 12 elektrikli araç şarj cihazını devre dışı bırakmıştı ve onarım faturası ilk araba kazamdan daha çok canımı yakmıştı.

Evet, aşırı gerilim koruması Elektrikli araç şarj cihazları için aşırı gerilim koruma cihazları (SPD) hayati önem taşır çünkü tek bir yıldırım çarpması, değiştirilmesi binlerce dolara mal olan güç modüllerini, iletişim kartlarını ve DC konektörlerini bozabilir. Her hafta IEC onaylı SPD'leri şarj cihazı üreticilerine gönderiyorum.

Eğer basınç dalgalanmalarının nereden kaynaklandığını ve hangi SPD'nin (Sürtünme Önleme Deşarjı) uygun olduğunu biliyorsanız, arıza sürelerini azaltabilir ve sürücülerin memnuniyetini sağlayabilirsiniz.

Elektrikli araç şarj cihazları için aşırı gerilim koruması gerekli mi?

İspanya'da tek bir grevin 16 şarj cihazına ve iki günlük satış kaybına mal olduğu bir yeri gezdim; sürücüler hâlâ internette kötü yorumlar paylaşıyor.

Elektrikli araç şarj cihazları için aşırı gerilim koruması gereklidir çünkü 6 kV'luk ani bir voltaj yükselmesi, pahalı ve değiştirilmesi zaman alan güç modüllerini, DC kontaktörlerini ve iletişim kartlarını bozabilir. Her yeni şarj cihazına aşırı gerilim koruma cihazı takıyorum.

Nerede Surge bir elektrikli araç şarj cihazına giriyor.

Şarj cihazı büyük bir metal kutuya benziyor, ancak aşırı gerilimlere karşı dört kapısı var: AC beslemesi, DC çıkış kablosu, arka uca giden veri hattı ve 4G anteni. Yıldırım 2 km uzaktaki şebekeye çarpsa bile AC terminallerine 4 kV gerilim verebilir. Lastik tekerlekler üzerinde ilerleyen bir sürücü, DC fişine statik elektrik çekebilir. Sadece bir araba kıvılcımından DC bara üzerinde 2 kV gerilim gördüm. Şarj cihazı büyük bir motorla aynı besleme hattını paylaşıyorsa, motorun durması enerjiyi aynı hatta geri itecektir. Her yolun kendi korumasına ihtiyacı vardır.

Şarj cihazının içinde ilk önce ne ölür?

En zayıf nokta, kontaktör bobinini besleyen 12 V DC güç kaynağıdır. 40 V'ta arıza veriyor. Ardından, araçla iletişim kuran CAN alıcı-vericisi geliyor; o da 30 V'ta arıza veriyor. IGBT güç bloğu 1,2 kV olarak derecelendirilmiş ancak 1,6 kV'ta bozuluyor. Milano'daki bir grev, 8 direkten oluşan bu üç sistemi de devre dışı bıraktı. Fatura 28.400 € artı iki günlük satış kaybıydı. Her bir besleme hattına 90 €'luk bir SPD (Süper Güç Dağıtım Cihazı) takılsaydı, hepsi kurtarılabilirdi.

Tek Vuruşun Maliyeti vs. Tek SPD

Şarj Cihazı Parçası	Yenileme Maliyeti	Çalışma Saatleri	Günlük Kayıp Satışlar	Toplam Vuruş
12 V güç kaynağı	180 €	1	400 €	580 €
CAN kartı	220 €	2	400 €	620 €
Güç modülü	1.800 €	4	400 €	2.200 €
Tam şarj cihazı	8.000 €	8	800 €	8.800 €
SPD 40 kA	90 €	0,5	0 €	90 €

Tablo, arızalanan bir parçanın ondan fazla SPD'ye mal olduğunu göstermektedir.

Gizli Risk: Garanti Geçersizdir

Çoğu şarj cihazı üreticisi, şarj noktasında 10 metre içinde aşırı gerilim koruma cihazı (SPD) bulunmaması durumunda garantiyi geçersiz kılıyor. Bu madde kullanım kılavuzunun 14. sayfasında yer alıyor, bu nedenle birçok alıcı bunu gözden kaçırıyor. Modül yandığında, üretici panelin fotoğrafını istiyor. SPD yoksa ücretsiz değişim de yapılmıyor. Ben alıcılara bu maddenin bir kopyasını ve DIN raylı ünitemizin bağlantısını gönderiyorum. Parçayı ekliyorlar ve garantiyi geçerli tutuyorlar.

