Túlfeszültség-védelem elektromos autó töltőkhöz?
Még mindig emlékszem egy német ügyfél hívására – egyetlen áramütés tönkretette 12 elektromos autó töltőjét, és a javítási számla jobban fájt, mint az első autóbalesetem.
Igen, túlfeszültség-védelem létfontosságú az elektromos jármű töltők számára, mivel egyetlen villámcsapás is tönkreteheti a tápegységeket, a kommunikációs kártyákat és az egyenáramú csatlakozókat, amelyek cseréje több ezer dollárba kerülne. Hetente szállítok IEC-tesztelt SPD-ket a töltőgyártóknak.
Ha tudja, hol lépnek be a túlfeszültségek, és melyik SPD illik a megfelelő pozícióba, csökkentheti az állásidőt, és elégedetté teheti a sofőröket.
Szükséges-e túlfeszültség-védelem az elektromos autó töltőkhöz?
Spanyolországban jártam egy olyan helyszínen, ahol egyetlen hiba 16 töltő leállását és két napnyi kiesett eladást okozott – a sofőrök még mindig megosztanak rossz véleményeket az interneten.
Túlfeszültség-védelemre van szükség az elektromos jármű töltőkhöz, mivel egy gyors 6 kV-os tüske tönkreteszi a teljesítménymodulokat, az egyenáramú kontaktorokat és a kommunikációs kártyákat, amelyek drágák és lassan cserélhetők. Én minden új töltőre SPD-ket szerelek fel.
Ahol a Túlfeszültség kerül egy elektromos autó töltőbe
Egy töltő úgy néz ki, mint egy nagy fémdoboz, de négy ajtó van a túlfeszültségek elvezetésére: a váltóáramú tápegység, az egyenáramú kimeneti kábel, a háttérrendszerhez vezető adatvezeték és a 4G antennája. Egy villám 2 km-ről is eltalálhatja a hálózatot, és még mindig 4 kV-ot juttathat a váltóáramú csatlakozókba. Egy gumikerekeken guruló meghajtó sztatikus elektromosságot tud magával rántani az egyenáramú csatlakozóba. Láttam már 2 kV-ot az egyenáramú buszon, pusztán egy autó szikrájából. Ha a töltő egy nagy motorral osztozik a betápláláson, a motorleállító visszanyomja az energiát ugyanabba a vezetékbe. Minden útvonalnak saját védelme kell.
Mi hal meg először a töltőben?
A leggyengébb rész a 12 V-os egyenáramú táp, amely a kontaktortekercset táplálja. Ez 40 V-nál lemerül. Ezután következik a CAN adó-vevő, amely az autóval kommunikál; ez 30 V-nál lemerül. Az IGBT tápegység névleges feszültsége 1,2 kV, de 1,6 kV-nál elromlik. Egy milánói meghibásodás mindhármat leállította 8 póluson. A számla 28 400 euró volt, plusz két nap kiesett értékesítés. Egy 90 eurós túlfeszültség-levezető minden betáplálásnál megmenthette volna a helyzetet.
Egy ütés költsége egy SPD-vel szemben
| Töltő alkatrész | Csereköltség | Munkaórák | Elveszett eladások/nap | Teljes találat |
| 12 V-os tápellátás | 180 euró | 1 | 400 euró | 580 euró |
| CAN-kártya | 220 euró | 2 | 400 euró | 620 euró |
| Tápegység modul | 1800 euró | 4 | 400 euró | 2200 euró |
| Teljes töltő | 8000 euró | 8 | 800 euró | 8800 euró |
| 40 kA túlfeszültség-védelem | 90 euró | 0,5 | 0 euró | 90 euró |
A táblázat azt mutatja, hogy egyetlen meghibásodott alkatrész több mint tíz túlfeszültség-védelmi eszközbe kerül.
Rejtett kockázat: Garancia érvénytelen
A legtöbb töltőgyártó érvényteleníti a garanciát, ha a telephelyen 10 méteren belül nincs levezető áramkör (SPD). A záradék a kézikönyv 14. oldalán található, ezért sok vásárló nem veszi észre. Amikor a modul kiég, a gyártó kér egy fotót a panelről. SPD hiánya azt jelenti, hogy nincs ingyenes csere. Én elküldöm a vevőknek a záradék másolatát és egy linket a DIN sínre szerelt egységünkhöz. Ők hozzáadják az alkatrészt, és fenntartják a garanciát.
