Protecció contra sobretensions per a carregadors de vehicles elèctrics?
Encara recordo la trucada d'un client alemany: un accident va matar 12 carregadors de vehicles elèctrics i la factura de la reparació va fer més mal que el meu primer accident de cotxe.
Sí, protecció contra sobretensions és vital per als carregadors de vehicles elèctrics perquè un sol llamp pot cremar mòduls d'alimentació, plaques de comunicació i connectors de CC que costen milers de dòlars de substituir. Envio SPD provats per IEC als fabricants de carregadors cada setmana.
Si sabeu per on entren les sobretensions i quin SPD és adequat, podeu reduir el temps d'inactivitat i mantenir els conductors contents.
És necessària la protecció contra sobretensions per als carregadors de vehicles elèctrics?
Vaig visitar un lloc web a Espanya on una fallada va costar 16 carregadors i dos dies de vendes perdudes; els conductors encara comparteixen males crítiques en línia.
La protecció contra sobretensions és necessària per als carregadors de vehicles elèctrics perquè un pic ràpid de 6 kV matarà els mòduls d'alimentació, els contactors de corrent continu i les plaques de comunicació que són cares i lentes de substituir. Instal·lo descarregadors de sobretensió (SPD) a cada carregador nou.
On el La sobretensió entra en un carregador de vehicles elèctrics
Un carregador sembla una gran caixa metàl·lica, però té quatre portes per a sobretensions: el cable de subministrament de corrent altern, el cable de sortida de corrent continu, la línia de dades al backend i l'antena per a 4G. Un llamp pot impactar a la xarxa a 2 km de distància i encara impulsar 4 kV als terminals de corrent altern. Un controlador que rodi sobre pneumàtics de goma pot arrossegar electricitat estàtica a l'endoll de corrent continu. He vist 2 kV al bus de corrent continu només des d'una espurna de cotxe. Si el carregador comparteix un alimentador amb un motor gran, l'aturada del motor impulsarà l'energia de tornada a la mateixa línia. Cada camí necessita el seu propi protector.
Què mor primer dins del carregador
La part més feble és l'alimentació de 12 V CC que alimenta la bobina del contactor. Es talla a 40 V. El següent és el transceptor CAN que es comunica amb el cotxe; es talla a 30 V. El bloc d'alimentació IGBT té una capacitat nominal d'1,2 kV, però es trenca a 1,6 kV. Una vaga a Milà va matar els tres en 8 pals. La factura va ser de 28.400 € més dos dies de pèrdues de vendes. Un SPD de 90 € a cada alimentador ho hauria salvat tot.
Cost d'una vaga vs. un SPD
| Part del carregador | Cost de reposició | Hores de treball | Vendes perdudes/dia | Total de cops |
| subministrament de 12 V | 180 € | 1 | 400 € | 580 € |
| Placa CAN | 220 € | 2 | 400 € | 620 € |
| Mòdul d'alimentació | 1.800 € | 4 | 400 € | 2.200 € |
| Carregador complet | 8.000 € | 8 | 800 € | 8.800 € |
| SPD 40 kA | 90 € | 0,5 | 0 € | 90 € |
La taula mostra que una peça fallada costa més que deu SPD.
Risc ocult: garantia nul·la
La majoria de fabricants de carregadors anul·len la garantia si el lloc no té cap SPD en un radi de 10 m. La clàusula és a la pàgina 14 del manual, per la qual cosa molts compradors la passen per alt. Quan el mòdul es crema, el fabricant demana una foto del panell. Sense SPD significa que no hi ha canvi gratuït. Envio als compradors una còpia de la clàusula i un enllaç a la nostra unitat de carril DIN. Ells afegeixen la peça i mantenen la garantia vigent.
