Ein DC-Schnelllader kann nicht durch ein Überspannungsgerät am Gehäuseeingang geschützt werden. Die AC-Versorgung, der Hochspannungs-DC-Weg, externe Datenleitungen, Messkreise und Niederspannungssteuerungen sind unterschiedliche elektrische Schnittstellen. Jede Schnittstelle benötigt ihre eigene technische Prüfung.
Dieser Leitfaden richtet sich an DC-Ladegerätehersteller, Lade-stationen-Integratoren, Niederspannungstafelbauer, EPC-Auftragnehmer und OEM-Käufer. Er konzentriert sich speziell auf Hochleistungs-DC-Ladegehäuse, Split-Leistungsbaukasten / Spender-Systeme und deren verbundene Steuerkreise.
Inhaltsübersicht
Schnelle Antwort: Überprüfung der vier Schutzbereiche
Überprüfen Sie mindestens vier Zonen: den AC-Eingang, jeden exponierten oder designbedingt erforderlichen DC-Ausgangskreis, externe Kommunikationsleitungen und Mess- oder Steuerkreise.
Der AC-Eingang ist normalerweise die erste Schutzgrenze. Ein SPD für DC-Ausgänge ist keine automatische Anforderung. Sein Bedarf und seine Ratings hängen von der Charger-Topologie, der maximalen DC-Betriebsspannung, dem Verhältnis zur Erde, der Isolationsüberwachung, der Kabelaussetzung, den DC-Fehlerbedingungen und den Genehmigungsdokumenten des Ladegeräts ab.
Welches Schutzentscheid kommt zuerst?
Die erste Entscheidung hängt von der Struktur des Ladegeräts ab. Dies verhindert, dass ein integriertes Ladegerät und ein geteiltes Ladesystem als dieselbe Installation behandelt werden.
| Ladegerät-Architektur | Erste Schutzentscheidung | Hauptrisiko des Projekts |
|---|---|---|
| Integriertes AC-gespeistes Ladegerät | Bestätigen Sie den AC-Eingang, externe Datenleitungen und Niederspannungssteuerinterfaces. Folgen Sie dem Design des Ladegeräts für den kurzen internen DC-Pfad. | Vorausgesetzt, dass der AC SPD auch jede externe Schnittstelle schützt |
| Geteilter Leistungsschrank und Dispenser | Überprüfen Sie jede DC-, Kommunikations- und Erdungsverbindung zwischen den separaten Gehäusen. | Ignorieren langer Außenschränke zwischen Kabeln |
| Ein Schrank mit mehreren Dispensern | Bewerten Sie jeden ausgehenden Ast entsprechend der Kabellänge, der Verlegung, der Erdung und der Wartungsisolierung. | Verwendung einer Astbewertung für alle Dispenser |
| DC-gespeistes oder speichergebundenes Ladegerät | Bestätigen Sie die vorgelagerte DC-Quelle, Spannungsbereich, Fehlerstromverhalten und Betriebszustände, bevor Sie einen SPD auswählen. | Annehmen von Annahmen aus einem AC-gespeisten Ladegerät |
Bedeutung für Käufer: Das Ladegerät alleine wählt nicht den SPD aus. Ein 180 kW und ein 360 kW Ladegerät können dennoch unterschiedliche Schutzvorkehrungen erfordern, da ihre Spannung, Versorgung, Topologie und Kabelanordnung unterschiedlich sind.
Warum benötigen DC-Schnell-Ladegeräte eine separate Schutzstudie?
An einem AC-Ladepunkt verbleibt der Großteil der Leistungskonversion im Fahrzeug. Ein DC-Schnellladegerät führt die Hochleistungskonversion außerhalb des Fahrzeugs durch und steuert die DC-Energietransfer direkt zum Batteriesystem.
Die IEC 61851-23:2023 behandelt DC-EV-Versorgungsgeräte mit einer maximalen Nennspannung von bis zu 1.000 V AC oder 1.500 V DC auf der Versorgungsseite und bis zu 1.500 V DC auf der Fahrzeugseite.[1] Die digitale Kommunikation, die verwendet wird, um den DC-Energietransfer zu steuern, wird zusammen mit der IEC 61851-24:2023 behandelt.[2]
Dieser breite Spannungsbereich bedeutet nicht, dass jeder Hochleistungsladegerät den gleichen Stromkreis verwendet. Ein integrierter Schrank, ein zentrales Stromversorgungsschrank, das mehrere Zapfsäulen speist, und ein DC-gefüttertes Ladegerät, das mit einem Speicher verbunden ist, können sehr unterschiedliche Überspannungswege haben.
