Fehlerstromsensor für Elektromobilität

Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen wird die Erkennung von Fehlerströmen (RCD) entscheidend, um internationale Sicherheitsvorschriften einzuhalten und Endnutzer zu schützen. Die FG-R-Serie von YAGEO Group ist ein flussgesteuerter AC- und DC-Fehlerstromsensor, optimiert für Mode-2- und Mode-3-Ladesysteme von Elektrofahrzeugen sowie geeignet für On-Board-Charger (OBC)-Anwendungen. Er kombiniert Präzision, Robustheit und Normkonformität in einem kompakten, modularen Gehäuse.

Technischer Überblick

Die FG-Serie ist ein Open-Loop-Flussgesteuerter Fehlerstromsensor, der analoge Überwachung von Fehlerströmen und unabhängige digitale Alarme für AC- und DC-Schwellenwerte bietet. Die Architektur ermöglicht schnelle Reaktionszeiten, einen breiten Frequenzbereich und die Einhaltung globaler Standards, einschließlich:

IEC 62752:2016/A1:2018
IEC 62955:2018 (RDC-MD)
UL 2231-2
Verwendung von AEC-Q-zertifizierten Komponenten für Automobilqualität
ASIL B-fähig, RoHS-konform

Mit wählbaren Fehlerstrom-Schwellenwerten (AC: 20/30 mA, DC: 6 mA) unterstützt der Sensor die von globalen EVSE-Vorschriften geforderten Auslösepunkte und minimiert Fehlauslösungen durch präzise Phasenerkennung und Selbsttest-Routinen.

Funktionale Details

Ausgelegt für bis zu 22 kW / 32 A AC-Laden
Einphasig: bis zu 80 A
Dreiphasig: bis zu 40 A
Analoger Ausgang für Echtzeitüberwachung von Fehlerströmen (AC & DC kombiniert)
Alarmausgänge mit Open-Drain-Logik für direkte Integration in die Ladesteuerung
Betriebstemperatur: bis zu 105 °C
Frequenzgang: optimiert für 50/60 Hz Fehlerstromerkennung, stabil bis 2 kHz
Auslösestromprofil: Konform mit pulsierender DC-Erkennung bei 0°, 90° und 180° Phasenwinkeln

Mechanische Integration

Verfügbar in mehreren mechanischen Varianten, einschließlich der vertikalen Stromschienen-Variante FG-R04/FG-R14, ist der Sensor für eine effiziente Montage in kompakten Leistungselektroniksystemen ausgelegt und unterstützt den natürlichen Stromfluss:

Unterstützt bis zu 4 x 6 mm² Kabel oder Stromschienen für bis zu 40 A
Modulares, integriertes Design minimiert EMI-Exposition
Vereinfachte Systemintegration durch klare Pinbelegung für analoge und digitale Ausgänge

Technische Alleinstellungsmerkmale

Die FG-Serie hebt sich von herkömmlichen RCD-Modulen ab durch:

Maßgeschneiderten Treiber-IC für verbesserte Oszillatorstabilität und Flussgesteuerte Tastverhältnismodulation
Verbesserte Phasenwinkelreaktion zur Minimierung von Fehlauslösungen
Selbsttest-Pin ermöglicht systeminitiierte Diagnosezyklen ohne Lastunterbrechung
Mehrnorm-Zertifizierung für den Einsatz in europäischen und nordamerikanischen Systemen mit einer einzigen Hardwareplattform

Erweiterung auf fahrzeuginterne Anwendungen

Die Bedeutung der Fehlerstromerkennung erstreckt sich über die Ladeinfrastruktur hinaus auf das Fahrzeug selbst, da Elektrofahrzeuge zu mobilen Energiezentren werden:

Vehicle-to-Load (V2L): Moderne Elektrofahrzeuge bieten AC-Steckdosen, um Geräte wie Laptops, Roller oder Kaffeemaschinen direkt vom Fahrzeug zu betreiben. Jede AC-Steckdose benötigt einen dedizierten RCD-Schutz, um Sicherheit bei potenziellen Erdschlüssen zu gewährleisten.
Vehicle-to-Grid (V2G): Beim Rückspeisen von Energie in Haushalte oder industrielle Netze wird dreiphasiger Stromtransfer üblich. Hier ist eine dreiphasige Fehlerstromerkennung erforderlich, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen und Entladevorgänge sicher zu steuern.

Die aktuelle FG-R-Serie bietet solide Leistung für viele traditionelle Anwendungen, aber eine neue Serie wird frühere Einschränkungen beseitigen, indem sie vollständige dreiphasige RCD-Erkennung und verbesserte Leistung für fahrzeuginterne Energiesysteme bietet. Dieses zukunftsweisende Design wird die wachsenden Anforderungen von V2L- und V2G-Funktionen besser erfüllen, bei gleichbleibend hoher Zuverlässigkeit und Konformität, wie es Kunden der YAGEO Group erwarten.

Anwendungshinweis – IEC62955-Konformität

Konstrukteure, die die IEC62955 RDC-MD-Anforderungen umsetzen, sollten beachten, dass DC- und AC-Alarmausgänge unabhängig sind. Bei hohem AC-Fehlerstrom (>60 mA) kann der DC-Alarm aufgrund von BH-Kurvenverschiebungen jedoch ebenfalls auslösen. Es wird empfohlen, im EVSE-Controller eine Zeitsteuerlogik hinzuzufügen, um die DC-Reaktion bei hohen AC-Bedingungen zu verzögern, damit die Ausschaltzeiten innerhalb der regulierten Toleranzen bleiben. Die neue FGR1-Serie mit einem neu entwickelten ASIC löst dieses Verhalten, indem sie die Unabhängigkeit der Alarme ohne Verzögerung sicherstellt.