Wie trägt die Fehlerstromerkennung dazu bei, die Wettbewerbsfähigkeit von Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu verbessern?

In den letzten Jahren hat der Bereich der mit neuen Energien angetriebenen Fahrzeuge zugenommen. Laut Statista Market Insights wird der Umsatz auf dem Markt für Elektrofahrzeuge im Jahr 561.300 voraussichtlich 2023 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 10,07 % (CAGR 2023–2028). Das schnelle Wachstum der neuen Energiefahrzeugindustrie hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EV) geführt. Da die Hersteller bestrebt sind, ihre Wettbewerbsfähigkeit in diesem aufstrebenden Markt zu verbessern, ist eine Innovation entstanden: Fehlerstromdetektoren vom Typ A + 6 mA.

Wie entsteht beim Laden eines Elektrofahrzeugs ein Fehlerstrom?

Beim Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs spielt das On-Board-Charging-System (OBC) eine entscheidende Rolle, indem es Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom umwandelt, um die Batterie des Fahrzeugs aufzuladen. Es besteht jedoch die potenzielle Gefahr eines Kriechstroms oder Erdschlusses, der schwerwiegende Folgen wie Stromschlag, elektrische Brände oder Schäden an Fahrzeugkomponenten haben kann. Daher ist es zwingend erforderlich, diese Fehlerströme zu erkennen und vor ihnen zu schützen.

Das folgende Diagramm zeigt eine typische elektrische Konfiguration eines On-Board-Ladesystems (OBC), bestehend aus einem Eingangs-EMI-Filter, einem AC/DC-Gleichrichter, einer PFC-Schaltung, einem DC/DC-Wandler und einem Ausgangs-EMI-Filter. Im Laufe der Zeit kann es aufgrund der Vibrationen und Alterungseffekte, die mit der Verwendung von Elektrofahrzeugen einhergehen, zu einem Ausfall der OBC-Isolierung kommen.

Abbildung 1. Schema des On-Board-Ladesystems (OBC)

Abhängig vom Ort des Fehlers werden im Ladesystem von Elektrofahrzeugen unterschiedliche Arten von Fehlerströmen erzeugt:

① Ein Erdschluss am Netz-AC-Eingang würde zu einem sinusförmigen AC-Fehlerstrom bei der Netzfrequenz führen.

② Ein Erdschluss im AC/DC-Gleichrichterteil des OBC führt zu einem pulsierenden Gleichfehlerstrom.

③ Ein Erdshunt in der DC/DC-Umwandlungsstufe des OBC erzeugt einen gleichmäßigen Gleichfehlerstrom.

Daher ist es wichtig, sinusförmige AC-Fehlerströme, pulsierende DC-Fehlerströme und gleichmäßige DC-Fehlerströme im gesamten Ladesystem für Elektrofahrzeuge erkennen zu können, um elektrische Anlagen zu schützen und das Risiko eines Stromschlags für den menschlichen Körper zu verhindern. Mit den Fortschritten in der Batterieladetechnologie haben relevante IEC-Normen spezifische Anforderungen an Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) festgelegt, um einen angemessenen Schutz beim Laden von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten.

Welche Art von Fehlerstromschutzschalter (RCD) sollte zum Schutz verwendet werden?

Die Auswahl des geeigneten Fehlerstrom-Schutzschalters (RCD) hängt von den spezifischen Anforderungen ab. Ein RCD dient dazu, Erdschlussströme zu erkennen und im Falle eines Erdschlussstroms die Stromversorgung zu unterbrechen. Seine Hauptfunktion besteht darin, Stromkreise und den menschlichen Körper vor Stromschlägen und Feuer zu schützen.

Es gibt verschiedene Arten von RCDs, die jeweils unterschiedliche Arten von Fehlerströmen erkennen können. Gemäß der internationalen Norm IEC 60755 sind für Wechselstromanwendungen vier Arten von RCDs definiert: Typ AC, Typ A, Typ F und Typ B.

Tabelle 1. Arten von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) und Arten von Fehlerströmen, die sie erkennen können

RCDs vom Typ AC sind nur für die Erkennung sinusförmiger Wechselfehlerströme konzipiert, wodurch ihre Verwendung auf Basisgeräte beschränkt ist, die keine gleichmäßigen Gleichfehlerströme erzeugen. Diese RCDs werden üblicherweise für allgemeine Anwendungen wie Haushaltsgeräte, Glühlampen und Warmwasserbereiter verwendet.