Integriertes Ladegerät
Der AC-Eingang, die Umwandlungs-Module, der Controller und das Benutzerterminal befinden sich in einem Gehäuse. Externe AC- und Datenkabel sind normalerweise die ersten Überprüfungspunkte.
Geteilter Schrank und Zapfsäule
Hochspannungs-DC-, Steuer- und Kommunikationskabel verlaufen zwischen separaten Gehäusen. Jedes Kabel zwischen den Schränken benötigt eine Überprüfung der Belastung und des Erdbods.
Mehrere Zapfsäulen
Ein Leistungsschrank versorgt mehrere entfernte Ladepunkte. Leitungslänge, Verlegeweg, gemeinsamer Potentialausgleich und Isolierung beeinflussen das Schutzkonzept.
DC-versorgtes Ladegerät
Die Quelle kann ein DC-Zwischenkreis oder ein Energiespeichersystem sein. Spannungsbereich, bidirektionale Betriebszustände und das Verhalten bei DC-Fehlern erfordern eine projektbezogene Freigabe.
Karten der vier Schutzbereiche, bevor Modelle ausgewählt werden
Die vier Zonen verwenden unterschiedliche elektrische Nennwerte, Normen und Kompatibilitätsprüfungen. Wenn sie in einer einzigen Angebotsposition zusammengefasst werden, werden wichtige Risiken verdeckt.
| Schutzzone | Hauptgefährdung | Erforderliche Informationen | Typischer Fehler |
|---|---|---|---|
| AC-Eingang | Schaltvorgänge im Versorgungsnetz, Schaltvorgänge am Transformator, induzierte Überspannungen und möglicher Blitzeintrittsstrom | AC-Spannung, Erdungssystem, Installationsort, vorgeschalteter SPD und Kurzschlussbedingungen | Auswahl nur anhand von Imax oder des höchsten kA-Werts |
| DC-Ausgang | Beanspruchung von Konverter oder DC-Zwischenkreis und lange Außenverbindungen zu entfernten Abgabeeinheiten | Maximale DC-Spannung, Topologie, Isolationsüberwachung, Schutzmodi und Fehlerbedingungen | Einen PV-SPD nur auswählen, weil die Spannung scheinbar passt |
| Kommunikation | Externe Ethernet-, RS485-, CAN-, Modem-, Antennen- und Stationsnetzwerkkabel | Schnittstelle, Spannung, Datenrate, PoE, Leiter, Schirmung und Erdung | Auswahl allein nach der Steckerform |
| Mess- und Steuerungstechnik | 12/24-V-Versorgungen, Zähler, SPS-E/A, Sensoren, HMI und Zahlungselektronik | Schaltspannung, Signalart, Bezugspotenzial und zulässige Schnittstellenbelastung | Verwenden Sie für jeden Signalkreis einen allgemeinen Überspannungsschutz (SPD). |
Wie sollte der AC-Eingangssschutz ausgewählt werden?
Der AC-Eingang ist in der Regel der erste Schutzort, da er das Ladegerät mit dem Verteilnetz des Standorts verbindet. Der endgültige SPD-Typ und die Nennwerte müssen dem Blitzschutzkonzept des Standorts, der Versorgungsanordnung und dem Eingangsdesign des Ladegeräts entsprechen.
1. Einbauort bestätigen
Stellen Sie fest, ob das Ladegerät in der Nähe der Gebäudeeinspeisung, über eine eigene EV-Ladeverteilung oder über ein nachgeschaltetes Verteilfeld angeschlossen ist. Erfassen Sie einen vorhandenen vorgelagerten SPD sowie den Kabelverlauf zwischen den Schutzstufen.
2. Erforderliche Überspannungsbeanspruchung bestimmen
Typ 1 oder ein kombinierter Schutz Typ 1+2 wird dort vorgesehen, wo an diesem Ort Blitzstrom eintreten kann. Typ-2-Schutz wird üblicherweise eingesetzt, wenn die Auslegung induzierte und Schaltüberspannungen behandelt, ohne dass ein erwarteter teilweiser Blitzstromeintritt vorliegt.
