Elektrische Sicherheit von (DC-) Schnellladesäulen

[iOnier]

Hallo allerseits,

in der Newsgroup de.etg.fahrzeug.auto läuft gerade ein Thread mit dem Betreff
"Re: E-Fahrzeuge, Ladekabel und Vandalismus"

Es geht dabei unter anderem um die Frage, wie gut Stromtankstellen (speziell DC-Schnellladesäulen) gegen Unfälle, aber auch gegen Beschädigungen durch aktive Sabotage gesichert sind - und da insbesondere die Kabel. Es geht also um so Sachen wie gewaltsames Abreißen, Durchtrennen mit Bolzenschneider, Hineinschneiden mit einem Messer und was man sich da so alles vorstellen kann. Wie ist - wenn überhaupt(?) - sichergestellt, dass es bei solchen Szenarien nicht zu schweren Stromunfällen kommen kann?

Weiß da wer was? Also welche Mechanismen zu einer Not-Schnellabschaltung führen, wie die Kabel aufgebaut sind usw.? Im Netz habe ich da nicht so wirklich viel gefunden.

[Michael_Ohl]

Vor und nach dem Laden ist das Kabel Spannungsfrei. Wer versucht das Kabel während der Ladung durchzuschneiden bekommt genauso den Darwinaward wie jemand der versucht eine Hochspannungsleitung unter Strom durchzutrennen.
Bei Unfällen schaltet das Ding ab wenn die Kommunikation abbricht.

P.S. der Darwinaward wird ausschließlich postum verliehen.


Mfg
Michael

[Yorch]

Wenn die Lader nach der Norm gebaut sind, ist der DC Kreis galvanisch von Erde getrennt und wird gegen Erde Isolationsüberwacht.

Wenn man jetzt langsam mit einem Messer das Kabel anschneidet, wird wohl die Isolationsüberwachung ansprechen, bevor man beide Phasen gleichzeitig trifft.

Wenn man natürlich mit einem gut gegen Erde Isolierten Bolzenschneider das Kabel schnell durchtrennt, könnte es Lichtbögen geben. Gggf hat das Kabel aber auch eine Schirmung, die dann schon die Isolationsüberwachung ausgelöst hat....

Wenn man natürlich das Kabel an der Anhängerkupplung verhakt und wegfährt, dürfte es auch funken...


Aber andereseits, dort kommen ja nur 50 kW Funken raus. Wenn man eine Zapfpistole anzündet, (Vorausgesetzt man bekommt den Sprit mit Luft gemischt) kommen da gerne mal 50 MW raus.

[Priusfahrer]

Jede Ladesäule, Wallbox und Außensteckdose muss einen FI-Schutzschalter haben. Dieser löst sofort aus, wenn mehr als 30mA gegen Erde abfließt. Also wenn man mit einem Messer bis zur ersten Ader durchgedrungen ist, wird dieser ansprechen. Wenn man mit einem Bolzenschneider schnell genug mehrere Adern erwischt, wird es kurz einen Lichtbogen geben, bis der Leitungsschutzschalter auslöst.

Also dass jemand beim mutwilligem Versuch das Kabel zu durchtrennen stirbt ist recht unwahrscheinlich, aber nicht zu 100% ausgeschlossen.

Sollte das Kabel in der Gegend herumliegen und ein vorbeifahrendes Auto verheddert sich darin, dann werden vermutlich die Stecker abreißen und das Kabel an sich in Takt bleiben. Dann funkt es mal kurz, bevor millisekunden Später die Sicherungseinrichtungen ansprechen. Der Autofahrer selbst ist dabei nicht gefährdet, da er sich in der schützenden Fahrgastzelle befindet, die überall das selbe Potential führt. Selbst wenn die Karosse kurzzeitig mit dem spannungsführenden Kabel in Berührung kommen sollte.

Wie ist - wenn überhaupt(?) - sichergestellt, dass es bei solchen Szenarien nicht zu schweren Stromunfällen kommen kann?

Die Säulen arbeiten mit so hohen Strömen, dass der Tod des Kabeldiebes ohne Schmerzen unmittelbar eintritt. Mehr kann man nicht verlangen. Wird das Kabel im ausgeschalteten Zustand abgetrennt, kann keine Ladung mehr gestartet und somit auch niemand verletzt werden.

[DarthCreationist]

Gefährlich für den Menschen ist die anliegende Spannung und nicht der Stromfluss. Momentan laden die Autos noch mit 300V - 400V, das sollte man gut überleben können, bis das RCD auslöst.

Bin aber auch schon gespannt was passiert, wenn die Niederspannungsebene mal verlassen wird...

