Ylijännitesuoja sähköautojen latauslaitteille?
Muistan vieläkin saksalaisen asiakkaan puhelun – yksi isku tappoi 12 sähköauton latausasemaa, ja korjauslasku oli tuskallisempi kuin ensimmäinen auto-onnettomuus.
Kyllä, ylijännitesuoja on elintärkeää sähköautojen latauslaitteille, koska yksikin salamanisku voi polttaa tehomoduulit, tietoliikennekortit ja tasavirtaliittimet, joiden vaihtaminen maksaa tuhansia. Lähetän IEC-testattuja SPD-laitteita laturien valmistajille joka viikko.
Jos tiedät, mistä ylijännitteet tulevat ja mikä SPD sopii, voit lyhentää seisokkiaikoja ja pitää kuljettajat tyytyväisinä.
Onko sähköauton latauslaitteiden ylijännitesuoja tarpeen?
Kävin Espanjassa eräällä työmaalla, jossa yksi latausvirhe maksoi 16 laturia ja kaksi päivää menetettyä myyntiä – kuljettajat jakavat edelleen huonoja arvosteluja verkossa.
Ylijännitesuojaus on välttämätön sähköautojen latauslaitteille, koska nopea 6 kV:n piikki tappaa tehomoduulit, tasavirtakontaktorit ja tietoliikennekortit, jotka ovat kalliita ja joiden vaihtaminen on hidasta. Asennan ylijännitesuojan jokaiseen uuteen latauslaitteeseen.
Missä Ylijännite tulee sähköauton latauslaitteeseen
Laturi näyttää isolta metallilaatikolta, mutta siinä on neljä luukkua ylijännitettä varten: vaihtovirtalähde, tasavirtalähtökaapeli, datalinja taustajärjestelmään ja 4G-antenni. Salama voi iskeä verkkoon kahden kilometrin päässä ja silti työntää 4 kV:n jännitteen vaihtovirtaliittimiin. Kumirenkailla pyörivä ajuri voi vetää staattista sähköä tasavirtapistokkeeseen. Olen nähnyt 2 kV:n jännitteen tasavirtaväylässä pelkästään auton kipinästä. Jos laturi jakaa syöttöjohdon suuren moottorin kanssa, moottorin pysäytys työntää energiaa takaisin samaan linjaan. Jokainen reitti tarvitsee oman suojansa.
Mikä kuolee ensin laturin sisällä
Heikoin osa on kontaktorin kelaa syöttävä 12 V:n tasavirtalähde. Se sammuu 40 V:n jännitteessä. Seuraavaksi tulee CAN-lähetin-vastaanotin, joka kommunikoi auton kanssa; se sammuu 30 V:n jännitteessä. IGBT-virtalähde on mitoitettu 1,2 kV:iin, mutta se murtuu 1,6 kV:n jännitteessä. Yksi lakko Milanossa tappoi kaikki kolme kahdeksalla navalla. Lasku oli 28 400 euroa ja kaksi päivää menetettyä myyntiä. 90 euron ylijännitesuoja jokaisella syöttölaitteella olisi pelastanut paljolti.
Yhden iskun hinta vs. yhden SPD:n hinta
| Laturin osa | Korvauskustannukset | Työtunnit | Menetetty myynti/päivä | Kokonaisosuma |
| 12 V:n syöttö | 180 € | 1 | 400 € | 580 € |
| CAN-kortti | 220 € | 2 | 400 € | 620 € |
| Virtamoduuli | 1 800 € | 4 | 400 € | 2 200 € |
| Täysi laturi | 8 000 euroa | 8 | 800 € | 8 800 € |
| Ylijännitesuoja 40 kA | 90 € | 0,5 | 0 € | 90 € |
Taulukosta käy ilmi, että yksi vikaantunut osa maksaa yli kymmenen ylijännitesuojaa.
Piilevä riski: Takuu raukeaa
Useimmat laturivalmistajat mitätöivät takuun, jos asennuspaikalla ei ole ylijännitesuojaa 10 metrin säteellä. Tämä lauseke on käyttöohjeen sivulla 14, joten monet ostajat unohtavat sen. Kun moduuli palaa, valmistaja pyytää kuvaa paneelista. Ylijännitesuojan puuttuminen tarkoittaa, ettei ilmaista vaihtoa ole. Lähetän ostajille kopion lausekkeesta ja linkin DIN-kiskoyksikköömme. He lisäävät osan ja pitävät takuun voimassa.