Die Entscheidung muss den geltenden Installations- und Blitzschutzvorschriften folgen. Sie sollte nicht auf einer allgemeinen Leistungsgrenze für Ladegeräte beruhen.[5][6][7]
3. Für die Freigabe relevante Nennwerte prüfen
| Parameter | Was sich dadurch ändert | Erforderliche Projektangaben |
|---|---|---|
| Uc / MCOV | Der SPD muss die höchste Dauerbetriebsspannung aushalten, die im Schutzbetrieb zu erwarten ist | Nennspannung, zulässige Schwankung, Frequenz und Erdungssystem |
| Aufwärts / VPR | Die Begrenzungsspannung muss mit der Spannungsfestigkeit der Ladegeräte-Eingangskomponenten und der nachgeschalteten Stufen abgestimmt sein | Spannungsfestigkeitsdaten der Ausrüstung, Zielmarkt und Abstimmungsanforderungen |
| Iimp, In und Imax | Diese Werte beschreiben unterschiedliche Überspannungsstrom-Belastungen und sind nicht austauschbar | Erforderlicher SPD-Typ, Prüfklasse und projektspezifische Überspannungsspezifikation |
| ISCCR / SCCR | Der SPD und der erforderliche Trennschalter müssen für die verfügbaren Kurzschlussbedingungen geeignet sein | Prospektiver Kurzschlussstrom und vorgeschaltete Sicherung oder Leistungsschalter |
| Schutzmodus | Die erforderliche L-N-, L-PE- oder N-PE-Anordnung hängt von der Versorgung und dem Erdungssystem ab | TT-, TN-S-, TN-C-S- oder andere Anordnung am Installationsort |
| Fernkontakt | Ermöglicht es dem Ladecontroller oder dem Standortsystem, eine Änderung des SPD-Status zu melden | Kontaktbelastbarkeit, PLC-Eingangslogik und gewünschter Alarmzustand |
IEC 61643-01:2024 definiert allgemeine SPD-Anforderungen. IEC 61643-11:2025 gilt für an AC-Niederspannungssysteme angeschlossene SPDs, während IEC 61643-12:2020 die Auswahl-, Anordnungs- und Koordinationsgrundsätze für AC-SPDs abdeckt.[4][5][6]
Braucht der Hochspannungsgleichstromausgang einen Überspannungsschutz?
Nicht automatisch. Die Antwort hängt davon ab, wo der DC-Pfad verläuft, wie er sich zur Erde verhält und wie der Ladepunkt ausgelegt und zugelassen wurde.
IEC 61643-41:2025 legt Anforderungen und Prüfverfahren für SPDs fest, die an allgemeine Gleichstrom-Stromkreise und Geräte mit einer Nennspannung von bis zu 1.500 V DC angeschlossen sind.[8] Es handelt sich um eine Produktnorm. Ihre Veröffentlichung macht einen DC-SPD nicht an jedem Ladeausgang zwingend erforderlich.
IEC 61643-41 erlaubt außerdem, dass nicht jede Anforderung zwangsläufig für ein Gerät gilt, das nur für eine bestimmte Energieanwendung vorgesehen ist, etwa für einen von einer nichtlinearen Quelle gespeisten Stromkreis oder einen Stromkreis mit Schutztrennung. Diese Festlegung erfordert eine dokumentierte Risikobewertung und technische Prüfung.[8]
Verwenden Sie diese Entscheidungsfolge für die DC-Seite
- Identifizieren Sie die DC-Topologie. Bestätigen Sie, ob der Ausgang isoliert, schwebend, überwacht, mittelpunktbezogen oder absichtlich mit Erde verbunden ist.
- Erfassen Sie die maximale Dauerspannung. Verwenden Sie die höchste Betriebsspannung für jeden Schutzmodus, nicht nur eine Bezeichnung wie “1.000-V-Lader”.
- Lokalisieren Sie das freiliegende Kabel. Eine kurze interne DC-Zwischenleitung innerhalb eines Schranks unterscheidet sich von einer langen Außenverbindung zwischen einem Leistungsschrank und einem Dispenser.
- Ordnen Sie die möglichen Schutzmodi zu. Beanspruchungen von Plus gegen Erde, Minus gegen Erde und Pol gegen Pol sind möglicherweise nicht identisch.
- Bestätigen Sie die Wechselwirkung mit der Isolationsüberwachung. Normale Leckströme und Schutzkomponenten dürfen keine Fehlalarme auslösen oder das Isolationskonzept beeinträchtigen.
- Prüfen Sie das Verhalten der DC-Quelle und bei Fehlern. Bestimmen Sie den erwarteten Kurzschlussstrom, temporäre Überspannungsbedingungen und die verfügbare Abschaltmethode.