Temps de funcionament del lloc i confiança del controlador
Els conductors de vehicles elèctrics utilitzen aplicacions que mostren l'estat en directe. Si el carregador està desconnectat durant dos dies, l'aplicació baixa el vostre lloc al final de la llista. L'afluència de vianants baixa un 30%. Un sol error pot esborrar el retorn de la inversió de tot el lloc. Un petit SPD manté el carregador en línia i la vostra marca a la ment del conductor.
Els carregadors de vehicles elèctrics tenen protecció contra sobretensions integrada?
L'any passat vaig obrir deu marques de carregadors: la meitat no tenien res més que un fusible i un somriure.
La majoria de carregadors de vehicles elèctrics s'envien amb fusibles bàsics i díodes TVS que només gestionen pics petits. Per obtenir energia real dels llamps, necessiteu un SPD extern muntat a l'alimentador. Els afegeixo a cada instal·lació.
Què hi posa realment la fàbrica a dins
El costat de corrent altern normalment té un fusible de vidre de 20 A i un varistor d'òxid metàl·lic de 275 V de la mida d'una moneda. Aquest variador de velocitat pot suportar 1,5 kA una vegada i després es desactiva. El costat de corrent continu no té res perquè el fabricant confia que el cotxe es protegirà a si mateix. La placa de comunicació pot tenir un petit díode TVS bo per a 200 W. Una activació directa de 40 kA proporciona 100 vegades aquesta energia. Les peces integrades actuen com un cinturó de seguretat en un accident d'avió: ajuden, però no salven la situació.
Taula d'elements integrats i necessaris
| Camí | Peça de fàbrica | Classificació de sobretensió | Amenaça real | Resultat |
| I LN | 20 mm MOV | 1,5 kA | 40 kA | Mort |
| CC + - | Cap | 0 | 10 kA | Mort |
| Comunicació CAN | TVS 200 W | 200 W | 500 W | Mort |
| Aire condicionat amb SPD | MOV de 40 kA | 40 kA | 40 kA | Viu |
Per què els fabricants ho mantenen lleuger
El cost i l'espai dominen. Un SPD afegeix 90 € i 72 mm al carril DIN. En una guerra de preus, això és suficient per perdre l'oferta. Els fabricants confien que l'electricista de l'obra afegeixi la resta. El manual fins i tot mostra un diagrama de cablejat amb una ranura buida per a SPD. Els dic als compradors: el carregador és la meitat del producte; l'SPD de l'obra és l'altra meitat.
El certificat encara demana un SPD extern
El carregador pot portar la certificació CE o UL, però la certificació es fa en un laboratori net amb ones combinades de 2 kV. Un llamp real és de 6 kV i 40 kA. El centre de proves ho sap, així que escriu "SPD extern requerit" a l'informe. Copio aquesta línia al meu pressupost perquè el comprador vegi el mateix text dues vegades. Afegeix la peça i tots dos dormim bé.
Què passa sense protecció contra sobretensions per als carregadors de vehicles elèctrics?
Conservo una foto d'un contactor de corrent continu fos; els conductors havien d'allunyar els cotxes del pal que fumejava.
Sense protecció contra sobretensions, un sol cop mata els mòduls d'alimentació, els contactors i les plaques de comunicació. El carregador s'apaga, els conductors deixen males crítiques i perds vendes fins que arriben peces noves. Veig això cada temporada de tempestes.
Cas real: obra d'una autopista a Itàlia
Vint pals estaven situats en un alimentador al cim d'un turó. Un llamp va caure a la xarxa a 3 km de distància. La punta va pujar a la línia aèria fins a cada carregador. Tots els contactors de corrent continu es van soldar i els IGBT principals es van esquerdar. El lloc va estar a les fosques durant cinc dies. Les peces van costar 42.000 €, les pèrdues de vendes van afegir 15.000 € i l'operador va pagar una multa a l'autoritat d'autopistes. Un joc de descarregadors de 1.800 € hauria mantingut el lloc en funcionament.