Site Çalışma Süresi ve Sürücü Güveni

Elektrikli araç sürücüleri, canlı durum gösteren uygulamalar kullanıyor. Şarj cihazınız iki gün boyunca çevrimdışı kalırsa, uygulama sitenizi listenin en altına düşürüyor. Ziyaretçi sayısı %30 azalıyor. Tek bir olumsuz durum, tüm sitenin yatırım getirisini (ROI) ortadan kaldırabilir. Küçük bir SPD (Study Driven Disclosure - Şarj Noktası Bilgisi) uygulaması, şarj cihazının çevrimiçi kalmasını ve markanızın sürücünün aklında kalmasını sağlar.

Elektrikli araç şarj cihazlarında aşırı gerilim koruması mevcut mu?

Geçen yıl on farklı şarj cihazı markasının kutusunu açtım; yarısında sadece bir sigorta ve bir gülümseme vardı.

Çoğu elektrikli araç şarj cihazı, yalnızca küçük voltaj dalgalanmalarını idare edebilen temel sigortalar ve TVS diyotlarıyla birlikte gelir. Gerçek yıldırım enerjisi için, besleme hattına monte edilmiş harici bir aşırı gerilim koruma cihazına (SPD) ihtiyacınız vardır. Ben her kurulumda bunları ekliyorum.

Fabrikanın Gerçekte İçeriye Koyduğu Şeyler

AC tarafında genellikle 20 A'lik bir cam sigorta ve madeni para büyüklüğünde 275 V'luk bir metal oksit varistör bulunur. Bu MOV bir kez 1,5 kA'ya kadar dayanabilir, sonra bozulur. DC tarafında hiçbir şey yoktur çünkü üretici aracın kendini koruyacağına güvenir. İletişim kartında 200 W'a kadar dayanabilen küçük bir TVS diyot olabilir. Doğrudan 40 kA'lık bir darbe, bunun 100 katı enerji verir. Dahili parçalar, uçak kazasında emniyet kemeri gibi davranır; yardımcı olurlar, ancak günü kurtarmazlar.

Dahili ve Gerekli Olanlar Tablosu

Yol	Fabrika Parçası	Ani Yükseliş Derecelendirmesi	Gerçek Tehdit	Sonuç
VE LN	20 mm MOV	1,5 kA	40 kA	Ölü
DC + -	Hiçbiri	0	10 kA	Ölü
Comm CAN	TVS 200 W	200 W	500 W	Ölü
SPD'li AC	40kA MOV	40 kA	40 kA	Canlı

Üreticiler Neden Hafif Ürünler Tercih Ediyor?

Maliyet ve yer belirleyici faktör. Bir SPD (Aşırı Basınç Koruma Cihazı) 90 € ve DIN rayına 72 mm ekliyor. Fiyat savaşında bu, ihaleyi kaybetmek için yeterli. Üreticiler, geri kalanını şantiyedeki elektrikçiye bırakıyor. Kullanım kılavuzunda bile boş bir SPD yuvası gösteren bir bağlantı şeması var. Alıcılara şunu söylüyorum: Şarj cihazı ürünün yarısı; şantiyedeki SPD ise diğer yarısı.

Cert Hala Harici SPD İstiyor

Şarj cihazı CE veya UL sertifikasına sahip olabilir, ancak sertifika 2 kV kombine dalgalarla temiz bir laboratuvarda yapılır. Gerçek yıldırım 6 kV ve 40 kA'dır. Test merkezi bunu biliyor, bu yüzden rapora "harici aşırı gerilim koruma cihazı gereklidir" yazıyorlar. Ben de bu satırı teklifime kopyalıyorum, böylece alıcı aynı metni iki kez görüyor. Parçayı ekliyor ve ikimiz de rahat uyuyoruz.

Elektrikli araç şarj cihazlarında aşırı gerilim koruması olmazsa ne olur?

Erimiş bir doğru akım kontaktörünün fotoğrafını saklıyorum; sürücüler arabaları dumanı tüten direkten uzaklaştırmak zorunda kalmışlardı.

Aşırı gerilim koruması olmadan, tek bir yıldırım çarpması güç modüllerini, kontaktörleri ve iletişim kartlarını devre dışı bırakır. Şarj cihazı çalışmaz hale gelir, sürücüler kötü yorumlar bırakır ve yeni parçalar gelene kadar satış kaybedersiniz. Bunu her fırtına mevsiminde görüyorum.

Gerçek Bir Örnek: İtalya'da Bir Otoyol Şantiyesi

Bir tepe üzerindeki besleme hattına yirmi direk yerleştirilmişti. 3 km uzaklıktaki şebekeye yıldırım düştü. Ani voltaj yükselmesi, havai hat üzerinden her bir şarj cihazına ulaştı. Tüm DC kontaktörler kaynaklanarak kapandı ve ana IGBT'ler çatladı. Tesis beş gün boyunca karanlıkta kaldı. Parça maliyeti 42.000 €, kaybedilen satışlar 15.000 € daha ekledi ve işletmeci karayolu idaresine ceza ödedi. 1.800 €'luk bir dizi aşırı gerilim koruma cihazı (SPD) tesisi çalışır durumda tutabilirdi.