RCDs des Typs A sind in der Lage, die gleichen sinusförmigen Fehlerströme zu erkennen, die auch RCDs des Typs AC erfassen. Sie können aber auch pulsierende Gleichstromdifferenzen sowie pulsierende Gleichstromdifferenzen überlagert mit gleichmäßigen Gleichstromdifferenzen bis zu 6 mA erkennen und eignen sich daher für den Einsatz in Wohn- und Gewerbegebäuden wie Induktionsherden, Mikrowellenherden, Geschirrspülern und Computern im gesamten Gebäudebereich .

RCDs vom Typ F werden in Fällen verwendet, in denen die Anwendung einen zusammengesetzten Fehlerstrom erzeugen kann. Sie können gleichmäßige Fehlergleichströme von bis zu 10 mA unterstützen, die dem Fehlerstrom überlagert sind. Darüber hinaus ist ein RCD vom Typ F auch in der Lage, alle von einem RCD vom Typ A erkannten Fehlerströme zu erkennen. Diese Geräte werden häufig zum Schutz in Anwendungen wie einphasigen Wärmepumpen, Klimaanlagen mit variabler Frequenz, Schwimmbadpumpen oder Waschmaschinen verwendet .

Die internationale Norm IEC 61581-1 bietet zwei Alternativen zum Schutz vor gleichmäßigen Fehlerströmen in Ladestationen: Ein RCD vom Typ B oder ein RCD vom Typ A + DC 6mA kann zusammen mit einem geeigneten Gerät verwendet werden, das bei Überschreitung des Ableitstroms die Stromversorgung unterbricht 6mA.

Anforderungen an Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in Ladegeräten für Elektrofahrzeuge

Für AC- und DC-Ladestationen stellen unterschiedliche Lademodi für Elektrofahrzeuge unterschiedliche spezifische Anforderungen an Fehlerstromschutzschalter (RCDs) dar. Nachfolgend sind die spezifischen Anforderungen gemäß Industriestandards für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge aufgeführt:

Tabelle 2. Anforderungen an Fehlerstromschutzschalter für verschiedene Lademodi von Elektrofahrzeugen

Für Lademodi 2 (IC-CPD) legt IEC 62752 fest, dass kabelinterne Steuer- und Schutzgeräte (IC-CPD) die Aktivierung von restlichem sinusförmigem Wechselstrom, restlichem pulsierendem Gleichstrom und gleichmäßigem Rest-Gleichstrom von mehr als 6 mA sicherstellen müssen, entweder plötzlich angelegt oder ansteigend langsam. In ähnlicher Weise definiert die IEC 3 für den Lademodus 62955 (RDC-DD), dass Restgleichstromerkennungsgeräte (RDC-DD) dazu ausgelegt sind, die Versorgung des Elektrofahrzeugs zu unterdrücken oder eine Unterdrückung einzuleiten, wenn ein gleichmäßiger Restgleichstrom gleich oder größer ist 6mA wird erkannt. Plug-in-DC-Ladestationen für Mode-4-Elektrofahrzeuge müssen mit RCDs vom Typ A kompatibel sein, mit einem RCD ausgestattet sein und darüber hinaus möglicherweise auch über einen Überstromschutz verfügen.

In der Regel sind RCDs vom Typ B teurer, daher entscheiden sich viele Hersteller von Ladestationen für Elektrofahrzeuge für die Verwendung einer RCD-Lösung vom Typ A + DC 6 mA, um die Anforderungen der Norm zu erfüllen.

Warum sollten Sie sich für das Fehlerstromerkennungsmodul Typ A + DC 6Ma des Herstellers Mornsun entscheiden (OLFER Electronics: autorisierter Händler)

Als führender und innovativer Hersteller von Stromversorgungen widmet sich Mornsun (vertrieben in Spanien und Portugal durch OLFER Electronics) der Bereitstellung umfassender Stromversorgungslösungen für verschiedene Branchen, einschließlich 6-mA-Fehlerstromerkennungsmodulen vom Typ A+DC der TLB6-A1-Serie für Laden von Elektrofahrzeugen. Diese Lösung lässt sich flexibel an unterschiedliche Anwendungsszenarien anpassen, wodurch die Systemstabilität und -sicherheit verbessert und die Kosten gesenkt werden. Lassen Sie uns nun die Vorteile und Highlights der Mornsun TLB6-A1-Serie erkunden.

Breites Anwendungsspektrum

Die TLB6-A1-Serie bietet eine kompakte Größe und mehrere Gehäusedesigns und erfüllt unterschiedliche Platinendesign- und Installationsanforderungen sowohl für einphasige als auch für dreiphasige Eingänge. Diese Flexibilität ermöglicht die Anpassung an verschiedene Anwendungsszenarien und bietet umfassenden Schutz.