Risc d'incendi dins de l'armari
Quan un MOV dins del carregador es queda curt, pot consumir 100 A fins que salta l'interruptor principal. La calor fon el plàstic i encén la pols. En un lloc de Texas, un carregador es va cremar fins a la cessió. L'informe dels bombers va indicar que la causa era un "curtcircuit induït per sobretensió". L'assegurança va rebutjar el pagament perquè no s'hi havia instal·lat cap descarregador extern. Una peça de 90 € podria haver estalviat un carregador de 12.000 € i un refugi de 50.000 €.
Taula d'errors que he registrat
| Lloc web | Carregadors | Distància de cop | Peces perdudes | Dies de baixada |
| TI d'autopistes | 20 | 3 km | 20 plaques de corrent continu | 5 |
| Mall DE | 6 | 1 km | 6 subministraments de corrent altern | 2 |
| Ciutat Regne Unit | 4 | 0,5 km | 4 plaques de comunicació | 1 |
| Amb SPD | Qualsevol | Qualsevol | 0 | 0 |
Reacció negativa dels conductors i pèrdua d'ingressos
Els conductors de vehicles elèctrics utilitzen aplicacions que mostren l'estat en directe. Si la teva publicació està fora de línia durant dos dies, l'aplicació et deixa al final de la llista. L'afluència de vianants pot disminuir un 30%. Un mal ús pot esborrar el retorn de la inversió de tot el lloc. Un petit SPD manté el carregador en línia i la teva marca a la ment del conductor.
Exposició legal
Alguns llocs web tenen contractes de subministrament que prometen un temps de funcionament del 97%. Si les pujades de preu baixen d'aquest límit, pagueu una penalització. Un operador va pagar 8.000 € en comissions després d'una vaga. El cost del SPD és inferior a un mes de penalització. Afegeixo la clàusula a la meva carta d'oferta perquè el comprador vegi el risc en termes de diners.
Guia de protecció contra sobretensions per a carregadors de vehicles elèctrics: tipus de sobretensió i escenaris d'aplicació?
Lliuro a cada lloc un mapa d'una pàgina: Tipus 1 a l'alimentador, Tipus 2 al bastidor del carregador, Tipus 3 a la caixa de comunicació: senzill i a prova de fallades.
Feu servir el Tipus 1 a la placa principal per a llamps, el Tipus 2 als subpanells del carregador per a sobretensions induïdes i el Tipus 3 a les línies de comunicació per a plaques de baixa tensió. Envio els kits amb etiquetes perquè l'equip no els pugui confondre.
Alimentador de CA: Tipus 1+2 40 kA
El quadre principal de distribució rep impactes directes. Fem servir un bloc MOV de 40 kA 8/20 µs amb un tub d'impuls de 25 kA 10/350 µs a la mateixa caixa. La unitat es connecta a 1,2 kV i s'adapta a un carril DIN de 36 mm. Hi afegeixo un indicador visual i un contacte remot. Els cables de contacte es connecten al SCADA del lloc perquè el propietari sàpiga quan la peça està cansada.
Subpanell del carregador: Tipus 2 20 kA
Cada fila de carregadors té el seu propi interruptor. Afegim un tipus 2 de 20 kA just després de l'interruptor. El cable cap al carregador ha de romandre per sota dels 10 m. Si la longitud és més llarga, afegim un altre tipus 3 a la base del carregador. La peça és endollable, de manera que el tècnic la canvia en directe. Un lloc a França va canviar 6 unitats en 15 minuts durant un descans per dinar.
Sortida de CC: Tipus 2 600 V CC
El cable de CC va per fora i actua com una antena. Fem servir un cable de 600 V CC tipus 2 que es munta en una caixa de policarbonat al pal. La peça es connecta a 1,2 kV i pot suportar 20 kA. Es connecta entre el contactor i l'endoll del cotxe. Un LED verd indica que està bé; el vermell significa que s'intercanvia. Tinc en estoc 500 unitats a Hamburg per a lliurament l'endemà.