Dolap İçindeki Yangın Riski

Şarj cihazının içindeki bir MOV kısa devre yaptığında, ana şalter atana kadar 100 A akım çekebilir. Isı plastiği eritir ve tozu tutuşturur. Teksas'taki bir olay yerinde bir şarj cihazı tamamen yandı. İtfaiye raporunda neden olarak "aşırı gerilim kaynaklı kısa devre" belirtildi. Harici bir aşırı gerilim koruma cihazı (SPD) takılı olmadığı için sigorta tazminat ödemeyi reddetti. 90 €'luk bir parça, 12.000 €'luk bir şarj cihazını ve 50.000 €'luk bir sığınağı kurtarabilirdi.

Kaydettiğim Arızaların Tablosu

Alan	Şarj Cihazları	Vuruş Mesafesi	Parçalar Kayıp	Günler Geçti
Otoyol BT	20	3 km	20 adet DC kartı	5
Alışveriş Merkezi DE	6	1 km	6 AC tedarik	2
Birleşik Krallık Şehri	4	0,5 km	4 iletişim panosu	1
SPD ile	Herhangi	Herhangi	0	0

Sürücülerin Tepkisi ve Gelir Kaybı

Elektrikli araç sürücüleri, canlı durum gösteren uygulamalar kullanıyor. Eğer şarj istasyonunuz iki gün boyunca çevrimdışı kalırsa, uygulama sizi listenin en altına düşürüyor. Ziyaretçi sayısı %30 oranında düşebilir. Tek bir olumsuz durum, tüm sitenin yatırım getirisini (ROI) ortadan kaldırabilir. Küçük bir SPD (Study Driven Discord) uygulaması, şarj istasyonunun çevrimiçi kalmasını ve markanızın sürücülerin aklında kalmasını sağlar.

Yasal Risk

Bazı sitelerin %97 çalışma süresi garantisi veren tedarik sözleşmeleri vardır. Ani talep artışları bu oranı düşürürse, ceza ödersiniz. Bir operatör grevden sonra 8.000 € ceza ödedi. SPD'nin maliyeti bir aylık cezadan daha azdır. Alıcının riski nakit olarak görmesi için bu maddeyi teklif mektubuma ekliyorum.

Elektrikli Araç Şarj Cihazları için Aşırı Gerilim Koruması Kılavuzu: Aşırı Gerilim Koruma Cihazı Türleri ve Uygulama Senaryoları?

Her bir noktaya tek sayfalık bir harita veriyorum: Besleme noktasında Tip 1, şarj ünitesi rafında Tip 2, iletişim kutusunda Tip 3—basit ve hatasız.

Yıldırıma karşı ana panoda Tip 1, indüklenen aşırı gerilimlere karşı şarj alt panellerinde Tip 2 ve düşük voltajlı panolar için iletişim hatlarında Tip 3 kullanın. Ekip üyelerinin karıştırmaması için kitleri etiketli olarak gönderiyorum.

AC Besleme Hattı: Tip 1+2 40 kA

Ana şalter panosu doğrudan darbelere maruz kalıyor. Aynı kasada 25 kA 10/350 µs darbe tüpü ile birlikte 40 kA 8/20 µs MOV bloğu kullanıyoruz. Ünite 1,2 kV'da sıkıştırma yapıyor ve 36 mm DIN rayına uyuyor. Görsel bir uyarı işareti ve uzaktan kontak ekliyorum. Kontak kabloları, parçanın ne zaman arızalandığını sahibine bildirmek için tesis SCADA sistemine bağlanıyor.

Şarj Cihazı Alt Paneli: Tip 2 20 kA

Her şarj cihazı sırasının kendi sigortası vardır. Sigortanın hemen ardından 20 kA'lık bir Tip 2 sigorta ekliyoruz. Şarj cihazına giden kablo 10 metreden kısa olmalıdır. Eğer kablo uzunluğu daha fazlaysa, şarj cihazının tabanına bir Tip 3 sigorta daha ekliyoruz. Parça fişe takılı olduğundan, teknisyen değişimi canlı olarak gerçekleştirir. Fransa'daki bir tesiste, öğle arası molasında 15 dakika içinde 6 adet ünite değiştirildi.

DC Çıkışı: Tip 2 600 V DC

DC kablosu dışarıda çalışır ve anten görevi görür. Direğe monte edilen polikarbonat bir kutuya yerleştirilen 600 V DC Tip 2 kullanıyoruz. Parça 1,2 kV'da sıkıştırma yapar ve 20 kA akım taşıyabilir. Kontaktör ile araç soketi arasına bağlanır. Yeşil LED, her şeyin yolunda olduğunu gösterir; kırmızı ise değiştirme anlamına gelir. Hamburg'da ertesi gün teslimat için 500 adet stokta bulunduruyorum.

