VCCU

1. VCCU Nedir ve Amaçları Nelerdir?

VCCU, elektrikli araçların bataryalarının güvenli ve verimli şekilde şarj edilmesini sağlayan bir kontrol ünitesidir. Bu ünitenin temel görevleri:

  • Şarj Akışını Yönetmek: Batarya ile şarj cihazı arasındaki enerji akışını düzenler.
  • Güvenlik Protokollerini Sağlamak: Aşırı akım, gerilim, sıcaklık gibi anormallikleri algılar ve müdahale eder.
  • Şarj Modlarını Optimize Etmek: Farklı şarj hızlarına ve şarj istasyonlarına uyum sağlar.
  • Haberleşme Sağlamak: Şarj istasyonları ve araç kontrol üniteleriyle bilgi alışverişi yapar.

2. VCCU’nun Devre Yapısı ve Gereksinimleri

2.1 Temel Bileşenler
  1. Mikrodenetleyiciler ve İşlemciler:
    • Veri işleme ve şarj yönetimi için kullanılır.
  2. Güç Modülleri:
    • Yüksek gerilimleri kontrol eder ve dönüştürür.
  3. Sensörler:
    • Gerilim, akım, sıcaklık gibi kritik parametreleri izler.
  4. Haberleşme Modülleri:
    • CAN, Ethernet veya Wi-Fi gibi protokollerle veri transferini gerçekleştirir.
2.2 Gereksinimler
  • Yüksek Gerilim Uyumluluğu: Genellikle 400V-800V arasında çalışmalıdır.
  • Hızlı Veri İşleme: Şarj sürecinde gerçek zamanlı analiz yapılmasını gerektirir.
  • Güvenlik Standartları: ISO 15118 ve IEC 61851 gibi standartlarla uyumlu olmalıdır.
  • Sıcaklık Dayanımı: Aşırı sıcaklıklara dayanıklı tasarım gereklidir (-40°C ila 85°C).

3. VCCU Tasarımı İçin Müşteriden Alınması Gereken Bilgiler

  1. Araç Tipi ve Kullanım Senaryosu:
    • Hafif araçlar, otobüsler veya endüstriyel araçlar.
  2. Batarya Spesifikasyonları:
    • Nominal gerilim, kapasite ve kimyasal yapı (örneğin, Lityum-iyon).
  3. Şarj İstasyonu Özellikleri:
    • AC/DC şarj, maksimum akım kapasitesi, protokol uyumluluğu.
  4. Fiziksel ve Mekanik Sınırlamalar:
    • Montaj boyutları ve çevresel dayanıklılık gereklilikleri.

4. Giriş ve Çıkış Portları

4.1 Girişler
  1. Şarj Giriş Verisi:
    • Şarj cihazından gelen gerilim ve akım bilgisi.
  2. Batarya İzleme Sensörleri:
    • Hücre sıcaklığı ve gerilimi hakkında bilgi toplar.
  3. Haberleşme Verileri:
    • Şarj cihazı veya araç kontrol biriminden alınan sinyaller.
4.2 Çıkışlar
  1. Batarya Yönetim Sistemi (BMS):
    • Batarya şarj durumu ve anormallikler hakkında veri gönderir.
  2. Güç Aktarımı Kontrolleri:
    • Şarj akımını açar/kapatır veya sınırlar.
  3. Haberleşme Çıkışları:
    • Şarj cihazına veya diğer sistemlere bilgi sağlar.

 

5. Haberleşme Protokolleri

VCCU, şarj sürecinde aşağıdaki protokolleri kullanabilir:

  1. ISO 15118:
    • Araç ile şarj istasyonu arasında iki yönlü haberleşmeyi sağlar.
  2. CAN Bus:
    • Araç içi haberleşme için güvenilir ve hızlı bir protokol.
  3. Wi-Fi veya BLE:
    • Kablosuz veri transferi gereksinimlerinde kullanılır.

6. Araç Tipine Göre Değişiklikler

  • Otobüs ve Ağır Araçlar:
    • Daha yüksek güç ve akım gereksinimleri.
    • Ek termal yönetim çözümleri.
  • Binek Araçlar:
    • Kompakt ve düşük maliyetli tasarımlar.
    • Düşük akım taşıma kapasiteleri.
  • Hibrit Araçlar:
    • Hem içten yanmalı motor hem de elektrik sistemi ile uyumlu olmalıdır.

7. Tasarım Şeması ve Teknik Detaylar

  1. Güç Yönetimi Modülü:
    • Yüksek gerilimleri yönetir.
  2. Sensör İzleme Sistemi:
    • Anlık verileri toplayarak mikrodenetleyicilere iletir.
  3. Haberleşme Birimi:
    • Şarj istasyonları ve araç kontrol birimleri ile iletişim kurar.

8. Hesaplamalar ve Uygulanan Yasalar

8.1 Formüller
  1. Ohm Yasası (V = I * R):
    • Gerilim, akım ve direnç arasındaki ilişkiyi hesaplamak için.
  2. Enerji Verimliliği Hesaplamaları:
    • Verimlilik (%) = (Çıkış Gücü / Giriş Gücü) * 100
  3. Termal Yönetim:
    • Joule Yasası (Q = I²R) ile ısınma analizi.
8.2 STANDARTLAR
  1. ISO 26262:
    • Fonksiyonel güvenlik standartları.
  2. IEC 61851:
    • Elektrikli araç şarj sistemleri için gereksinimler.
  3. ISO 15118:
    • İleri düzey şarj haberleşme standartları.