Sivuston käyttöaika ja kuljettajien luottamus
Sähköautonkuljettajat käyttävät sovelluksia, jotka näyttävät latauspisteen reaaliaikaisen tilan. Jos latauspiste on offline-tilassa kaksi päivää, sovellus pudottaa latauspisteesi listan loppuun. Kävijämäärät laskevat 30 %. Yksikin huono latauspiste voi pyyhkiä pois koko latauspisteen sijoitetun pääoman tuoton. Pienikin SPD pitää latauspisteen toiminnassa ja brändisi kuljettajan mielessä.
Onko sähköautojen latausasemissa sisäänrakennettu ylijännitesuoja?
Avasin viime vuonna kymmenen laturimerkkiä – puolessa niistä oli vain sulake ja hymy.
Useimmat sähköautojen latauslaitteet toimitetaan perussulakkeilla ja TVS-diodeilla, jotka kestävät vain pieniä piikkejä. Todellisen salamaenergian saamiseksi tarvitset ulkoisen SPD:n, joka on asennettu syöttölaitteeseen. Lisään ne jokaiseen asennukseen.
Mitä tehdas todella laittaa sisäänsä
Vaihtovirtapuolella on yleensä 20 A:n lasisulake ja kolikon kokoinen 275 V:n metallioksidivaristori. Tuo MOV voi ottaa kerran 1,5 kA, ja sitten se sammuu. Tasavirtapuolella ei ole mitään, koska valmistaja luottaa auton suojaavan itseään. Tiedonsiirtokortissa saattaa olla pieni TVS-diodi, joka riittää 200 W:iin. Suora 40 kA:n isku tuottaa 100 kertaa suuremman energian. Sisäänrakennetut osat toimivat kuin turvavyö lento-onnettomuudessa – ne auttavat, mutta eivät pelasta päivää.
Sisäänrakennettujen ja tarvittavien ominaisuuksien taulukko
| Polku | Tehtaan osa | Ylijänniteluokitus | Todellinen uhka | Tulos |
| JA LN | 20 mm MOV | 1,5 kA | 40 kA | Kuollut |
| DC + - | Ei mitään | 0 | 10 kA | Kuollut |
| Viestintä CAN | TVS 200 W | 200 W | 500 W | Kuollut |
| AC SPD:llä | 40 kA MOV | 40 kA | 40 kA | Elossa |
Miksi valmistajat pitävät sen kevyenä
Kustannukset ja tila ratkaisevat. Ylijännitesuoja lisää DIN-kiskoon 90 euroa ja 72 mm. Hintakilpailussa se riittää tarjouksen häviämiseen. Valmistajat luottavat työmaasähköasentajaan lopun lisäämisessä. Käyttöohjeessa on jopa kytkentäkaavio, jossa on tyhjä ylijännitesuojan paikka. Sanon ostajille: laturi on puolet tuotteesta; työmaaylijännitesuoja on toinen puoli.
Varmenne pyytää edelleen ulkoista SPD:tä
Laturissa voi olla CE- tai UL-merkintä, mutta sertifikaatti tehdään puhtaassa laboratoriossa 2 kV:n yhdistelmäaalloilla. Oikea salama on 6 kV ja 40 kA. Testauslaitos tietää tämän, joten he kirjoittavat raporttiin "ulkoinen SPD vaaditaan". Kopioin tämän rivin tarjoukseeni, jotta ostaja näkee saman tekstin kahdesti. Hän lisää osan ja me molemmat nukumme hyvin.
Mitä tapahtuu ilman sähköauton latureiden ylijännitesuojaa?
Pidän valokuvaa sulaneesta tasavirtakontaktorista – kuljettajien piti työntää autoja pois savupilven luota.
Ilman ylijännitesuojaa yksikin isku tappaa tehomoduulit, kontaktorit ja tietoliikennekortit. Laturi sammuu, ajurit jättävät huonoja arvosteluja ja myyntiä menetetään, kunnes uudet osat saapuvat. Näen tämän joka myrskykausi.
Tositapaus: Tietyömaa Italiassa
Kaksikymmentä pylvästä sijaitsi kukkulan laella olevalla syöttöjohdolla. Salama iski sähköverkkoon kolmen kilometrin päässä. Piikki johdatti ilmajohdon jokaiseen latausasemaan. Jokainen tasavirtakontaktori hitsautui kiinni ja pää-IGBT:t halkesivat. Työmaa oli pimeänä viisi päivää. Osat maksoivat 42 000 euroa, menetetty myynti lisäsi hintaa 15 000 eurolla, ja operaattori maksoi sakkoja tieviranomaisille. 1 800 euron ylijännitesuojakytkimet olisivat pitäneet työmaan toiminnassa.
