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Für bidirektionale On-Board-Ladegeräte

Automotive-qualifizierter Fehlerstrom-Überwachungssensor Typ B

21. November 2024, 14:15 Uhr | Irina Hübner

Dreiphasiger CDT von LEM.

LEM bietet den ersten Automotive-qualifizierten Fehlerstrom-Überwachungssensor (RCM; Residual Current Monitoring) vom Typ B für bidirektionale On-Board-Ladegeräte (OBCs) und Anwendungen bis ASIL-B an. Damit können Entwickler den nächsten Schritt in Richtung transformatorloser OBCs gehen.

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Bidirektionale OBCs ermöglichen es den Nutzern, den Akku ihres Elektrofahrzeugs zu verwenden, um ein anderes Fahrzeug, ein Elektrogerät oder sogar das Haus/Netz mit Strom zu versorgen. Die Bidirektionalität bringt jedoch eine Reihe von Sicherheitsanforderungen mit sich. Entwickler müssen die Sicherheit bei hohen Spannungen berücksichtigen, vor allem die Überwachung und Kompensation von Leckströmen. Außerdem müssen das Gewicht reduziert, die Effizienz verbessert und die Kosten für OBCs gesenkt werden. Dies lässt sich mit einem RCM-Typ-B-Sensor für Fahrzeuge realisieren, der alle relevanten Sicherheitsstandards erfüllt, zum Beispiel mit dem CDT von LEM.

Die Eigenschaften des neuen Sensors

Der CDT vereinfacht die Entwicklung von Lösungen in beengten Fahrzeugumgebungen und beschleunigt das Design, da er konform zum ISO-26262-Standard Automotive Safety Integrity Level B (ASIL B) ist. Darüber hinaus können Entwickler mit dem RCM-Typ-B-Sensor schnell auf den neuen Standard ISO 5474 (Teil 2) für Wechselstromübertragung reagieren. Dieser Standard konzentriert sich auf elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge und legt die Funktions- und Sicherheitsanforderungen für die Energieübertragung zwischen dem Fahrzeug und einem externen Stromkreis über Wechselstrom fest. Die Norm deckt die Anforderungen an das Laden in den Modi 2 und 3 gemäß IEC 61851-1, die Rückstromübertragung über fahrzeugseitige Standard- oder EV-Stecker und Spannungen bis 1000 VAC ab.

Der neue CDT-Sensor erkennt Stromunterschiede zwischen zwei Punkten, identifiziert Fehler wie Kurzschlüsse und erlaubt die schnelle Erkennung fehlerhafter Abschnitte, um Schäden zu vermeiden. Der Sensor ergänzt bidirektionale OBCs, bei denen Fehlerströme erkannt und überwacht werden müssen, einschließlich AC- und DC-Leckströme.

Der Sensor ist bestens geeignet für komplexe elektrische Systeme, insbesondere für solche in Elektrofahrzeuge mit DC-Komponenten. Er kann potenziell gefährliche Leckströme erkennen. Das ist wichtig, weil bei einem bidirektionalen OBC die Gefahr besteht, dass die Erkennungs- und Auslösefunktionen eines RCD vom Typ A beeinträchtigt werden, wenn der DC-Fehlerstrom größer als 6 mA ist, was das Risiko eines Stromschlags erhöht.

Mit Fluxgate-Technik

Nur ein RCM vom Typ B kann AC und glatten DC messen und erkennen. Der neue CDT erfüllt diese Anforderung auf Basis der patentierten Fluxgate-Technik von LEM. Diese bietet Automotive-konforme Funktion mit einer hohen Genauigkeit von ±0,5 mA bei 5 mA. Fluxgate ist ideal, wenn hochpräzise Magnetfeldmessungen erforderlich sind. Fluxgate-Sensoren sind hochempfindlich und erfassen sehr kleine Magnetfelder. Sie bieten genaue Messungen von DC- und niederfrequenten AC-Magnetfeldern und gewährleisten stabile Messungen über eine Reihe von Temperaturbereichen und Umgebungsbedingungen.

Zu den weiteren Merkmalen der Sensoren zählen zusätzliche Funktionen auf dem gesicherten Serial-Peripheral-Interface-/SPI-Bus, einschließlich dynamischer Fehlerauswahl, Überwachung von T°C, Leckstrom und Versorgungsüberwachung. Ein gesicherter Bus gewährleistet eine verschlüsselte und authentifizierte Datenübertragung zwischen den Geräten. Hinzu kommen erweiterte Diagnosefunktionen und die Fähigkeit, gleichermaßen effektiv mit 1- und 3-phasigem Wechselstrom zu arbeiten.