Wandler Für die Eigenversorgung von EV-Ladestationen

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Ladestationen stehen oft an exponierten Orten wo besondere Umweltbedingungen wie Überspannungstransienten auftreten können. Sie müssen hohe Sicherheitsstandards erfüllen.

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Ein Elektrofahrzeug an der Ladessäule: Für die Eigenversorgung von EV-Ladestationen sind eine ganze Reihe von AC/DC- und DC/DC-Wandlern erhältlich.
Ein Elektrofahrzeug an der Ladessäule: Für die Eigenversorgung von EV-Ladestationen sind eine ganze Reihe von AC/DC- und DC/DC-Wandlern erhältlich.
(Bild: Clipdealer)

Elektrofahrzeuge sind die Zukunft des Verkehrs in einer Welt, die ihren CO2-Fußabdruck verringern muss. Und sie benötigen Ladestationen, deren Leistungsstufen im Bereich von mehreren Kilowatt liegen. Sie werden mit den neuesten Halbleitertechnologien ausgestattet und kontinuierlich verbessert.

Angepasste AC/DC-Zubehörversorgungen

Gleichzeitig müssen auch die AC/DC-Zubehörversorgungen angepasst und weiterentwickelt werden, damit sie die gleichen Qualitätsanforderungen erfüllen und eine angemessene Effizienz aufweisen. Dazu kommen hohe Anforderungen an die Isolationsfestigkeit gegen Überspannungen und Robustheit bei Spannungseinbrüchen auf dem Netz. Häufig sind die Ladesäulen freistehend, und so kann es bei Blitzeinschlägen in der Nähe zu Transienten kommen, denen auch diese Hilfsnetzteile standhalten müssen.

Das Lieferprogramm von Recom umfasst AC/DC-Versorgungen als Netzteile sowie DC/DC-Wandler mit galvanisch- oder verstärkter Potenzialtrennung und ebenfalls sehr hoher Isolationsfestigkeit.

Nach OVC III klassifizierte AC/DC-Wandler

Die 5-W-Baureihe RAC05-SK/480 ist ein nach OVC III klassifizierter AC/DC-Wandler mit einem breiten Eingangsspannungsbereich von 85 bis 528 VAC, der 100 bis 277 VAC im Einphasensystem erlaubt oder 208/480 VAC Phase-zu-Phase in Dreiphasensystemen ohne Neutralleiter. Die 5, 12 oder 15-V-Ausgänge sind mit einer Isolationsfestigkeit von 4 kVAC für eine Minute spezifiziert. Der RAC05-SK/480 eignet sich für Betriebstemperaturen von -40 bis 80 °C und ist damit für raue Umgebungen wie Ladestationen einsetzbar.

Für mehr Leistung kann der RAC10-SK/277 als Hilfsversorgung verwendet werden. Der Eingangsspannungsbereich erstreckt sich von 85 bis 305 VAC und eignet sich für einphasige Anschlüsse von 100 bis 277 VAC. Wie der RAC05-SK/480, ist der RAC10-SK/277 auch OVC-III-konform. Diese für Industrie und Haushalt (IEC 60335) zertifizierten Bauteile sind mit Ausgangsspannungen von 3,3 bis 24 VDC und ±12 oder ±15 VDC erhältlich. Eine kurzzeitige Überlast von 140% ist erlaubt, sodass sich die Wandler für Zubehörversorgungen bei Batterielade- und Überwachungssystemen mit höheren Einschaltströmen eignen.

Beide Baureihen erfüllen ohne externe Filter die EMV-Normen (Klasse B), haben einen geringen Leerlauf- sowie Standby-Verbrauch und erlauben eine platzsparende Platinenmontage (Footprint 2“ x 1“).

DC/DC-Wandler mit Potenzialtrennung

Eine weitere Reihe sind DC/DC-Wandler mit Potenzialtrennung. Der RxxCTxx ist ein isolierter 5-kVAC-DC/DC-Wandler (1 kVACrms Working Voltage) mit Reinforced-Isolierung in einem SOIC-Gehäuse mit niedriger Bauhöhe. So kann der Wandler wie andere ICs behandelt und eingelötet werden. Der regulierte und kurzschlussfeste Ausgang ist mit 3,3 oder 5 VDC wählbar. Die Leistung von 500 mW ist für Sensor oder Kommunikation-Schnittstelle mehr als ausreichend. Der Betriebstemperaturbereich beträgt -40 bis 110 °C mit 400 mW Last und 5 VDC Eingangsspannung.

Die RKE/H-Serie ist mehr konventionell aufgebaut (SIP7, THT), hat aber eine höhere Ausgangsleistung von 1 W. Erhältlich sind die Wandler für Eingangsspannungen von 5, 12 oder 24 VDC. Die 5-VDC-Ausgangsspannung hat eine Isolationsfestigkeit von 4 kVDC, z. B. zur Versorgung von potenzialgetrennten Schnittstellen oder einer Controller- oder Sensorelektronik, etwa für Ladestromüberwachung oder Batteriespannung. Der RKE-Wandler bietet bis zu 81 % Wirkungsgrad. Falls die Platine, auf der er eingesetzt wird, nicht schon als Ganzes entstört worden ist, muss ein kleines LC-EMV-Filter ergänzt werden.

Beide DC/DC-Wandlertypen lassen sich einsetzen in Batterieladegeräten, Ladegeräten für Fahrzeuge oder auch in der Wallbox und in vielen industriellen Anwendungen, wo eine stärkere Potenzialtrennung benötigt wird.

EV-Ladestationen für 48-Volt-Akkus

Es gibt EV-Ladestationen auch für 48-V-Akkus. Diese werden für kleinere Elektrofahrzeuge, wie fahrerlose Transportsysteme (AGVs – Automated Guided Vehicles), Materialtransporter oder Kleinwagen verwendet oder als Ladestationen für Plug-in-Mild-Hybrid-Autos (PHEV) genutzt. Da die DC-Spannung unterhalb von 60 VDC bleibt, ist eine Sicherheits-Potenzialtrennung nicht vorgeschrieben und es kann ein nicht-isolierter Wandler verwendet werden, der kompakter, effizienter und kostengünstiger ist als ein isolierter Hochleistungswandler.

Der RBBA3000 ist ein solcher Wandler. Die Eingangsspannung kann zwischen 9 und 60 VDC betragen. Die programmierte Ausgangsspannung von 0 bis 60 VDC bleibt stabil mit einer Last von 0 bis 50 A. Das entspricht einer Leistung von bis zu 3 kW im kompakten Half-Brick-Format (63,2 mm x 60,6mm x 13 mm). Ein weiterer Vorteil ist der Imon-Pin, der die Überwachung des Laststroms ermöglicht, ohne dass ein Nebenschlusswiderstand (Current Shunt) erforderlich ist.

Andere Anwendungsbereiche sind 48-zu-24-V- oder 12-zu-24-V-Batterieleistungsumwandlung, Batterie-Spannungsstabilisatoren oder Hochleistungslabor-Gleichstromversorgungen. Bei entsprechender Kühlung, umspannt die volle Leistung eine Betriebstemperatur von -40 bis 85 °C. Wie alle die erwähnten Produkte wird der Wandler mit 2 Jahre Garantie angeboten.

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