Palovaara kaapin sisällä
Kun laturin sisällä oleva MOV-virtalähde menettää oikosulun, se voi kuluttaa 100 A, kunnes päävirtakatkaisija laukeaa. Lämpö sulattaa muovin ja sytyttää pölyn. Eräässä texasilaisessa kohteessa laturi paloi maan tasalle. Palokunnan raportissa syyksi mainittiin "ylikuormituksen aiheuttama oikosulku". Vakuutusyhtiö kieltäytyi maksamasta korvausta, koska laitteeseen ei ollut asennettu ulkoista ylijännitesuojaa. 90 euron osalla olisi voitu pelastaa 12 000 euron laturin ja 50 000 euron suojakatoksen.
Kirjaamieni virheiden taulukko
| Sivusto | Laturit | Iskuetäisyys | Kadonneet osat | Päivät alas |
| Tien IT | 20 | 3 kilometriä | 20 tasavirtalevyä | 5 |
| Mall DE | 6 | 1 kilometriä | 6 verkkovirtalähdettä | 2 |
| City UK | 4 | 0,5 kilometriä | 4 viestintäkorttia | 1 |
| SPD:n kanssa | Mikä tahansa | Mikä tahansa | 0 | 0 |
Kuljettajien vastareaktio ja tulonmenetykset
Sähköautonkuljettajat käyttävät sovelluksia, jotka näyttävät lataustilanteen reaaliajassa. Jos julkaisusi on offline-tilassa kaksi päivää, sovellus pudottaa sinut listan loppuun. Kävijämäärät voivat laskea 30 %. Yksikin huono lataus voi pyyhkiä pois koko sivuston ROI:n. Pienikin SPD pitää latausaseman toiminnassa ja brändisi kuljettajan mielessä.
Oikeudellinen altistuminen
Joillakin sivustoilla on toimitussopimuksia, jotka lupaavat 97 %:n käyttöajan. Jos ylijännitteet laskevat tämän rajan alapuolelle, maksat sakkoa. Yksi operaattori maksoi 8 000 euroa maksuja lakon jälkeen. Ylijännitesuojan hinta on pienempi kuin yhden kuukauden sakko. Lisään lausekkeen tarjouskirjeeseeni, jotta ostaja näkee riskin rahana.
Ylijännitesuojaus sähköautojen latauslaitteille: Ylijännitesuojaustyypit ja sovellusskenaariot?
Annan jokaiselle työmaalle yksisivuisen kartan: tyyppi 1 syöttölaitteelle, tyyppi 2 lataustelineelle, tyyppi 3 tietoliikennekeskukselle – yksinkertaista ja vikavarmaa.
Käytä pääpiirilevyllä tyyppiä 1 salamaniskuille, laturin alapaneeleilla tyyppiä 2 indusoituneille piikeille ja tyyppiä 3 tietoliikennelinjoilla matalajännitepiireille. Toimitan sarjat etiketeillä varustettuina, jotta miehistö ei voi sekoittaa niitä.
AC-syöttölaite: Tyyppi 1+2 40 kA
Pääkytkintaulu vastaanottaa suoria iskuja. Käytämme samassa kotelossa 40 kA:n 8/20 µs:n MOV-lohkoa ja 25 kA:n 10/350 µs:n impulssiputkea. Yksikkö kytketään 1,2 kV:n jännitteeseen ja sopii 36 mm:n DIN-kiskoon. Lisään visuaalisen merkkivalon ja etäkoskettimen. Kosketusjohdot kytketään työmaan SCADA-järjestelmään, jotta omistaja tietää, milloin osa on väsynyt.
Laturin alipaneeli: Tyyppi 2 20 kA
Jokaisella laturin rivillä on oma katkaisijansa. Lisäämme 20 kA:n tyypin 2 katkaisijan heti katkaisijan jälkeen. Laturiin menevän johdon on pysyttävä alle 10 metrin pituisena. Jos matka on pidempi, lisäämme toisen tyypin 3 katkaisijan laturin alustaan. Osa on pistokeliitäntäinen, joten teknikko vaihtaa sen reaaliajassa. Eräässä Ranskan toimipisteessä vaihtoi 6 yksikköä 15 minuutissa lounastauolla.
DC-lähtö: Tyyppi 2 600 V DC
Tasavirtakaapeli kulkee ulkona ja toimii antennina. Käytämme 600 V:n tasavirtakaapelia tyypin 2 kautta, joka asennetaan polykarbonaattirasiaan pylvääseen. Osan jännite on 1,2 kV ja se kestää 20 kA. Se kytketään kontaktorin ja autopistorasian välille. Vihreä LED näyttää OK:n; punainen tarkoittaa vaihtoa. Minulla on varastossa 500 kpl Hampurissa seuraavan päivän toimitukseen.