- Prüfen Sie die Freigabedatei des Ladegeräts. Ein zusätzlich installierter SPD kann die Luft- und Kriechstrecken, den Temperaturanstieg, die EMV, die Verdrahtung und die zertifizierte Stückliste beeinflussen.
| DC-Pfad | Technische Maßnahme | Grund |
|---|---|---|
| Kurze interne Verbindung in einem Gehäuse | Folgen Sie dem OEM-Design des Ladegeräts. Fügen Sie nicht automatisch einen separaten SPD hinzu. | Wandler, Sammelschiene, Schütze und Isoliersystem können bereits eine koordinierte Gesamteinheit bilden. |
| Leistungsschrank zum entfernten Dispenser | Führen Sie eine eigenständige Prüfung von Exposition, Potentialausgleich und DC-SPD durch. | Lange Außenleitungen können Schutzbereiche überqueren und getrennte Bezugspotentiale verbinden. |
| Zentraler Schaltschrank für mehrere Ladepunkte | Prüfen Sie jeden Abzweig und die Koordination an beiden Gehäusen. | Kabellänge, Verlegung und Wartungstrennung können je nach Dispenser unterschiedlich sein. |
| DC-gespeistes oder speichergebundenes Ladegerät | Bestätigen Sie die Quellcharakteristik, den Spannungsbereich, den Fehlerstrom und die bidirektionalen Betriebszustände. | Ein Wandler, eine Batterie oder ein DC-Bus verhalten sich möglicherweise nicht wie die lineare Quelle, die bei standardisierten SPD-Prüfungen angenommen wird. |
| Fahrzeugkabel und Ladeinterface | Fügen Sie keinen generischen feldseitigen SPD ohne Freigabe des Ladegeräteherstellers ein. | Leistungsübertragung, Kommunikation, Isolierung und EMV sind Teil des Ladegeräte-/Fahrzeuginterfaces. |
Technische Bedeutung: Ein DC-SPD für das Ladegerät muss als Teil des leistungselektronischen Systems betrachtet werden. Er kann nicht allein durch den Abgleich eines Spannungs- und kA-Werts auf zwei Datenblättern freigegeben werden.
Warum kann ein PV-DC-Überspannungsschutz nicht in ein Ladegerät-Design kopiert werden?
IEC 61643-31 gilt für SPDs, die für die DC-Seite von Photovoltaikanlagen bis 1.500 V DC ausgelegt sind.[9] Die Norm legt fest, dass konforme Geräte ausschließlich für die DC-Seite von Photovoltaikgeneratoren und Photovoltaik-Wechselrichtern bestimmt sind. PV-Systeme mit Energiespeicherung sind von dieser Norm nicht erfasst.[9]
IEC 61643-41 deckt allgemeine DC-Niederspannungsstromversorgungssysteme ab und schließt PV-SPDs ausdrücklich aus ihrem Anwendungsbereich aus.[8] Diese Unterscheidung ist wichtig, weil ein Photovoltaik-Array und der Ausgang eines durch einen Umrichter gesteuerten Ladegeräts nicht dieselbe Quellcharakteristik, Fehlerreaktion oder Geräteschnittstelle aufweisen.
Eine passende Kennzeichnung mit 1.000 V DC oder 1.500 V DC allein reicht nicht aus. Die Prüfung muss die anwendbare Norm, die Schutzmodi, das Leckverhalten, die Quellcharakteristik, die Beanspruchung durch vorübergehende Überspannungen, Kurzschlussbedingungen, die Trennmethode und den Geltungsbereich der Ladegerätezertifizierung abdecken.
Wie sollten Ethernet-, RS485-, CAN- und andere Datenleitungen geschützt werden?
Externe Datenleitungen können den Ladevorgang unterbrechen, selbst wenn die Hauptleistungsmodule ordnungsgemäß funktionieren. Typische leitungsgebundene Schnittstellen umfassen das Ethernet der Station, RS485-Messung, CAN-Feldkommunikation, Modem- oder Antennenkabel, Zahlungsausrüstung sowie Verbindungen zwischen einem Leistungsschrank und einem Dispenser.
