TWIKE Dreiphasen-Laden mit Nebenwirkungen

Hallo zusammen,

es ist so still im Forum - ich mach jetzt mal wieder den Eisbrecher und schneide ein bei mir aktuelles Thema an: Was so alles passieren kann, wenn man mit dem TWIKE auf grosser Tour ist und mit drei Phasen (Dreh-)Strom in die Akkus reinkippt. Wie immer bei meinen Beiträgen: Nachbau auf eigene Gefahr, standard Disclaimer applies.

Seit ich mein TW415 mit Typ-2 Anschlüssen ausgerüstet habe (die entsprechende Story findet sich hier: https://www.elektroauto.community/forums/topic/2899-goodbye-pc-hello-type-2/ ), hat es einen 16A-Zusatzlader und etliche Kilometer mehr auf den Ticker gegeben. Auf einer grossen Tour ins Wallis wurde sogar die 200'000km Marke geknackt. Auf ebendieser Tour hat es allerdings kurz vorher bei km 199'951 im Zusatzlader ebenfalls laut geknackt. Im Bild IMG_8166.jpg sieht man, wo ich den hinter dem Beifahrersitz neben meinem ganzen Hausrat eingebaut habe, und als das passierte, sass ich grad daneben und habe Zeitung gelesen. Der elektrische Geruch liess bei mir sofort die Notfall-Checkliste ablaufen: Not-Aus, Typ2 ausstöpseln, woher kam das laute Knacken? Sehe ich Rauch? Brennt was? Shit, jetzt sitze ich hier aAdW und die Kiste läuft nicht... Nachdem ich mich von Schreck erholt hatte und der Geruch beim Zusatzlader lokalisiert war, hab ich diesen elektrisch abgetrennt und den Ladevorgang mit dem Umrichter neu gestartet. Schwein gehabt - alle Parameter normal, TW lädt, TW fährt, alles wieder unter Kontrolle.

Der Zusatzlader wurde daraufhin ausgebaut und in der Ferienunterkunft seziert. Was als Werbeargument daherkommt "IP67 fully potted", vollvergossen, ist hierbei mehr ein Fluch als ein Segen. Nachdem ich den X-Entstörkondensator und den Schutz-VDR aus der Vergussmasse ausgegraben hatte (Bild 09. Cx und VDR freigelegt.jpg), wurde klar, was da im Argen lag. Der Kondensator verträgt bis 275VAC, und der VDR, welcher diesen und den Rest der Elektronik schützen sollte, hat eine spezifizierte Durchbruchspannung von irgendwo zwischen 680 und 1120V. So eine bescheuerte Dimensionierung ist mir bisher nirgends untergekommen! Die aufgeplatzte Seite des Kondensators liegt übrigens auf der Oberseite, drum sieht man den Schaden nicht wirklich gut. 

Nachdem nun ein Pfennigartikel meinen teuren Zusatzlader geschrottet hat, war es wohl an der Zeit sich zu überlegen, woher die tödliche Spannungsspitze kommen konnte. Grundsätzlich sehe ich da drei Möglichkeiten.

1. Zum einen eine Transiente auf dem Netz - kommt vor, und deshalb gibt's ja die VDRs, welche empfindliche Elektronik schützen soll(t)en. Beim Umrichter reingeschaut und siehe da, da hat es einen VDR zwischen L und N, und der ist korrekt dimensioniert. Drum also hat der Umrichter auf Phase L1 überlebt, und der ZL auf Phase L2 hat alle Viere von sich gestreckt; L3 war zu dem Zeitpunkt glücklicherweise nicht belegt.
2. Zum Anderen kann es passieren, dass die Nulleiterverbindung wegen einem Wackelkontakt unterbrochen wird, und dann bei Geräten zwischen L1-N, L2-N, und L3-N eine Asymmetrie auftritt, welche die Spannung auf einer Phase bis auf 400V hochgehen lässt. Retrospektiv muss ich zugeben hätte es längst schon passieren können, dass es mir auf diese Art bei den komplett ausgelatschten Typ-2 Steckern an diversen Gratis-Ladestationen meinen Zusatzlader oder Umrichter ins Jenseits befördert. An dieser Stelle eine Warnung an alle Mehrphasen-Schnellade-Twiker - passt auf!
3. Und als dritte Möglichkeit, wie eine solche Überpannung zustande kommen kann, steht Ein- oder Ausstöpseln des Typ2-Steckers unter Last zur Debatte. Damit das nicht passiert, wird gemäss Norm der Typ2-Stecker am Fahrzeug verriegelt, bevor die Ladestation den Schütz schliesst und den Ladestrom auflegt, und erst wieder entriegelt, wenn der Strom aus ist. Nur wenn man die Verriegelung nicht einbaut, dann... naja. Selber schuld. 

Nach diesem Ereignis waren ein paar Massnahmen erforderlich, damit das nicht mehr passiert. Wenn es die verpeilten Chinesen schon nicht fertigkriegen, in ihrem vollvergossenen Lader den korrekten VDR unterzubringen, sollten das wohl eine paar fette VDRs (Epcos High-EnergetiQ SIOV-Q20K230, die blauen Plättchen im Bild IMG_1006) zwischen jeder Phase und dem Nulleiter richten, idealerweise gleich nach der Sicherung nach dem Typ2-Eingang. Die Dinger können 15kA (15'000 Ampere) ableiten und in so einem Fall fliegt die Sicherung (bei mir der 16A Leitungsschutzschalter) raus. Im Bild IMG_1013.jpg sieht man drei dieser Dinger gestapelt, mit einem gemeinsamen Anschluss für den Nulleiter. Zwischen Nulleiter und Erde habe ich eine 24V TVSD (Littelfuse Transient Voltage Suppression Diode 5KP24CA) verdrahtet (Bild IMG_1015.jpg). Wenn der Nulleiter mehr als 24V hochgeht, dann schliesst die locker mal bis zu 131A kurz und der FI der Ladestation sollte die Last sofort abwerfen. Spoileralert: Das funktioniert zur Zeit allerdings viel zu gut und haut gleich alle FIs bis hin zum Hauptverteiler raus... deshalb habe ich den PE-Draht schliesslich doch nicht angeschlossen. Anyway, wegen der hohen Packungsdichte alles in Epoxy eingegossen (Bild IMG_1024.jpg) und das fertige Modul (IMG_1048.jpg) eingebaut (IMG_1049.jpg). Wie erwähnt muss vor dem Überspannungsschutz eine Sicherung angeordnet sein - auf die unbekannte Absicherung in der Ladestation möchten wir uns ja nicht verlassen müssen. 

So, damit wären die Fälle 1) und 2) abgedeckt. Für Nummer 3) habe ich einen Einschalt- und Ausschaltsequenzer spendiert, welcher die Phasen mit Verzögerung nacheinander ein- und ausschaltet. Immer noch nicht konform zur Norm, löst mir aber mit solider Schaltschranktechnik das Problem zumindest für den Moment. TW415 back on the road again...

Allen gute Fahrt und bleibt gesund in diesen Tagen,
Florian + TW415 + TW713