Sijainnin mukainen keräilyluettelotaulukko
| Sijainti | Uhka | SPD-tyyppi | Tekniset tiedot | Mount |
| Emolevy | Salama | Tyyppi 1+2 | 40 kA 8/20 | DIN-kisko |
| Laturirivi | Indusoitu | Tyyppi 2 | 20 kA 8/20 | DIN-kisko |
| DC-lähtö | Staattinen | Tyyppi 2 tasavirta | 20 kA 8/20 | Postilaatikko |
| Viestintälinja | Matala V | Tyyppi 3 | 5 kA 8/20 | RJ45-sisääntulo |
Aurinkoparitetut laturit
Jotkut kohteet lisäävät aurinkopaneelit katolle. Sama isku voi osua aurinkopaneelilinjaan ja hypätä laturin tasavirtakiskoon. Käytämme 1 000 V:n tasavirtasuojakytkintä aurinkopaneelien yhdistäjässä ja 600 V:n tasavirtasuojakytkintä laturissa. Nämä kaksi osaa jakavat saman maadoituskiskon, joten jännite pysyy samana. Myyn kaksoispakkauksena, jossa on yksi osanumero, jotta ostaja ei voi unohtaa toista puolta.
Ylijännitesuoja sähköautojen latauslaitteiden huoltoon ja hallintaan?
Annan jokaiselle sivustolle viisirivisen tarkistuslistan: katso, napsauta, vaihda, kirjaa, nollaa – kaikki tehty alle kahdessa minuutissa.
Huolto on helppoa: tarkista LEDit joka kuukausi, vaihda kuluneet patruunat ja kirjaa päivämäärä. Lähetän varapakkauksia ja lokilomakkeen, joten työmaahenkilöstö ei koskaan soita minulle yksinkertaista vaihtoa varten.
Silmämääräinen tarkastus joka kuukausi
Työmaateknikko kävelee rivillä ja laskee vihreitä LED-valoja. Punainen ikkuna tarkoittaa, että MOV on ehjä. Hän kirjoittaa sarjanumeron lokiin ja vaihtaa kasetin seuraavan tauon yhteydessä. Eräällä brittiläisellä operaattorilla on 200 latauspistettä; läpikäynti kestää 30 minuuttia ja löytää 2–3 ehjää laitetta kuukaudessa. Laturi pysyy verkossa, eikä kuljettaja koskaan näe vikaa.
Etäsignaali suurille kohteille
Suurilla moottoriteillä kytkemme SPD-kytkimen kuivan koskettimen olemassa olevaan SCADA-järjestelmään. Käyttöliittymän punainen piste ilmoittaa "SPD kuollut". Valvomo lähettää meille sähköpostia, lähetämme varaosan ja teknikko vaihtaa sen seuraavassa vuorossa. Seisokkiaika lyhenee tunneista minuutteihin. Veloitan mikrokytkimestä 1,50 dollaria lisää ja säästän ostajalle 500 dollaria menetettyinä myynteinä.
MTTR-taulukko suunnittelun mukaan
| Design | Vaihtoaika | Työkalut | Live-vaihto? | Seisokit |
| Laajennus | 30 sekuntia | Ei mitään | Kyllä | Nolla |
| Kovalankainen | 10 minuuttia | Ruuvimeisseli | Ei | 10 minuuttia |
| Signaalilla | 30 sekuntia | Ei mitään | Kyllä | Nolla |
| Ei varaosaa | 2 päivää | Tilaus + toimitus | Ei | 48 tuntia |
Varapatruunoiden varasto
Tarjoan huoltohuoneessa muovilaatikon, johon mahtuu 10 patruunaa ja kiinnikkeet. Laatikossa on QR-koodi; teknikko skannaa sen ja lähetämme täyttöpakkaukset samana päivänä. Eräässä toimipisteessä käytettiin 6 patruunaa myrskyisänä vuonna eikä koskaan odotettu kuorma-autoa. Laatikko maksaa 8 dollaria ja säästää yhden huoltokäynnin, jonka arvo on 200 dollaria.
Elinikä ja elämän loppu
Jokainen patruuna kestää 20 iskua. Lisäämme sivuun numeron, jotta teknikko voi kirjata osumat työmaamittarista. Kun luku saavuttaa 18, lähetämme uuden. Suunnittelija näkee trendin ja lisää osan seuraavaan ostotilaukseen. Ei kiirettä, ei ylitöitä, ei vihaisia kuljettajia.
Johtopäätös
Asenna tyypin 1+2+3 SPD:t, tarkista LEDit kuukausittain ja vaihda patruunat nopeasti – laturisi pysyvät toiminnassa ja kuljettajasi tyytyväisinä.