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Sensor zur Leckstromerkennung

Für eine sichere und zuverlässige Ladeinfrastruktur

10. Juni 2021, 15:03 Uhr | Kathrin Veigel

Den Leckstromsensor CDSR hat LEM sehr robust ausgelegt, sodass er sich sich für den Betrieb in allen EV-Ladestationen eignet.

LEM hat einen neuen Leckstromsensor im Portfolio, der auf der Open-Loop-Fluxgate-Technik basiert. Der Sensor soll Herstellern dabei helfen. das Elektronikdesign ihrer Ladestationen zu optimieren.

Um den massiven Einsatz von Elektrofahrzeugen zu unterstützen, der durch ehrgeizige Maßnahmen der Politik zum Ausstieg aus dem Verkauf von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor vorangetrieben wird, sollte die derzeitige Ladeinfrastruktur um das 13-fache gesteigert werden. Aufgrund dieser hohen erwarteten Nachfrage müssen Hersteller von EV-Ladestationen Lösungen entwickeln, die wettbewerbsfähig, erschwinglich und in der Lage sind, in hohen Stückzahlen gefertigt zu werden.

Sie müssen dabei nicht nur für Endverbraucher einfach zu installieren sein, sondern auch viele Standards erfüllen – sowohl für die Sicherheit als auch für die Robustheit. Seit 2016 verlangen die IEC-Normen (IEC 62955 und IEC 62752), dass DC-Leckströme von 6 mA erkannt werden müssen. Damit wird vermieden, dass die Fehlerstromschutzschalter (RCD; Residual Current Device Typ A) der Hausinstallation unwirksam werden. Dieses als »Blendeffekt« bezeichnete Phänomen tritt auf, wenn ein EV einen Isolationsfehler aufweist.

Die EV-Architektur umfasst einen Akku, der mit Gleichstrom (DC) betrieben wird und einen Leckstrom erzeugen kann, der den FI-Schutzschalter der Hausinstallation deaktivieren kann. Um dies zu verhindern und den Einbau eines FI-Schutzschalter vom Typ B in den Verteilerkasten von EV-Besitzern zu vermeiden, enthalten EV-Ladegeräte einen Sensor, der DC-Leckströme erkennt. Dies ist die Aufgabe des neuen Leckstromsensors CDSR von LEM.

Spezifikationen des Sensors CDSR im Detail

Der CDSR wurde entwickelt, um die Marktnachfrage nach privaten und gewerblichen Ladegeräten/-stationen zu erfüllen. Er ist als Version für einphasige Architekturen sowie auch für dreiphasige Systeme erhältlich. Mit einem maximalen Strom pro Phase von 32 A_eff lässt sich der CDSR in AC-Ladestationen von 3,7 bis 22 kW integrieren.

Der Sensor verfügt neben einem Analogausgang auch über ein Serial Peripheral Interface (SPI), das eine einfache Anbindung der Hardware ermöglicht. Betrieben wird er mit +3,3 VDC, zudem weist er eine typ. Stromaufnahme von nur 50 mA bei einer Messung von maximal 150 mA Primär-Fehlerstrom auf.

Das ratiometrische Verhalten des CDSR stellt sicher, dass er Schwankungen der Spannungsversorgung ausgleicht und ein stabiles Ausgangssignal gewährleistet. Er arbeitet im Betriebstemperaturbereich von -40 bis 85 °C, hält Beschleunigungskräften bis zu 10 G Stand und behält dabei seine Leistungsfähigkeit. Durch seine langen Luft- und Kriechstrecken (13,2 mm) ist die Isolation zwischen Primär- und Messkreis sehr hoch.

Der CDSR liefert ein Ausgangssignal mit einer Reaktionszeit unter 200 µs. Zusammen mit einer unabhängigen Testwicklung können die Hersteller von Ladestationen die Funktionsfähigkeit des Sensors in Echtzeit testen, um maximale Sicherheit zu gewährleisten.