Mit dem Wachstum der Elektrofahrzeuge (EV) wird die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle spielen, da mehr Fahrzeuge produziert werden und der Bedarf an Ladestationen steigt. Schaffner - der international führende Anbieter bei der Entwicklung und Herstellung von Lösungen, die den effizienten und zuverlässigen Betrieb elektronischer Systeme gewährleisten, hat ein Whitepaper verfasst, das einige dieser Fragen untersucht.

 

Angesichts der in der EU festgelegten Vorschriften, wonach Lkw und andere Fahrzeuge bis 2025 elektrisch sein sollen, des derzeitigen Wachstums der Beliebtheit von Elektroautos und der erwarteten Nachfrage von 20 Millionen EVs bis 2030 prognostiziert Schaffner einen enormen Anstieg des Bedarfs an Ladestationen. Das Whitepaper geht davon aus, dass für jede Million EVs 77.000 Ladepunkte benötigt werden. Bei 20 Millionen Elektrofahrzeugen bis 2030 wäre dies ein Bedarf von 1,54 Millionen Ladestandorten.

 

Elektromagnetische Verträglichkeit „befasst sich mit der Emission und Immunität von Produkten, die an das Stromnetz angeschlossen sind. Die durch verlustbehaftete Schaltvorgänge erzeugten Störaussendungen bzw. Emissionen dürfen festgelegte Grenzwerte nicht überschreiten. Werden nicht konforme Produkte auf den Markt gebracht, kann es beim Betrieb mit anderen an das Stromnetz angeschlossenen Verbrauchern zu Problemen kommen. Die Störfestigkeit beschreibt die Fähigkeit von Produkten, äußeren Einflüssen ohne Fehler standzuhalten. Die Störfestigkeit von Produkten kann durch verschiedene Prüfungen nachgewiesen werden, beispielsweise durch den Surge-, Burst- oder Flicker-Test.

 

Schaffner entwickelt EMV-Filter, die die Einhaltung der Emissionsgrenzwertnormen ermöglichen. Diese Filter sind für den Betrieb im Frequenzbereich zwischen 9 kHz und 30 MHz ausgelegt, um leitungsgebundene Störungen zu unterdrücken. Dadurch wird verhindert, dass andere Geräte in der Umgebung negativ beeinflusst werden. Alle Standardfilter sind gemäß der Norm IEC 60939-3 („Funkentstörbauteile - Passive Filtergeräte“) sowie weiteren internationalen Normen ausgelegt und daher schnell einsatzbereit im System eines potenziellen Kunden“, so das Whitepaper.

 

 Entwickler von Ladestationen für batteriebetriebene und Hybrid-Elektrofahrzeuge müssen die Sicherheitsanforderungen und EMV-Grenzwerte berücksichtigen, die eingehalten werden müssen. Für DC-Ladestationen (Schnellladestationen) definiert die IEC 61851-23 -Norm die allgemeinen Anforderungen an die Steuerkommunikation zwischen einer DC-EV-Ladestation und einem EV. Die Anforderungen an die digitale Kommunikation zwischen einer DC-EV-Ladestation und einem Elektrofahrzeug zur Steuerung des Gleichstromladens sind in der IEC 61851-24festgelegt.

 

Die Komplikationen entstehen, wenn man den Standort der Ladestation betrachtet: Handelt es sich um eine gewerbliche (Klasse A) oder eine Wohnumgebung (Klasse B)?

 

„Angesichts der jüngsten neuen Richtlinien der Europäischen Union, wonach Busse, Lkw, Land- und Baumaschinen bis 2025 emissionsfrei sein sollen, investieren die Hersteller in die Entwicklung von Brennstoffzellen- und Elektrofahrzeugen“, wie Components in Electronics berichtet.

 

Die gute Nachricht ist, dass dies die Nachfrage nach Sensoren, Steckverbindern, Transformatoren und elektromechanischen Bauteilen erhöht hat - eine Nachfrage, die bis weit in die 2030er Jahre hinein weiter wachsen wird.

 

Auch Fragen der galvanischen Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite von Ladestationen sind eine Voraussetzung, um Sicherheitsnormen jenseits der EMV zu erfüllen. Hierzu merkt Schaffner an: „Der Einsatz von Mittelfrequenztransformatoren ist besonders vorteilhaft für DC-Schnellladestationen, bei denen

ohnehin eine Wechselrichtertechnologie zur Gleichrichtung der Netzwechselspannung erforderlich ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Netztransformatoren können sie bei gleicher Leistung wesentlich kompakter ausgelegt werden. Das bedeutet, dass sie auch in beengten Ladestationen untergebracht werden können“.

 

Die galvanische Trennung verhindert die elektrische Leitung zwischen zwei elektrischen Stromkreisen, die Energie und/oder Signale austauschen sollen - in diesem Fall zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug. Galvanische Trennung ist eine Konstruktionstechnik, bei der Stromkreise getrennt werden, um Streuströme zu eliminieren. Signale können zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen übertragen werden, Streuströme - etwa Unterschiede im Erdpotenzial oder durch Wechselstrom induzierte Ströme - werden jedoch blockiert.

 

Da immer mehr zukunftsorientierte Ansätze für Fahrzeuge, Ladesysteme und Formen der Mobilität entwickelt werden, werden neue Fragestellungen entstehen und bewältigt werden. Das Vielversprechende an diesem groß angelegten Wachstum und der Nachfrage nach EVs und HEVs (Hybrid-Elektrofahrzeugen) ist die anhaltende Nachfrage nach verschiedenen elektronischen Bauteilen, vor allem aber ein weltweites Bewusstsein und Engagement zur Bewältigung des Klimawandels.