Hohe Leistung

Die 6-mA-Fehlerstromerkennungslösung vom Typ A+DC für das Laden von Elektrofahrzeugen bietet vollständigen und wirksamen Schutz gegen verschiedene Arten von Leckströmen und übertrifft herkömmliche Lösungen vom Typ A und Typ AC. Im Vergleich zu anderen Modulen zeichnet sich das RCD-Modul der TLB6-A1-Serie durch seinen integrierten Schaltkreis (IC) mit eigenen geistigen Eigentumsrechten aus, der folgende Vorteile bietet:

• Vollständige Schutzfunktionen einschließlich Überspannungsschutz, Stiefelschutz und magnetischer Sättigungsschutz.
• Hervorragende Leistung bei Auslöseschwelle, zeitliche Stabilität und minimale Unterschiede zwischen den Chargen.
• Innovativer Dual-Schwellwert-Erkennungsalgorithmus und Stromwellenformerkennung für eine genaue und schnelle Erkennung von Fehlerströmen.
• Der EMV-Schutz soll verhindern, dass das System nicht reagiert, wenn ein Leckfehler auftritt, oder dass es unzulässig aktiviert wird, wenn kein Fehler auftritt.
• Kalibrierungsfunktion zur Eliminierung des Einflusses kleiner Leckströme, die durch Umweltfaktoren oder Systemparasiten erzeugt werden, auf die tatsächlichen Leckströme.

Hohe Sicherheit

Das 6-mA-DC-Fehlerstromerkennungsmodul der Serie TLB6-A1 vom Typ A+ von Mornsun erfüllt die Normen IEC61851, IEC 62752 und IEC 62955 und ermöglicht die einfache Erkennung von Gleichstrom, Wechselstrom und verschiedenen pulsierenden Fehlerströmen mit schneller Reaktionsgeschwindigkeit und ausgezeichneter Präzision.

Mit ihrer autonomen magnetischen Wiederherstellungstechnologie verfügt die TLB6-A1-Serie über eine Überstromkapazität von bis zu 3.000 A. Dank seiner hohen Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen und seiner umfassenden Schutzfunktion arbeitet es stabil in rauen Umgebungen. Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften und des großen Temperaturbereichs (-40℃ bis +85℃) werden diese Module häufig zur Stromerkennung in Bereichen wie dem Laden von Elektrofahrzeugen, Niederspannungsgeräten, Photovoltaikanlagen usw. eingesetzt.

Rentabilität

Mit der Eigenproduktion von Schlüsselkomponenten, einem starken Forschungs- und Entwicklungsteam, einer stabilen Lieferkette, ausreichender Produktionskapazität und einem fortschrittlichen Produktionsmanagementsystem gewährleistet Mornsun eine gleichbleibend hohe Zuverlässigkeit in der Serienproduktion und gewährleistet gleichzeitig eine schnelle Lieferung und Kosteneinsparungen für die Kunden.

Fazit

Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Ladestationen für Elektrofahrzeuge stehen Hersteller vor der echten Herausforderung, sich von der Konkurrenz abzuheben. Die optimalen Fehlerstromerkennungsmodule von Mornsun, die in Spanien und Portugal von Electronica OLFER vertrieben werden, können Ihnen jedoch dabei helfen, die Anforderungen an Stromerkennungsgrenzen zu überwinden und die Wettbewerbsfähigkeit Ihres Ladesystems für Elektrofahrzeuge zu verbessern. Sie bieten vollständigen Schutz und reduzieren gleichzeitig die Design- und Wartungskosten. Wenn Sie für Ihre Projekte eine spezifische RCD-Lösung benötigen, ist Mornsun zweifellos eine ausgezeichnete Wahl. Zur Funktionsüberprüfung bieten wir auch Testgeräte oder einfache Testboards an. Darüber hinaus bieten wir weitere intelligente Steuermodule wie leistungsstarke und kleine Stromwandler, Schützsteuermodule und Gleichstromschütze an, um verschiedene Anforderungen an die Stromerfassung zu erfüllen.

Sind Sie bereit, ein Fehlerstromerkennungsmodul auszuwählen, das zu Ihren Anwendungen und Ihren Geschäftszielen passt? Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, www.olfer.com, wir garantieren Ihnen, dass wir die optimale Lösung haben, die an Ihre Bedürfnisse angepasst ist!