IEC 61643-21:2025 gilt für SPDs, die an Telekommunikations- und Signalisierungsnetze angeschlossen sind. Der Anwendungsbereich umfasst auch Netze, die Energie über dieselben Leiter übertragen, wie beispielsweise Power over Ethernet.[10] IEC 61643-22:2015 behandelt Auswahl-, Betriebs-, Einbauort- und Koordinierungsgrundsätze für diese SPDs.[11]
| Schnittstelle | Parameter zur Überprüfung | Häufiger Zulassungsfehler |
|---|---|---|
| Ethernet / RJ45 | Kategorie, Datenrate, PoE-Typ, verwendete Adernpaare, Schirmung, Einfügedämpfung und Erdung | Unter der Annahme, dass jeder RJ45-Überspannungsschutz die erforderliche Geschwindigkeit und PoE-Leistung unterstützt |
| RS485 / Modbus | Betriebsspannung, Aderanzahl, Gleichtaktbereich, Baudrate, Schirmung und Anschlussformat | Ignorieren des Referenzleiters oder Verwendung des falschen Klemmpegels |
| CAN | Busspannung, Datenrate, Leitungsimpedanz, zulässige Kapazität und Steckerbelegung | Verwendung eines allgemeinen Signal-Überspannungsschutzes, der den Bus belastet oder verzerrt |
| 4G/5G- oder GNSS-Koaxialkabel | Steckverbinder, Impedanz, Frequenzbereich, Einfügedämpfung, DC-Durchgang und Antennenanbindung | Auswahl ausschließlich anhand des Steckeraussehens |
| Zählimpuls und digitaler E/A | Potenzialfreier Kontakt oder gespeistes Signal, Spannung, Strom, Referenzpotenzial und Anforderungsreaktion | Behandlung jedes Niederspannungsanschlusses als identischer Signaltyp |
Platzieren Sie den Signal-ÜSS in der Nähe der geschützten Schnittstelle, an der ein externes leitfähiges Kabel in das Gehäuse eintritt. Bei langen Kabeln zwischen getrennten Schaltschränken muss der Schutz an beiden Enden zusammen mit dem Erdungskonzept und den Blitzschutzzonen überprüft werden.[11][12]
Schütze Mess- und Steuerkreise als separaten Bereich
Kleine Hilfsstromkreise führen oft zu sichtbaren Ausfällen: ein leerer HMI-Bildschirm, Kommunikationsfehler bei Zählern, nicht verfügbare Kartenleser, Controller-Resets oder Verbindungsabbrüche bei Fernzugriffen.
Steuerstrom
12-V- oder 24-V-Gleichstromversorgungen für Controller, Relais, Lüfter, Kühlsteuerungen, Sensoren und Kommunikations-Gateways.
Messtechnik
Zählerversorgung, Spannungs- oder Strommessung, Impulsausgang und RS485-Kommunikationsschaltkreise.
Schaltschrank-E/A
Türschalter, Not-Halt-Überwachung, Temperatursensoren, Alarme der Flüssigkeitskühlung sowie Hilfskontakte.
Benutzer- und Netzwerkgeräte
HMI, Zahlungsterminal, Zugangskontrolle, Router, Modem, externe Antenne sowie Standortkommunikationsgeräte.
Wählen Sie den SPD anhand der tatsächlichen Schaltungsdaten aus: maximale Betriebsspannung, Stromstärke, Signaltyp, Referenzpotenzial, zulässige Restspannung und Schnittstellenbandbreite.
IEEE C62.230-2022 betrachtet die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge als eine Kombination aus Stromversorgungs-, Datenerfassungs- und Kommunikationsschaltungen.[15] IEC 61851-21-2:2018 behandelt die EMV-Anforderungen für externe Ladesysteme für Elektrofahrzeuge.[3] Jeder zusätzlich installierte SPD sollte daher sowohl hinsichtlich seiner Stoßspannungsfestigkeit als auch seiner Kompatibilität im Normalbetrieb überprüft werden.
Erdung und gleichwertige Bindung bestimmen das reale Schutzniveau
Ein Überspannungsschutzgerät (SPD) begrenzt die Spannung, indem es Stoßströme über einen definierten Pfad ableitet. Ein guter Erdungswiderstandswert allein ist kein Nachweis dafür, dass der hochfrequente Ableitpfad innerhalb des Ladegeräts kurz und effektiv ist.
- Halten Sie die Anschlussleitungen des SPD kurz, direkt und frei von unnötigen Schleifen.
- Trennen Sie ungeschützte Leiter von geschützten Leitern, sofern das Layout des Schaltschranks dies zulässt.
- Verbinden Sie das Gehäuse des Ladegeräts, die PE-Schiene, das SPD, die Kabelschirme und nahegelegene metallische Systeme gemäß einem koordinierten Design miteinander.
- Erstellen Sie keine separate „SPD-Erde“, die vom Potenzialausgleichsnetz des Ladegeräts isoliert ist.
- Überprüfen Sie die Erdung sowohl am Schaltschrank als auch an der Zapfsäule, wenn diese auf getrennten Fundamenten stehen.
- Bestätigen Sie den Schirmanschluss gemäß den Anforderungen für Blitzschutz und EMV.