Konuma Göre Seçim Listesi Tablosu

Konum	Tehdit	SPD Tipi	Özel	Dağ
Ana kart	Yıldırım	Tip 1+2	40 kA 8/20	DIN rayı
Şarj cihazı sırası	Tetiklenmiş	Tip 2	20 kA 8/20	DIN rayı
DC çıkışı	Statik	Tip 2 doğru akım	20 kA 8/20	Posta kutusu
İletişim hattı	Düşük V	Tip 3	5 kA 8/20	RJ45 içinde

 Güneş Enerjili Şarj Cihazları

Bazı tesislerde çatıya güneş panelleri eklenir. Aynı yıldırım güneş paneli hattına isabet edebilir ve şarj cihazının DC bara hattına sıçrayabilir. Güneş paneli birleştiricisinde 1000 V DC aşırı gerilim koruma cihazı (SPD) ve şarj cihazında 600 V DC aşırı gerilim koruma cihazı kullanıyoruz. İki parça aynı topraklama barasını paylaştığı için voltaj eşit kalır. Alıcının bir tarafı unutmaması için tek parça numarasına sahip ikili paket satıyorum.

Elektrikli Araç Şarj Cihazları için Aşırı Gerilim Koruması, Bakım ve Yönetimi?

Her site için beş satırlık bir kontrol listesi veriyorum: bak, tıkla, değiştir, giriş yap, sıfırla—iki dakikadan kısa sürede tamamlanıyor.

Bakımı kolay: LED'leri her ay kontrol edin, bitmiş kartuşları değiştirin ve tarihi kaydedin. Yedek paketler ve bir kayıt formu gönderiyorum, böylece saha ekibi basit bir değişim için beni aramak zorunda kalmıyor.

Her ay görsel kontrol

Saha teknisyeni sırayı dolaşıyor ve yeşil LED'leri sayıyor. Kırmızı bir pencere, MOV'un arızalı olduğu anlamına geliyor. Seri numarasını günlüğe yazıyor ve bir sonraki molada kartuşu değiştiriyor. Birleşik Krallık'taki bir operatörün 200 istasyonu var; bu yürüyüş 30 dakika sürüyor ve her ay 2-3 arızalı ünite tespit ediyor. Şarj cihazı sürekli çevrimiçi kalıyor ve sürücü hiçbir zaman arıza görmüyor.

Büyük Alanlar İçin Uzaktan Sinyal

Büyük otoyollarda, SPD kuru kontağını mevcut SCADA sistemine bağlıyoruz. HMI'da kırmızı bir nokta "SPD arızalı" diyor. Kontrol odası bize e-posta gönderiyor, biz de yedek parça gönderiyoruz ve teknisyen bir sonraki vardiyada değiştiriyor. Arıza süresi saatlerden dakikalara düşüyor. Mikro anahtar için 1,50 dolar ekstra ücret alıyorum ve alıcının 500 dolarlık satış kaybından tasarruf etmesini sağlıyorum.

Tasarıma Göre MTTR Tablosu

Tasarım	Takas Zamanı	Aletler	Canlı Takas mı?	Kesinti süresi
Eklenti	30 saniye	Hiçbiri	Evet	Sıfır
Sabit bağlantı	10 dakika	Tornavida	HAYIR	10 dakika
Sinyalle birlikte	30 saniye	Hiçbiri	Evet	Sıfır
Yedek parça yok.	2 gün	Sipariş + gönderim	HAYIR	48 saat

Yedek Kartuş Stoku

Servis odasında monte edilebilen ve 10 kartuş alabilen plastik bir kutu sunuyorum. Kutunun üzerinde bir QR kodu var; teknisyen kodu tarıyor ve biz de aynı gün içinde yedek kartuşları gönderiyoruz. Bir şubemiz fırtınalı bir yılda 6 kartuş kullandı ve hiç kamyon beklemedi. Kutunun fiyatı 8 dolar ve 200 dolar değerinde bir servis çağrısından tasarruf sağlıyor.

Yaşam Sayısı ve Yaşamın Sonu

Her kartuş 20 büyük çekim için yeterlidir. Teknisyenin saha sayacından çekim sayısını kaydedebilmesi için yan tarafına bir numara ekliyoruz. Sayı 18'e ulaştığında yeni bir tane gönderiyoruz. Planlamacı trendi görüyor ve parçayı bir sonraki siparişe ekliyor. Acele yok, fazla mesai yok, kızgın sürücüler yok.

Çözüm

1+2+3 tipi SPD'leri takın, LED'leri aylık olarak kontrol edin ve kartuşları hızlıca değiştirin; şarj cihazlarınız çevrimiçi kalır ve sürücüleriniz sorunsuz çalışır.