Filtereinsätze beim Ladevorgang von E-Mobilen – Dr. Dennis Kampen im Interview

Heutzutage hat die Ladetechnik von E-Fahrzeugen deutlich an Qualität zugenommen. Was aber bringt die Zukunft für die E-Mobilität?

Die Studie „Power Quality in der Elektromobilität - Auswirkungen der Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen auf die Netzqualität“ zeigte, dass im Jahre 2013 ca. 25 Prozent aller in diesem Projekt gemessenen E-Mobile, unzulässige Oberschwingungsströme während der Ladevorgänge erzeugten. Heutzutage hat die Ladetechnik in den E-Fahrzeugen deutlich an Qualität zugenommen. Auch die Grenzwertüberschreitungen sowie Normabweichungen sind wesentlich geringer geworden. Die weiterhin am häufigsten auftretende, nicht eingehaltene Anschlussbedingung an das öffentliche Netz ist die Unsymmetrie.

Power Quality in der Elektromobilität

Die größten Oberschwingungsströme treten jedoch bei umgebauten E-Mobilen auf. Diese entstehen, wenn einfache Gleichrichterschaltungen aus Dioden mit kapazitiver bzw. induktiver Glättung im DC-Kreis eingesetzt werden. Die kapazitive Glättung tritt bei einphasigem Anschluss, in der Größenordnung 2 kW, und bei dreiphasigem Anschluss mit 16 A und einer Ladeleistung von 7 kW auf. Die induktive Glättung wird bei größeren Ladeleistungen, etwa ab 20 kW, eingesetzt. E-Mobile, die zu Beginn als Elektrofahrzeuge konzipiert wurden, besitzen während ihrer Ladevorgänge meist, in Bezug auf die einschlägigen Normen, nur kleine Oberschwingungsüberschreitungen.

Reduzierung der Oberschwingungen

Während all dieser Analysen wurde immer wieder die Frage laut, ob mit bekannten Mitteln die wenigen normverletzenden Ladevorgänge korrigiert werden könnten. Hierbei geht es hauptsächlich um die Reduzierung von Oberschwingungen durch passive Filterung. Als einfachste Möglichkeit wird der Einsatz einer sogenannten 4%-uk-Netzdrossel benannt. Als einen weiteren Ansatz werden EMV-Filter und Oberschwingungsfilter betrachtet.

Klar ist in jedem Fall, dass diese drei Betriebsmittel ein unsymmetrisches Laden am Netz nicht vollumfänglich verhindern können. Erstaunlicherweise gibt es einige E-Mobile, die einphasig mit einem Ladestrom von ca. 30 A, was einer einphasigen Ladeleistung von ca. 7 kW entspricht, geladen werden. Der Ladestrom erfüllt die Bedingungen nach VDN Technischen Regeln, kurz. DACH-CZ. Ein Filter ist daher nicht zwingend erforderlich.

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Mein Fazit

Die Untersuchungen haben weiter gezeigt, dass die Filter auch bei etwa sinusförmigen Ladeströmen nicht störend bzw. normverletzend wirken. Zum Messen der Ströme und Spannungen während der Ladevorgänge wurden Power Quality Analysatoren und Störschreiber der Firma A Eberle eingesetzt. Für den mobilen Einsatz wurden sogenannte PQ-Boxen, für den stationären Einbau sogenannte PQIDAs verwendet. Die höchste Abtastfrequenz liegt mit 41 kHz bei der PQ-BOX-200, so dass nur Frequenzen bis 20 kHz ausgewertet werden können.

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