ارت در خودروهای برقی

این روزها خودروهای برقی بیش از گذشته مورد استفاده قرار می‌گیرند و به یکی از گزینه‌های اصلی حمل‌ونقل شهری تبدیل شده‌اند. این خودروها به‌جای استفاده از سوخت‌های فسیلی، با انرژی الکتریکی حرکت می‌کنند و در کاهش آلودگی زیست‌ محیطی نقش مؤثری دارند. با وجود این مزایا، چالش‌های ایمنی همچنان یکی از دغدغه‌های اصلی در این خودروها محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین اقدامات برای بهبود ایمنی، سیستم “ارت” یا اتصال به زمین است که نقش مهمی در حفاظت از سرنشینان و تجهیزات الکتریکی خودرو دارد.
سیستم ارت الکترونیکی در خودروهای برقی به‌طور ویژه برای جلوگیری از خطرات برق‌گرفتگی و آسیب به تجهیزات طراحی شده است. از آنجایی که خودروهای برقی دارای ولتاژهای بالا و سیستم‌های الکترونیکی پیچیده هستند، یک سیستم ارت کارآمد برای حفظ ایمنی افراد و قطعات خودرو ضروری است. در این مقاله، به بررسی اهمیت سیستم ارت در خودروهای برقی، عملکرد آن، مزایای استفاده و چالش‌های احتمالی خواهیم پرداخت.

چرا سیستم ارت در خودروهای برقی ضروری است؟

سیستم‌های الکتریکی خودروهای برقی دارای ولتاژهای بالا هستند که در صورت عدم مدیریت صحیح، می‌توانند خطرات جبران‌ناپذیری را برای کاربران ایجاد کنند و حتی به تجهیزات الکتریکی خودرو آسیب برسانند. اگر سیستم برق خودرو یا ایستگاه شارژ دچار نقص شود، ممکن است شوک الکتریکی رخ دهد یا تجهیزات دچار خرابی شوند. همچنین، این مشکلات می‌توانند اثرات زیست‌محیطی مخربی به دنبال داشته باشند.
در خودروهای برقی برخلاف خودروهای بنزینی، از سیستم زمین ایزوله (Isolated Grounding System) استفاده می‌شود. این سیستم مدارهای ولتاژ بالا را از شاسی فلزی خودرو جدا می‌کند تا از ایجاد مسیرهای ناخواسته جریان جلوگیری کند. اما هنگام اتصال خودرو به ایستگاه شارژ، اتصال زمین واقعی برقرار شده و ایمنی افزایش می‌یابد.

عملکرد سیستم ارت در خودروهای برقی

تخلیه جریان‌های نشتی

در خودروهای برقی، اجزایی مانند باتری، اینورتر، موتور و کنترلرها تحت ولتاژ بالا کار می‌کنند. نقص در عایق‌بندی یا خرابی تجهیزات ممکن است جریان نشتی ایجاد کند که می‌تواند به بدنه یا دیگر اجزای خودرو منتقل شود. سیستم ارت این جریان را از طریق سیم‌های ارت با مقاومت کم به نقطه زمین مشترک هدایت کرده و از انتشار آن جلوگیری می‌کند.

مسیر انتقال جریان در سیستم ارت

سیستم ارت در خودروهای برقی دارای یک مسیر مشخص برای انتقال جریان نشتی از تجهیزات مختلف خودرو به یک نقطه تخلیه مشخص است. این مسیر معمولاً شامل سیم‌های مسی با مقاومت پایین است که به یک سیستم گراندینگ مجزا متصل می‌شود. برخلاف خودروهای بنزینی که از شاسی فلزی به‌عنوان مسیر ارت استفاده می‌کنند، در برخی خودروهای برقی این روش به کار نمی‌رود و سیستم ارت به‌صورت مستقل طراحی می‌شود تا ایمنی و کارایی بیشتری داشته باشد.

مدار تشخیص نشت جریان (Leakage Current Detection Circuit – RCD)

بسیاری از خودروهای برقی دارای مدارهای تشخیص نشت جریان (RCD) هستند که در صورت افزایش جریان نشتی از حد مجاز، سیستم را خاموش یا مسیر تخلیه را اصلاح می‌کنند. این قابلیت به جلوگیری از شوک الکتریکی کمک می‌کند.