Taula de la llista de selecció per ubicació
| Ubicació | Amenaça | Tipus de SPD | Especificació | Muntanya |
| placa principal | Llamp | Tipus 1+2 | 40 kA 8/20 | Carril DIN |
| Fila de carregadors | Induït | Tipus 2 | 20 kA 8/20 | Carril DIN |
| Sortida de CC | Estàtic | Tipus 2 de CC | 20 kA 8/20 | Bústia |
| Línia de comunicació | V baixa | Tipus 3 | 5 kA 8/20 | Entrada RJ45 |
Carregadors solars emparellats
Alguns emplaçaments afegeixen fotovoltaica a la teulada. El mateix impacte pot arribar a la línia solar i saltar al bus de CC del carregador. Fem servir un SPD de 1.000 V CC al combinador solar i un SPD de 600 V CC al carregador. Les dues parts comparteixen la mateixa barra de terra perquè el voltatge es mantingui igual. Venc un paquet doble amb un número de peça perquè el comprador no pugui oblidar-se d'un costat.
Protecció contra sobretensions per al manteniment i la gestió de carregadors de vehicles elèctrics?
Dono a cada lloc web una llista de comprovació de cinc línies: mirar, fer clic, canviar, registrar, reiniciar, fet en menys de dos minuts.
El manteniment és fàcil: comproveu els LED cada mes, canvieu els cartutxos morts i registreu la data. Envio paquets de recanvi i un full de registre perquè l'equip de l'obra no em truqui mai per un canvi senzill.
Comprovació visual cada mes
El tècnic de l'obra recorre la filera i compta els LED verds. Una finestra vermella significa que el MOV està cuit. Escriu el número de sèrie al registre i canvia el cartutx a la següent pausa. Un operador del Regne Unit té 200 missatges; la visita dura 30 minuts i detecta 2 o 3 unitats mortes cada mes. El carregador es manté en línia i el conductor mai veu cap fallada.
Senyal remot per a grans llocs
A les autopistes grans, connectem el contacte sec del SPD al SCADA existent. Un punt vermell a l'HMI indica "SPD mort". La sala de control ens envia un correu electrònic, enviem un de recanvi i el tècnic el canvia al següent torn. El temps d'inactivitat es redueix d'hores a minuts. Cobro 1,50 $ addicionals pel microinterruptor i estalvio al comprador 500 $ en vendes perdudes.
Taula de MTTR per disseny
| Disseny | Intercanvi de temps | Eines | Intercanvi en directe? | Temps d'inactivitat |
| Complement | 30 segons | Cap | Sí | Zero |
| Cablejat dur | 10 minuts | Tornavís | No | 10 minuts |
| Amb senyal | 30 segons | Cap | Sí | Zero |
| Sense recanvi | 2 dies | Comanda + enviament | No | 48 hores |
Estoc de cartutxos de recanvi
Ofereixo una caixa de plàstic que conté 10 cartutxos i es munta a la sala de servei. La caixa té un codi QR; el tècnic l'escaneja i enviem les recanvis el mateix dia. Un centre va utilitzar 6 cartutxos en un any tempestuós i mai va esperar un camió. La caixa costa 8 dòlars i estalvia una visita de servei per valor de 200 dòlars.
Recompte de vides i final de vida
Cada cartutx té una durada de 20 grans resultats. Afegim un número al lateral perquè el tècnic pugui registrar els resultats des del comptador de la instal·lació. Quan el recompte arriba a 18, n'enviem un de nou. El planificador veu la tendència i afegeix la peça a la següent comanda. Sense presses, sense hores extres, sense conductors enfadats.
Conclusió
Instal·leu descarregadors de tipus 1+2+3, comproveu els LED mensualment i canvieu els cartutxos ràpidament: els vostres carregadors es mantenen en línia i els vostres conductors estan contents.