IEC 62305-4:2024 befasst sich mit der Planung, Installation, Inspektion, Wartung und Prüfung von Überspannungsschutzmaßnahmen für elektrische und elektronische Systeme innerhalb von Gebäuden.[12] Die IEC 60364-5-54 befasst sich mit Erdungsanlagen, Schutzleitern und Schutzpotentialausgleichsleitern.[13]
Bedeutung für Käufer: Fordern Sie den Schaltplan für den Schaltschrank sowie das Erdungskonzept an, nicht nur ein Datenblatt für den Überspannungsschutz (SPD). Ein korrekt dimensionierter SPD kann dennoch einen unzureichenden Schutz bieten, wenn der Anschlusspfad zu lang oder ungünstig verlegt ist.
Die Fernalarme müssen zu einer definierten Wartungsaktion führen
Ein Fernmeldekontakt ist für unbeaufsichtigte Ladestationen nützlich, meldet jedoch normalerweise nur den vom jeweiligen SPD bereitgestellten Status. Er überprüft weder die vorgeschaltete Sicherung, die Festigkeit der Anschlüsse, die PE-Verbindung noch den Zustand anderer Schutzzonen.
Definieren Sie die Alarmlogik vor der Bestellung.
- Überprüfen Sie, ob die Ladesteuerung eine Schließer-, Öffner- oder Wechsler-Kontaktlogik erfordert.
- Prüfen Sie die Kontaktspannung und den Nennstrom im Abgleich mit der SPS oder dem E/A-Schaltkreis.
- Identifizieren Sie den Schaltschrank und die Schutzzone in der Alarmmeldung.
- Entscheiden Sie, ob auch ein Leitungsbruch erkannt werden soll.
- Führen Sie die exakte Basis, das Steckmodul und das zugelassene Ersatzmodell in der Ersatzteilliste auf.
Definieren Sie das Verhalten nach einem Alarm.
- Sichern Sie das Gerät gemäß der Wartungsanweisung für das Ladegerät.
- Überprüfen Sie die SPD-Anzeige und den Zustand des Fernkontakts.
- Überprüfen Sie den Schutz der Sicherung, die Anschlüsse, die Leiter sowie Anzeichen von Überhitzung oder Verunreinigung.
- PE- und Potenzialausgleichsverbindungen prüfen.
- Ersetzen Sie das Gerät ausschließlich durch das projektgenehmigte Modell oder Modul.
- Protokollieren Sie den Vorfall und testen Sie den Alarmstromkreis, bevor das Ladegerät wieder in Betrieb genommen wird.
Inspektionsintervalle und Austauschkriterien müssen den Vorgaben des Ladegeräteherstellers, der SPD-Dokumentation, der Standortbelastung sowie den lokalen Wartungsvorschriften entsprechen. Es sollte kein universelles Austauschintervall für alle Schnellladeprojekte angewendet werden.
Montage- und Zertifizierungsgrenzen müssen klar bleiben
Für Schaltanlagenbauer ist die Ergänzung eines Überspannungsschutzgeräts (SPD) nicht nur eine Entscheidung über den Komponenteneinkauf. Die vollständige Baugruppe muss weiterhin die geltenden Anforderungen an Temperaturerhöhung, Kurzschlussfestigkeit, Schutzschaltungen, Abstände, Verdrahtung und Gehäusebedingungen erfüllen.
Die Norm IEC 61439-7:2022 umfasst Baugruppen für Anwendungen wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit einer Bemessungsspannung von bis zu 1.000 V AC oder 1.500 V DC.[14] Die Anforderungen an die Ladeausrüstung und die EMV-Anforderungen bleiben getrennte Bestandteile des gesamten Zulassungsprozesses.[1][3]
Häufige Design- und Beschaffungsfehler
Ein einzelner SPD schützt das gesamte Ladegerät.
Der AC-Eingangs-SPD schützt nicht automatisch ein entferntes Ethernet-Kabel, eine Zapfsäulenverbindung oder ein 24-V-Feldsignal.
Die Leistung des Ladegeräts bestimmt die Auswahl des SPD.
Die Nennleistung in kW definiert weder Uc, Schutzmodus, Kurzschlussfestigkeit noch Kommunikationskompatibilität.
Ein höherer kA-Wert bedeutet nicht zwangsläufig eine bessere Leistung.
Stoßstromnennwerte müssen in Verbindung mit dem SPD-Typ, dem Schutzniveau, der Systemspannung und der Koordination betrachtet werden.
Jedes Projekt erfordert Typ 1+2.
Das erforderliche Ableitvermögen hängt von der Blitzstrombelastung, dem Anschlusspunkt und dem vorgeschalteten Schutzkonzept ab.
Ein PV-Überspannungsschutzgerät ist ausreichend nah positioniert.
