Fallstudie｜ARCV60 Strommodul: Eine 60W Hilfskraftlösung für Wohn-EV-Ladesysteme

Anwendungs Hintergrund: Entwurf Herausforderungen in Wohn-EV-Ladesystemen

Da Elektrofahrzeuge weiterhin weit verbreitet angenommen werden, sind Wohn-EV-Ladesysteme zu einem wesentlichen Bestandteil der modernen EV-Infrastruktur geworden. Diese Systeme werden typischerweise in Wohngaragen, Gemeinschaftsparkplätzen oder halböffentlichen Umgebungen installiert und werden häufig in Form von Heim-EV-Ladegeräten (EVSE / Wallbox) implementiert, um den täglichen Ladebedarf zu unterstützen.

Im Gegensatz zu typischen elektronischen Geräten für den Innenbereich bleiben Wohn-EV-Ladesysteme kontinuierlich mit dem Stromnetz verbunden und arbeiten oft über längere Zeiträume im Standby-Modus. Gleichzeitig müssen sie Spannungsschwankungen im Netz, transiente Störungen und Temperaturschwankungen, die in Wohnumgebungen häufig vorkommen, standhalten. Daher muss die Hilfsstromversorgung innerhalb des Systems nicht nur eine stabile Ausgangsleistung liefern, sondern auch ein hohes Maß an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz gewährleisten.

In praktischen Entwürfen stehen Ingenieure typischerweise vor den folgenden Herausforderungen:

Schwankungen im Wohnnetz: Die Stromqualität variiert zwischen den Installationen, mit häufigen transienten und Überspannungsereignissen.
Breiter Betriebstemperaturbereich: Außen- oder halbaußen Installationen müssen signifikante Temperaturschwankungen in der Umgebung standhalten.
Anforderungen an die Energieeffizienz: Geräte verbleiben über längere Zeit im Standby-Modus, wodurch der Standby-Stromverbrauch zu einem kritischen Faktor wird.
Sicherheits- und Erdungsbedingungen: Die Erdungsqualität in Wohnumgebungen kann inkonsistent sein, während die Sicherheitsanforderungen für Benutzer streng bleiben.

Daher spielt selbst ein Hilfsgenerator der Klasse 60W eine entscheidende Rolle für die Gesamtstabilität und Benutzererfahrung von privaten EV-Ladesystemen.

Die Rolle des ARCV60 in Wohn-EV-Ladesystemen

Innerhalb von Wohn-EV-Ladesystemen wird der ARCV60 typischerweise als Hilfs-AC-DC-Stromversorgung verwendet, die stabile Energie für wichtige interne Module bereitstellt, einschließlich:

Hauptsteuerplatinen und Systemmanagementeinheiten
Kommunikationsmodule (Ethernet, 4G/5G, OCPP-Steuerung)
Displays, Statusanzeigen und Mensch-Maschine-Schnittstellen
Überwachungs-, Sensor- und Schutzschaltungen

Selbst wenn das Hauptstrommodul inaktiv ist, muss die Hilfsstromversorgung stabil bleiben, um sicherzustellen, dass das System jederzeit überwacht und geweckt werden kann. Daher hat die Zuverlässigkeit der Hilfsstromversorgung direkte Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit des Systemstarts, die Verfügbarkeit der Fernüberwachung und die Effizienz der langfristigen Wartung.

Entwickelt für Hochspannungs- und halbfreiliegende Umgebungen: Wichtige technische Vorteile des ARCV60

OVC III-Architektur für verbesserte Robustheit des Wohnnetzes
Wohn-EV-Ladesysteme sind typischerweise direkt mit den Verteilernetzen von Gebäuden verbunden, die als Umgebungen mit hoher transienter Energie klassifiziert werden.Das ARCV60-Netzmodul verfügt über ein Überstromkategorie-III-Design (OVC III), das es ihm ermöglicht, höhere Werte von Überspannungen und transienten Störungen standzuhalten.Dies reduziert erheblich das Risiko von Systemfehlern oder Beschädigungen von Komponenten und macht es gut geeignet für Wohn- und halbaußen Ladeanwendungen.