Webhely üzemideje és a sofőrök bizalma
Az elektromos autósok olyan alkalmazásokat használnak, amelyek élő állapotot mutatnak. Ha a töltő két napig nem elérhető, az alkalmazás a lista aljára helyezi a töltőállomást. A gyalogosforgalom 30%-kal csökken. Egyetlen rossz töltés akár az egész töltőállomás megtérülését is kiürítheti. Egy kis SPD (áramkörnyezeti töltő) folyamatosan online tartja a töltőt, és a márkát a sofőrök fejében tartja.
Beépített túlfeszültség-védelemmel rendelkeznek az elektromos autók töltői?
Tavaly tíz márkájú töltőt nyitottam ki – a felükön nem volt más, mint egy biztosíték és egy mosoly.
A legtöbb elektromos autó töltő alapvető biztosítékokkal és TVS diódákkal van felszerelve, amelyek csak kis feszültségtüskéket kezelnek. Valódi villámáramhoz külső SPD-re van szükség a betápláláshoz. Én minden telepítéskor felszerelem ezeket.
Amit a gyár valójában beletesz
A váltóáramú oldalon általában egy 20 A-es üvegbiztosíték és egy érme méretű 275 V-os fém-oxid varisztor található. Ez a MOV egyszer 1,5 kA-t is elbír, aztán lemerül. Az egyenáramú oldalon nincs semmi, mert a gyártó az autó önvédelmére bízza magát. A kommunikációs panelen lehet egy apró TVS dióda, amely 200 W-ot tud leadni. Egy közvetlen 40 kA-es gyújtás ennek a százszorosát adja le. A beépített alkatrészek úgy működnek, mint a biztonsági öv repülőgép-szerencsétlenségben – segítenek, de nem mentik meg a helyzetet.
Beépített és szükséges elemek táblázata
| Útvonal | Gyári alkatrész | Túlfeszültség-besorolás | Valódi fenyegetés | Eredmény |
| ÉS LN | 20 mm-es MOV | 1,5 kA | 40 kA | Halott |
| DC + - | Egyik sem | 0 | 10 kA | Halott |
| Kommunikációs CAN | TVS 200 W | 200 W | 500 W | Halott |
| AC SPD-vel | 40kA MOV | 40 kA | 40 kA | Élő |
Miért tartják könnyűnek a gyártók?
A költség és a hely szab határt. Egy levezető áramkör (SPD) 90 euróval és 72 mm-rel növeli a DIN sín magasságát. Árharcban ez elég ahhoz, hogy elveszítsék a licitet. A gyártók a helyszíni villanyszerelőre bízzák a többi hozzáadását. A kézikönyvben még egy üres levezető áramköri rajz is látható. Azt mondom a vásárlóknak: a töltő a termék fele; a helyszíni levezető áramkör a másik fele.
A tanúsítvány továbbra is külső SPD-t kér
A töltőn lehet CE vagy UL minősítés, de a tanúsítványt tiszta laboratóriumban, 2 kV-os kombinált hullámokkal készítik. Az igazi villám 6 kV-os és 40 kA-es. A tesztintézet tudja ezt, ezért a jelentésbe beírják, hogy "külső SPD szükséges". Ezt a sort bemásolom az árajánlatomba, így a vevő kétszer is látja ugyanazt a szöveget. Hozzáadja az alkatrészt, és mindketten jól alszunk.
Mi történik túlfeszültség-védelem nélkül az elektromos autó töltőknél?
Tartok egy fotót egy megolvadt egyenáramú kontaktorról – a sofőröknek el kellett tolniuk az autókat a füstölgő oszloptól.
Túlfeszültség-védelem nélkül egyetlen ütés is tönkreteszi a tápegységeket, a kontaktorokat és a kommunikációs kártyákat. A töltő elsötétül, a meghajtók rossz értékeléseket hagynak, és az eladások is csökkennek, amíg meg nem érkeznek az új alkatrészek. Ezt minden viharos évszakban látom.
Valós eset: Autópálya-helyszín Olaszországban
Húsz oszlop állt egy dombtetőn lévő betáplálón. A villám 3 km-re csapott le a hálózatba. A feszültségcsúcs a felsővezetéket vezette be minden töltőbe. Minden egyenáramú kontaktor összehegedt, és a fő IGBT-k megrepedtek. A helyszín öt napig sötét volt. Az alkatrészek 42 000 euróba kerültek, az elmaradt értékesítés 15 000 euróval növelte a költséget, az üzemeltető pedig büntetést fizetett a közúti hatóságnak. Egy 1800 eurós túlfeszültség-védelmi készülék (SPD) életben tartotta volna a helyszínt.