Eine übereinstimmende Gleichspannung belegt nicht die Eignung für den Ausgang eines umrichtergespeisten Ladegeräts.
Der Fernmeldekontakt ermöglicht eine wartungsfreie Überwachung.
Der Statuskontakt prüft weder Sicherungen, Klemmen und Verbindungen noch Feuchtigkeits- oder Hitzeschäden.
DC-Schnell-Ladegerät SPD OEM Bestätigungsprozess
Ein aussagekräftiges Angebot beginnt mit Systemdaten, nicht mit einem Produktfoto. Der nachstehende Arbeitsablauf unterteilt die Informationen zum Ladegerät, die vier Überprüfungen der Schutzzonen sowie die abschließende Dokumentenfreigabe.
Informationen, die vor der Modellauswahl zu übermitteln sind
- Nennleistung des Ladegeräts
- Anzahl der Leistungsmodule und Ausgänge
- Integrierte oder geteilte Schrankstruktur
- AC-Eingangsspannung und -frequenz
- AC-Erdungsanordnung
- Zukünftiger Kurzschlussstrom
- Vorgeschaltete Sicherung oder Schutzschalter
- Externes Blitzschutzsystem
- Vorhandener vorgeschalteter Überspannungsschutz (SPD)
- Maximale DC-Ausgangsspannung
- Maximaler DC-Ausgangsstrom
- Charakteristik der DC-Quelle
- Verfahren zur DC-Erdung oder -Isolierung
- Isolationsüberwachungseinrichtung
- Erwarteter Gleichstrom-Fehlerstrom
- Vorübergehende Überspannungszustände
- Abstand zwischen Leistungsschrank und Zapfsäule
- Außenkabelverlegung
- Ethernet-, RS485-, CAN- und Koaxial-Schnittstellen
- Anforderungen an PoE und Datenübertragungsrate
- 12/24-V-Steuerstromkreise
- Anforderungen an Fernmeldekontakte
- Erforderliche IEC-, EN-, UL- oder nationale Zulassungen
- Installationsland und -umgebung
- OEM-Etiketten- und Verpackungsanforderungen
Benötigen Sie eine projektspezifische SPD-Prüfung?
Senden Sie das einpolige Schaltbild, die maximalen AC- und DC-Spannungen, die Quelleneigenschaften, den Schrankaufbau, die Kabellängen sowie die Schnittstellenliste. LEEYEE kann diese Eingaben nutzen, um ein Modell zu erstellen und die Dokumentation für das Ladegerätprojekt zu bestätigen.
Häufig gestellte Fragen zur Beschaffung
Benötigt jedes DC-Schnellladegerät einen DC-seitigen SPD?
Es gibt keine allgemeingültige Regel für jede Topologie. Überprüfen Sie die maximale DC-Spannung, die Quelleneigenschaft, den Erdbezug, die Isolationsüberwachung, die Kabelverlegung, Fehlerbedingungen sowie die Zulassungsunterlagen des Ladegeräts. Eine lange Außenverbindung zu einer abgesetzten Ladesäule erfordert eine andere Bewertung als eine kurze interne DC-Verbindung.
Kann ein IEC 61643-31 PV-Überspannungsschutzgerät in einem DC-Schnellladegerät verwendet werden?
Die alleinige Konformität mit IEC 61643-31 belegt keine Eignung. Die Norm bezieht sich spezifisch auf die DC-Seite von Photovoltaik-Generatoren und Wechselrichtern. Eine Anwendung in Ladegeräten erfordert eine separate, dokumentierte Eignungsbescheinigung des Geräteherstellers sowie die Freigabe durch den OEM des Ladegeräts.
Reicht eine Zertifizierung nach IEC 61643-41 für die Auswahl des DC-Überspannungsschutzes aus?
Nein. IEC 61643-41 legt Produktanforderungen und Prüfungen fest, geht jedoch in den Standard-Prüfannahmen von einer Quelle mit linearer Spannungs-Strom-Kennlinie aus. Bei einem konvertergespeisten Ladegerät sind weiterhin eine Bestätigung des Fehlerstroms, der Belastung durch transiente Überspannungen, der Abschaltbedingungen sowie der Freigabegrenzen des Geräts erforderlich.
Sollte der AC-Eingang Typ 1+2 oder Typ 2 verwenden?
Die Antwort hängt von der Blitzstrombelastung am Installationsort ab. Überprüfen Sie das äußere Blitzschutzsystem, die Zuleitung, den Montageort, den vorgeschalteten SPD sowie die geltenden nationalen Vorschriften, bevor Sie den SPD-Typ festlegen.
