Onboard-Charger als DC-Fehlerquelle (I_Fehler > 6 mA)

[EFZ_Fan]

Hallo miteinander,

ich schreibe gerade meine Bachelorarbeit zum Thema Laden von Elektroautos im Mode 2. Dabei bin ich während meinen Recherchen über einige Sachen gestoßen, die ich nicht ganz nachvollziehen kann. Es wäre super, wenn ihr mir dabei helfen könnt.

Ich habe oft gelesen, dass die Onboard-Charger im Elektrofahrzeug trotz galvanischer Trennung eine Problematik mit DC-Fehlerströmen > 6 mA haben und in dem Thema dieses Forums gelöst:Allstromsensitive Fehlerstromschutzschalter Typ B ? (http://www.goingelectric.de/forum/ladee ... omsensitiv) neue Erkenntnisse bezüglich Absicherung durch FI-Typ B oder einer anderen geeigneten Maßnahme gewinnen können. Soweit, so gut.
Mich interessiert nun aber warum DC-Fehlerströme trotz galvanischer Trennung im Ladegerät entstehen und zurück über eine normal abgesicherte Haussteckdose in das Hausstromnetz fließen und einen FI-Schutzschalter Typ A erblinden lassen.
Ich habe gelernt, dass DC-Fehlerströme bei Isolationsfehlern auftreten. Müsste dann nicht automatisch die Isolationsüberwachung im Auto anschlagen?
Als mögliche Fehlerursache wurden mir von meinem Prof die verbauten Y-Kondensatoren genannt, die auf der Primär- und Sekundärseite des Trenntrafos (DC-Seite) sowie vor dem Gleichrichter (AC-Seite) als EMV-Filter verbaut werden und somit über die Fahrzeugmasse eine elektrische Kopplung zwischen AC- und DC-Seite aufweisen sollen. Dabei sollen Y-Kondensatoren doch als galvanisch getrennt gelten. Ist das so?

Ich würde mich über viele Kommentare freuen, die mir bei meinem Problem weiter helfen.

Grüße

[eDEVIL]

Das bezog sich größtenteil auf ZOE, wo es ja keine galv. trennung gibt.

[EFZ_Fan]

Ja genau, das habe ich auch schon herausgefunden, dass beim ZOE ohne Onboard-Charger (OBC) geladen wird.
Aber dies war auch nicht direkt mein Anliegen.
Mich interessiert hauptsächlich, warum Onboard-Charger trotz galvanischer Trennung DC-Fehlerströme > 6 mA erzeugen.
Deshalb bin ich auf der Suche was im OBC ebendiesen Fehlerstrom hervorruft.

Und der Verweis auf den Link war nur als Stütze gedacht, wo die Problematik des FI-Erblindens erläutert wurde.

[DeJay58]

Aufgrund welcher Quellen kommst Du zu der Annahme dass die Fehlerströme bei anderen Autos außer dem Zoe entstehen?

[EFZ_Fan]

Ich habe keine Quellen, die explizit sagen kann, dass DC-Fehlerströme beim OBC entstehen. Aber wenn man z.B. die Aussage unter den Merkmalen der BRUSA Geräte NLG513 und NLG664 vergleicht (http://www.brusa.eu/produkte/energie/la ... 400-v.html): ,, Galva-nische Trennung zwischen Netz und HV-Batterie[…]‘‘ (NLG513) und ,, Vollständige galvanische Trennung zwischen Netz und HV-Batterie‘‘ (NLG664) macht mich dieses Wort vollständig beim NLG664 stutzig.

Des Weiteren besagt die Norm DIN VDE 0100-722 (Errichten von Niederspannungsanlagen- Anforderungen für Betriebsstätten, Räumen und Anlagen besonderer Art- Stromversorgung von Elektrofahrzeugen) im Abschnitt 722.531.3.101, dass bei möglichen Gleichfehlerströmen > 6 mA geeignete Maßnahmen z.B durch Schutz eines FI-Schutzschalters Typ B getroffen werden müssen. Unter geeignete Maßnahmen fallen auch Allstromsensitive Differenzstrom-Überwachungsmodule wie von der Firma BENDER das RCMB103 (http://www.bender-emobility.com/de/ac-ladung.html), die in Kombination mit einem FI Typ A verbaut werden dürfen. Zu dieser Aussage habe ich auch eine Quelle, die ich auf die schnelle gerade nicht gefunden habe.

Und zudem denke ich, dass eine Firma nicht einfach Sensoren zur DC-Fehlerstromerkennung beim AC-Laden entwickelt, ohne einen potentiellen Markt dafür zu haben.