Tűzveszély a szekrényben
Amikor a töltőben lévő MOV rövidzárlatos lesz, 100 A-t is felvehet, amíg a főkapcsoló ki nem old. A hő megolvasztja a műanyagot és meggyújtja a port. Egy texasi helyszínen egy töltő a földig égett. A tűzoltóság jelentése szerint az ok "túlfeszültség okozta rövidzárlat" volt. A biztosító megtagadta a kifizetést, mert nem volt felszerelve külső túlfeszültség-védelmi eszköz (SPD). Egy 90 eurós alkatrész megmenthetett volna egy 12 000 eurós töltőt és egy 50 000 eurós menedéket.
Naplózott hibák táblázata
| Telek | Töltők | Ütési távolság | Elveszett alkatrészek | Napok lejárta |
| Közúti informatika | 20 | 3 km | 20 db egyenáramú tábla | 5 |
| Mall DE | 6 | 1 kilométer | 6 db váltakozó áramú tápegység | 2 |
| City UK | 4 | 0,5 km | 4 kommunikációs kártya | 1 |
| SPD-vel | Bármilyen | Bármilyen | 0 | 0 |
A sofőrök negatív reakciója és az elmaradt bevétel
Az elektromos járművezetők olyan alkalmazásokat használnak, amelyek élő állapotot mutatnak. Ha a bejegyzésed két napig offline, az alkalmazás a lista aljára repít. A gyalogosforgalom akár 30%-kal is csökkenhet. Egyetlen rossz betörés is eltörölheti az egész webhely megtérülését. Egy kis SPD folyamatosan online tartja a töltőt, és a márkádat a vezető fejében tartja.
Jogi kitettség
Néhány oldalon olyan szállítási szerződések vannak, amelyek 97%-os üzemidőt ígérnek. Ha a túlfeszültségek miatt ez az érték alá csökken a feszültség, büntetést kell fizetni. Egy üzemeltető 8000 eurót fizetett díjként egy sztrájk után. Az SPD költsége kisebb, mint egy hónapnyi büntetés. Ezt a záradékot hozzáadom az ajánlatomhoz, hogy a vevő pénzben is lássa a kockázatot.
Túlfeszültség-védelem elektromos járművek töltéséhez – útmutató: Túlfeszültség-védelmi típusok és alkalmazási forgatókönyvek?
Minden helyszínnek adok egy egyoldalas térképet: 1-es típust az etetőnél, 2-es típust a töltőállványnál, 3-ast a kommunikációs doboznál – egyszerű és hibamentes.
Villámvédelemhez az 1-es típust a főpanelen, indukált túlfeszültségekhez a 2-es típust a töltő alpaneleken, és kisfeszültségű panelekhez a kommunikációs vonalakon a 3-as típust használja. A készleteket címkével szállítom, így a csapat nem tudja összekeverni őket.
Váltóáramú betáplálás: 1+2. típus, 40 kA
A fő elosztótábla közvetlen áramütéseket érzékel. Ugyanebben a házban egy 40 kA-es 8/20 µs-os MOV blokkot használunk egy 25 kA-es 10/350 µs-os impulzuscsővel. Az egység 1,2 kV-os feszültséggel rögzíthető és 36 mm-es DIN sínre illeszkedik. Vizuális jelzőfényt és távirányítós érintkezőt is hozzáadtam. Az érintkezővezetékek a helyszíni SCADA rendszerhez csatlakoznak, így a tulajdonos tudja, mikor fárad el az alkatrész.
Töltő alpanel: 2. típus 20 kA
Minden töltősornak saját megszakítója van. Közvetlenül a megszakító után egy 20 kA-es 2-es típusú megszakítót adunk hozzá. A töltőhöz vezető vezetéknek 10 m-nél rövidebbnek kell lennie. Ha a szakasz hosszabb, akkor egy másik 3-as típusút is adunk a töltőállomáshoz. Az alkatrész dugaszolható, így a szerelő élőben cseréli. Egy franciaországi telephelyen 6 egységet cseréltek ki 15 perc alatt egy ebédszünetben.
DC kimenet: 2-es típus 600 V DC
Az egyenáramú kábel kint fut, és antennaként működik. Egy 600 V-os egyenáramú, 2-es típusú kábelt használunk, amelyet egy polikarbonát dobozba szerelünk az oszlopra. Az alkatrész 1,2 kV-os szorítófeszültséggel rendelkezik, és 20 kA-t képes felvenni. A kontaktor és az autóaljzat között vezeti be a kábelt. A zöld LED rendben van; a piros cserét jelent. 500 darabot tartok raktáron Hamburgban, másnapi szállítással.