Ist ein RJ45-SPD für die Ladekommunikation ausreichend?
Nur wenn er der tatsächlichen Ethernet-Kategorie, Geschwindigkeit, PoE-Anforderung, Schirmung und Erdungskonfiguration entspricht. RS485, CAN, Koaxialkabel und Steuerungs-I/O erfordern schnittstellenspezifische Schutzmaßnahmen.
Wo sollten Signal-SPDs installiert werden?
Diese werden üblicherweise in der Nähe der geschützten Schnittstelle platziert, an der ein externes leitfähiges Kabel in das Gehäuse eintritt. Lange Verbindungen zwischen getrennten Schaltschränken erfordern möglicherweise einen koordinierten Schutz sowie einen Potenzialausgleich an beiden Enden.
Welche Dokumente sollte ein OEM-Einkäufer anfordern?
Fordern Sie das modellspezifische Datenblatt, die geltende Norm, den Prüfbericht oder den Umfang des Prüfzeugnisses, die Schutzart-Bewertungen, Kurzschlussbedingungen, Anweisungen zum Backup-Schutz, Daten zu Fernkontakten sowie das Installationshandbuch an. Bestätigen Sie, dass das exakte Modell und die Konfiguration für das Ladegerät-Projekt zugelassen sind.
Abschluss der technischen und beschaffenden Überprüfung
Ein vollständiges Überspannungsschutzkonzept für DC-Schnellladegeräte besteht nicht einfach aus „einem AC-SPD plus einem DC-SPD“. Es handelt sich um eine koordinierte Überprüfung jeder leitfähigen Schnittstelle von der Hauptverteilung vor Ort bis hin zum Ladegeräteschrank, der externen Ladesäule, dem Steuerungssystem und dem externen Netzwerk.
Beginnen Sie mit der Ladertopologie. Überprüfen Sie die AC- und DC-Bedingungen separat. Stimmen Sie die SPDs für Kommunikation und Steuerung auf die tatsächlichen Schnittstellen ab. Überprüfen Sie anschließend die Erdung, das Quellenverhalten, die Kurzschlusskoordination, die Belastung durch temporäre Überspannungen, die Fernalarmierung und die Zertifizierungsgrenzen, bevor Sie die endgültige Stückliste freigeben.
Referenzen
- IEC, IEC 61851-23:2023, Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge – Teil 23: DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61851-24:2023, Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge – Teil 24: Digitale Kommunikation zwischen einer DC-Ladestation und einem Elektrofahrzeug zur Steuerung des DC-Ladevorgangs. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61851-21-2:2018, Konduktives Ladesystem für Elektrofahrzeuge – Teil 21-2: EMV-Anforderungen an externe Ladesysteme für Elektrofahrzeuge. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-01:2024, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 01: Allgemeine Anforderungen und Prüfverfahren. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-11:2025, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 11: Überspannungsschutzgeräte für den Einsatz in Niederspannungsanlagen. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-12:2020, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 12: Überspannungsschutzgeräte für den Einsatz in Niederspannungsanlagen – Auswahl und Anwendungsgrundsätze. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 60364-5-53:2019 mit Änderungen 1:2020 und 2:2024, Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-53: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Trennen, Schalten und Steuern. Offizielle konsolidierte Publikationsseite der IEC.
- IEC, IEC 61643-41:2025, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 41: Anforderungen und Prüfverfahren für Überspannungsschutzgeräte zum Einsatz in Gleichstrom-Niederspannungsnetzen. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-31:2018, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 31: Anforderungen und Prüfverfahren für Überspannungsschutzgeräte für Photovoltaik-Anwendungen. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-21:2025, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 21: Anforderungen und Prüfverfahren für Überspannungsschutzgeräte für den Einsatz in Telekommunikations- und signalverarbeitenden Netzwerken. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 61643-22:2015, Überspannungsschutzgeräte für Niederspannung – Teil 22: Auswahl- und Anwendungsprinzipien für Telekommunikations- und signalverarbeitende Netzwerke. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 62305-4:2024, Blitzschutz – Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEC, IEC 60364-5-54:2011 mit Änderung 1:2021, Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 5-54: Erdungsanlagen und Schutzleiter. Offizielle konsolidierte Publikationsseite der IEC.
- IEC, IEC 61439-7:2022, Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen – Teil 7: Schaltgerätekombinationen für spezifische Anwendungen wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Offizielle IEC-Veröffentlichungsseite.
- IEEE Standards Association, IEEE C62.230-2022, IEEE-Leitfaden für den Überspannungsschutz von Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Offizielle IEEE-Standardseite.