[bm3]

Ist ein schwieriges Thema und ich habe auch nicht die Erfahrung dazu die man wohl nur hat wenn man beruflich entsprechende Messungen und Tests machen muss.
Grundsätzlich ist die Entstehung von DC-Fehlerströmen aber nur aus zwei Gründen vorstellbar. Entweder keine galvanische Trennung vorhanden oder fehlerhafte galvanische Trennung, also galvanische Trennung mit zu niedriger Isolation behaftet,oder es erfolgt igendwo zur Netzseite hin trotz galvanischer Trennung noch eine Art von Gleichrichtung der Wechsel-Fehlerströme durch einen Halbleiter oder ähnlich.
Entstörkondensatoren / Netzfilter erzeugen in der Theorie jedenfalls nur Wechsel-Fehlerströme, gleichwohl ist jedes galvanisch trennende Bauelement wie beispielsweise Kondensatoren oder Transformatoren aber mit einem Isolationswiderstand behaftet der auch manchmal recht niedrig ausfallen kann.
Alle Fehlerstrom-Schutzmechanismen sind ja eigentlich auch dazu gedacht nur im Fehlerfall und nicht schon im normalen Betriebsfall auszulösen. Fehlerfall wäre beispielsweise ein Isolationsfehler irgendwo.

Viele Grüße:

Klaus

[EFZ_Fan]

Ich finde dieses Thema nicht nur schwierig sondern auch spannend.

Grundsätzlich ist die Entstehung von DC-Fehlerströmen aber nur aus zwei Gründen vorstellbar. Entweder keine galvanische Trennung vorhanden oder fehlerhafte galvanische Trennung, also galvanische Trennung mit zu niedriger Isolation behaftet,oder es erfolgt igendwo trotz galvanischer Trennung noch eine Art von Gleichrichtung der Wechsel-Fehlerstöme durch einen Halbleiter oder ähnlich.

Ich betrachte jetzt mal den Fall mit fehlerhafter galvanischer Trennung. Ich vermute dort liegt das Problem der Ladegeräte, welches die Hersteller nicht so gut in den Griff bekommen.

Entstörkondensatoren / Netzfilter erzeugen in der Theorie jedenfalls nur Wechsel-Fehlerströme, gleichwohl ist jedes galvanisch trennende Bauelement wie beispilsweise Kondensatoren aber mit einem Isolationswiderstand behaftet der auch manchmal recht niedrig ausfallen kann.

Ok, in der Theorie ist sehr viel möglich und wie du richtig sagst, können Isolationswiderstände auch mal niedriger ausfallen und wenn man nun auch noch Umgebungseinflüsse betrachtet sind noch mehr Fehlerquellen möglich.

[EFZ_Fan]

Hier ein Nachtrag zu:

Unter geeignete Maßnahmen fallen auch Allstromsensitive Differenzstrom-Überwachungsmodule [...] die in Kombination mit einem FI Typ A verbaut werden dürfen. Zu dieser Aussage habe ich auch eine Quelle, die ich auf die schnelle gerade nicht gefunden habe.

Und zudem denke ich, dass eine Firma nicht einfach Sensoren zur DC-Fehlerstromerkennung beim AC-Laden entwickelt, ohne einen potentiellen Markt dafür zu haben.

http://www.elektronikpraxis.vogel.de/se ... es/488898/

In diesem Artikel wird auf die Verwendung von FI-Schutzschaltern mit Differenzstromsensoren eingegangen.

Ich betrachte jetzt mal den Fall mit fehlerhafter galvanischer Trennung. Ich vermute dort liegt das Problem der Ladegeräte, welches die Hersteller nicht so gut in den Griff bekommen.

Welches Problem meinst du? Mir ist kein einziger Fall bekannt, in dem ein ladendes Elektroauto (außer Zoe) einen FI Typ A(EV) zur Auslösung brachte. Also ist das sehr gut im Griff, sonst würde der FI ja ständig auslösen. Er soll einen Fehlerfall absichern, der aber noch nie vorkam, weil die Hersteller die galvanische Trennung sehr gut im Griff haben.

[EFZ_Fan]

Hallo TeeKay,

Welches Problem meinst du? Mir ist kein einziger Fall bekannt, in dem ein ladendes Elektroauto (außer Zoe) einen FI Typ A(EV) zur Auslösung brachte.

ich habe oben schon mal versucht die Fehlerquelle zu umschreiben:

Als mögliche Fehlerursache wurden mir von meinem Prof die verbauten Y-Kondensatoren genannt, die auf der Primär- und Sekundärseite des Trenntrafos (DC-Seite) sowie vor dem Gleichrichter (AC-Seite) als EMV-Filter verbaut werden und somit über die Fahrzeugmasse eine elektrische Kopplung zwischen AC- und DC-Seite aufweisen sollen.

Also ist das sehr gut im Griff, sonst würde der FI ja ständig auslösen. Er soll einen Fehlerfall absichern, der aber noch nie vorkam, weil die Hersteller die galvanische Trennung sehr gut im Griff haben.

Nach meinen Recherchen löst ein FI-Typ A nicht ständig aus, sondern erblindet und ist somit funktionsunfähig.

Gruß