Helyszín szerinti komissiózási lista táblázata
| Elhelyezkedés | Fenyegetés | Levegőnyomás-szabályozó típusa | Specifikáció | Hegy |
| Főpanel | Villám | 1+2 típus | 40 kA 8/20 | DIN sín |
| Töltő sor | Indukált | 2. típus | 20 kA 8/20 | DIN sín |
| Egyenáramú kimenet | Statikus | 2. típusú egyenáramú | 20 kA 8/20 | Postaláda |
| Kommunikációs vonal | Alacsony V | 3. típus | 5 kA 8/20 | RJ45 bemenet |
Napelemes töltők
Néhány helyszínen napelemes rendszert szerelnek a tetőre. Ugyanaz a kisülés eltalálhatja a napelemes vezetéket, és átugorhat a töltő egyenáramú buszára. Mi egy 1000 V egyenáramú levezető áramkört használunk a napelemes csatlakozón és egy 600 V egyenáramú levezető áramkört a töltőn. A két alkatrész ugyanazon a földelősínen van, így a feszültség egyenlő marad. Én egy dupla csomagot árulok, egyetlen cikkszámmal, így a vevő nem felejtheti el az egyik oldalt.
Túlfeszültség-védelem elektromosjármű-töltők karbantartásához és kezeléséhez?
Minden oldalnak adok egy ötsoros ellenőrzőlistát: megtekintés, kattintás, csere, naplózás, visszaállítás – kevesebb mint két perc alatt elkészül.
A karbantartás egyszerű: havonta ellenőrizd a LED-eket, cseréld ki a lemerült patronokat, és jegyezd fel a dátumot. Küldök tartalék patronokat és egy naplólapot, így a helyszíni csapat soha nem hív fel egy egyszerű csere miatt.
Vizuális ellenőrzés minden hónapban
A helyszíni technikus végigjárja a sort és számolja a zöld LED-eket. A piros ablak azt jelenti, hogy a MOV lemerült. Beírja a sorozatszámot a naplóba, és a következő szünetben kicseréli a kazettát. Egy brit üzemeltető 200 üzenetet küld; a bejárás 30 percig tart, és havonta 2-3 lemerült egységet fog el. A töltő online marad, és a sofőr soha nem lát hibát.
Távoli jel nagy telephelyekhez
Nagy autópályákon az SPD szárazérintkezőjét a meglévő SCADA-hoz kötjük. A HMI-n egy piros pont jelzi, hogy „SPD halott”. A vezérlőközpont e-mailt küld nekünk, küldünk egy pótalkatrészt, és a szerelő a következő műszakban kicseréli. Az állásidő órákról percekre csökken. 1,50 dollárt számolok fel pluszban a mikrokapcsolóért, és 500 dollárt spórolok a vevőnek az elveszett eladásokon.
MTTR táblázat tervezés szerint
| Tervezés | Csereidő | Eszközök | Élő csere? | Állásidő |
| Bővítmény | 30 másodperc | Egyik sem | Igen | Nulla |
| Keményen vezetékes | 10 perc | Csavarhúzó | Nem | 10 perc |
| Jelzéssel | 30 másodperc | Egyik sem | Igen | Nulla |
| Nincs tartalék | 2 nap | Rendelés + szállítás | Nem | 48 óra |
Tartalék patronok készlete
Felajánlok egy műanyag dobozt, amiben 10 patron található, és a szerelő a foglalatokat is a szervizben tárolja. A dobozon van egy QR-kód; a technikus beolvassa, és mi még aznap kiszállítjuk az utántöltőket. Az egyik telephelyen 6 patront használtak el egy viharos évben, és soha nem vártak teherautóra. A doboz 8 dollárba kerül, és egyetlen 200 dollár értékű szervizhívást takarít meg.
Élettartam és életvége
Minden patron 20 nagy ütést bír ki. Hozzáadunk egy számot az oldalához, hogy a technikus naplózhassa a helyszíni mérőről származó találatokat. Amikor a számláló eléri a 18-at, újat szállítunk. A tervező látja a trendet, és hozzáadja az alkatrészt a következő beszerzési megrendeléshez. Nincs kapkodás, nincs túlóra, nincsenek dühös sofőrök.
Következtetés
Szereljen fel 1+2+3 típusú túlfeszültség-levezetőket, ellenőrizze a LED-eket havonta, és cserélje ki gyorsan a patronokat – a töltői online maradnak, és a sofőrök elégedettek.