نقش سیستم ارت در هنگام شارژ خودرو

در شارژ سریع (DC Fast Charging)، خودرو به ارت واقعی متصل می‌شود تا ایمنی افزایش یابد و از بروز مشکلات ناشی از جریان‌های نشتی جلوگیری شود. اما در شارژ AC، سیستم ارت خودرو بیشتر نقش تخلیه نویز و ایمنی داخلی را ایفا می‌کند، زیرا اتصال ارت اصلی توسط ایستگاه شارژ مدیریت می‌شود. این تفاوت در طراحی سیستم ارت، باعث بهبود عملکرد و افزایش ایمنی در شرایط مختلف شارژ خودروهای برقی می‌شود.

پیشنهاد مطالعه: کدام دستگاه ها در حالت خاموش برق مصرف می کنند؟

کاربرد سیستم ارت در خودروهای برقی

• افزایش ایمنی سرنشینان: سیستم ارت با تخلیه بارهای اضافی، از انتقال ولتاژهای خطرناک به قسمت‌های فلزی خودرو جلوگیری کرده و احتمال شوک الکتریکی را کاهش می‌دهد.
• حفاظت از تجهیزات الکترونیکی: قطعاتی مانند باتری، اینورتر، کنترلرها و مدارهای حساس در برابر نوسانات الکتریکی آسیب‌پذیرند. سیستم ارت از آن‌ها در برابر اضافه‌ولتاژ و نوسانات ناگهانی محافظت می‌کند.
• کاهش نویز الکترومغناطیسی (EMI): خودروهای برقی میدان‌های الکترومغناطیسی قوی ایجاد می‌کنند که ممکن است در سیستم‌های ناوبری، مخابراتی و کنترلی خودرو اختلال ایجاد کند. اگرچه سیستم ارت می‌تواند تا حدی به کاهش EMI کمک کند، اما اصلی‌ترین راهکار استفاده از شیلدینگ سیم‌ها و فیلترهای EMI است.
• ایمنی در هنگام شارژ خودرو: اگر ارت در فرآیند شارژ برقرار نباشد، سیستم شارژ متوقف می‌شود تا از ایجاد خطر جلوگیری شود.
• جلوگیری از خوردگی الکتروشیمیایی: جریان‌های سرگردان DC ممکن است موجب خوردگی قطعات فلزی شوند. سیستم ارت و مسیرهای هدایت‌کننده جریان (Bonding Paths) نقش مهمی در کاهش این آسیب دارند.

مشکلات رایج در استفاده از سیستم‌های ارت در خودروهای برقی

شرکت سانا صنعت کنزا و نقش آن در توسعه سیستم ارت خودروهای برقی

شرکت سانا صنعت کنزا به‌عنوان تنها مخترع و تولیدکننده رسمی دستگاه های ارت الکتریکی (EDS) در ایران، نقش مهمی در افزایش ایمنی و بهینه‌سازی عملکرد خودروهای برقی ایفا می‌کند. این شرکت با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته و استانداردهای بین‌المللی، سیستم‌های ارت الکتریکی (EDS) را با دقت بالا و کیفیت تضمین‌شده طراحی و تولید می‌کند. دستگاه‌های ارت الکتریکی سانا صنعت کنزا با نصب سریع و آسان، امپدانس زیر نیم اهم، قیمت به مراتب اقتصادی تر از چاه ارت، قابلیت جابه جایی، با قابلیت تشخیص و تخلیه سریع جریان‌های نشتی، کاهش نویز الکترومغناطیسی (EMI) و حفاظت از تجهیزات الکترونیکی خودرو، ایمنی رانندگان و سرنشینان را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. همچنین، این شرکت با تحقیقات و توسعه مداوم (R&D)، در تلاش است تا با ارائه راهکارهای نوآورانه و مقرون‌به‌صرفه، صنعت خودروهای برقی را در مسیر بهبود ایمنی و کارایی سیستم‌های الکتریکی یاری کند.

کلام آخر

سیستم ارت در خودروهای برقی نقشی کلیدی در ایمنی و عملکرد این خودروها دارد. برخلاف خودروهای احتراق داخلی، در خودروهای برقی از سیستم زمین ایزوله استفاده می‌شود که ایمنی بیشتری فراهم می‌کند.
این سیستم نه‌تنها از شوک الکتریکی جلوگیری کرده، بلکه تجهیزات الکترونیکی را نیز محافظت می‌کند و نویزهای الکترومغناطیسی را کاهش می‌دهد. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود که سیستم‌های ارت در آینده ایمن‌تر و کم‌هزینه‌تر شوند. توجه به سیستم ارت نه‌تنها برای افزایش ایمنی خودروهای برقی، بلکه برای پیشرفت صنعت خودروسازی نیز ضروری است.