[Priusfahrer]

Gefährlich für den Menschen ist die anliegende Spannung und nicht der Stromfluss.
Bin aber auch schon gespannt was passiert, wenn die Niederspannungsebene mal verlassen wird...

Na bei einem Lichtbogen ist der Strom jetzt nicht sooooo gaaaanz unbeteiligt am Zerstörungsausmaß.

Ich glaube nicht, dass in absehbarer Zeit die Niederspannungsebene (bis 1000V) verlassen wird. Da gäbe es an die elektrischen Komponenten viel höhere Anforderungen, die das alles unnötig teurer machen.

Um die Ladeleistungen zu erhöhen braucht man nur mit höheren Strömen arbeiten. Da sind die jetzt üblichen 32-64A noch lange nicht das Ende der Fahnenstange.

Denkbar wären zum Beispiel 690V bei 3x125A. Da sind wir schon bei rund 200KW. Bei Gleichstrom könnte man sogar nahe an die 1000V gehen. Und dann bei 2x250A hätten wir schon 500KW. Ein Kabel mit 5x16mm² wäre auch nicht viel unhandlicher als ein normaler Tankschlauch.

[Pivo]

Sicher als Benzintanken ist es alle mal.

Daher die Gegenfrage:
Sind eigentlich Zapfsäulen dagegen gesichert, dass man auf den Sprit auf den Boden kippen kann?
Zumindest indirekt in und dann aus einen Kanister kriegt man das hin, Benzin öffentlich zu verteilen
Und wer schützt einen jetzt vor dem Vandalen, der da ein Streichholz rein wirft?

[smart_ninja]

Bei der Firma Bender gibt es eine sehr gute technische Unterlage zum Download mit allen Informationen zu "Elektrische Sicherheit für die E-Mobilität".

http://www.bender-emobility.com/de.html

[iOnier]

Hi "smart_ninja",
Das PDF von der Fa. Bender liefert ja schon mal eine Menge Informationen. Wesentlich sind demnach vor allem 2 Punkte: galvanische Trennung (also kein Potential gegen "Erde", Berührung nur eines Leiters führt zu keinem Stromfluss) und Isolationsschutz (wahrscheinlich relativ hochohmig, um schon bei kleinen Isolationsfehlern und damit möglichst frühzeitig auslösen zu können). Das schlimmste was tatsächlich passieren könnte wäre demnach, dass ein scharfer Gegenstand schneller als der Isolationsschutz reagieren kann in das Kabel eindringt und die beiden DC-Leiter kurzfristig unter Strom kurzschließt (bis der Isolationsschutz halt reagiert hat und abschaltet). Da würde dann wahrscheinlich etwas Metall verglühen

@Michael_Ohl: dass das Kabel vor und nach dem Laden spannungsfrei ist war mir klar, ist aber natürlich ein wichtiger Sicherheitsaspekt.

@Yorch: der gut gegen Erde isolierte Bolzenschneider kann natürlich einen Problemfall darstellen. Ob das Kabel wirklich eine Schirmung hat? Weiß man (also ich jedenfalls) nicht. Falls nicht: dann könnte es in diesem Fall ordentlich funken.

@Priusfahrer: der "klassische", aus der Hausinstallation bekannte FI-Schutzschalter bringt hier (wegen der galvanischen Trennung) gar nichts. Aber dafür gibt's ja die Isolationsüberwachung Ich stimme mit Dir überein, dass bei einem Abreißunfall vermutlich die Stecker abreißen oder abbrechen würden und durch Ausfall von Daten- und Pilotleitungen die Notabschaltung sehr schnell erfolgen sollte. Darin dürfte noch am wenigsten Risikopotential stecken.

@TeeKay ("Die Säulen arbeiten mit so hohen Strömen, dass der Tod des Kabeldiebes ohne Schmerzen unmittelbar eintritt. Mehr kann man nicht verlangen."): sehr witzig, aber leider falsch.

@DarthCreationist ("Gefährlich für den Menschen ist die anliegende Spannung und nicht der Stromfluss."): Das ist so nicht ganz richtig. Ein Gleichstrom, der von der rechten zur linken Hand durch den Körper (und damit auch den Brustkorb) fließt, könnte auch bei vergleichsweise geringen Strömen, die keine Hitzeschäden anrichten, eine tonische Kontraktion des Herzmuskels zur Folge haben. Dann "steht die Pumpe".

@Pivo ("Sicherer als Benzintanken ist es allemal."): das stimmt natürlich, aber bei neuen und damit im Bewusstsein der Öffentlichkeit unbekannten Risiken ist der Mensch nun mal ängstlicher. Mit bekannten Risiken hat man gelernt umzugehen - oder glaubt es zumindest