Breiter Eingangsbereich von 90–305VAC für flexible Wohnanwendungen
Das ARCV60-Netzmodul unterstützt einen breiten Eingangsspannungsbereich von 90–305VAC, wodurch es in der Lage ist, Variationen der Wohnnetzbedingungen in verschiedenen Regionen zu berücksichtigen.Dies minimiert zusätzlichen Design- und Validierungsaufwand, der durch lokale Gitterunterschiede verursacht wird, und erhöht die allgemeine Flexibilität bei der Bereitstellung.

Klasse II Isolierung und 4300VAC Isolation für verbesserte Sicherheit
Wohn-EV-Ladegeräte sind für allgemeine Benutzer zugänglich, wodurch Sicherheit ein kritisches Designkriterium wird.Der ARCV60 verwendet eine Isolationsstruktur der Klasse II und bietet eine Eingangs-zu-Ausgang-Isolation von 4300VAC, die einen zuverlässigen Schutz für Benutzer und Geräte gewährleistet, selbst in Installationen, in denen die Erdungsbedingungen möglicherweise eingeschränkt sind.

Ultra-Niedriger Leerlaufstromverbrauch für den Langzeitbetrieb
Für Wohnladegeräte, die über längere Zeit im Standby-Modus bleiben, liefert der ARCV60 einen Leerlaufstromverbrauch von unter 0,1 W.Dies hilft, den gesamten Energieverbrauch zu reduzieren, unterstützt das energieeffiziente Systemdesign und minimiert thermischen Stress, was zur Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit beiträgt.

EMC Klasse B Konformität für vereinfachte Systemintegration
Der ARCV60 erfüllt die Anforderungen der EN 55032 Klasse B EMI und EN 55035 EMS ohne die Notwendigkeit externer Filterkomponenten.

Für Systemdesigner bietet dies:

Größeren EMC-Designspielraum
Kürzere Zertifizierungs- und Debugging-Zyklen
Vereinfachte Systemarchitektur und reduzierte BOM-Kosten

Zuverlässigkeit für Wohn- und halbfreistehende Umgebungen entwickelt
Der ARCV60 unterstützt:

Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C
Betrieb in 5000 m Höhe
MTBF >300.000 Stunden bei 25°C

Diese Funktionen ermöglichen es dem ARCV60, die Anforderungen an Außenanwendungen, hohe Temperaturen, kaltes Klima und langfristige Betriebsbedingungen zu erfüllen, die häufig bei der Installation von EV-Ladestationen auftreten.

Anwendungszusammenfassung: Zuverlässige Hilfsenergie als Grundlage für Wohn-EV-Ladesysteme

Bei der Gestaltung von Wohn-EV-Ladesystemen sind Hilfsstromversorgungen nicht die Hauptstromquelle, dennoch sind sie entscheidend für den stabilen Betrieb von Steuerungs-, Kommunikations- und Sicherheitsfunktionen. Mit seiner Hochspannungsrobustheit, verstärkten Isolation, extrem niedrigen Leerlaufleistungsverbrauch und der EMV-Leistung der Klasse B hat sich das ARCV60-Strommodul als zuverlässige Hilfsstromlösung für Wohn-EV-Ladeanwendungen erwiesen.

ARCH OVC III Design Philosophie

In Wohn-EE-Ladesystemen – wo die Ausrüstung in Wohnumgebungen installiert ist, aber dennoch hohen Spannungsbedingungen und Netzstörungen ausgesetzt ist – geht es bei der Stromversorgungsplanung nicht nur um die Ausgangsleistung, sondern auch um die langfristige Widerstandsfähigkeit gegenüber transienter Energie und instabilem Netzverhalten.

Der ARCV60 ist ein repräsentatives Produkt, das auf der OVC III-Designphilosophie von ARCH Electronics basiert, mit einem Designansatz, der in realen Stromumgebungen verankert ist, anstatt nur auf Laboranforderungen zu basieren.

Durch die Integration der OVC III-Architektur, verstärkter Isolierung und Isolation, einer breiten Eingangsspannungsfähigkeit und der EMC-Leistung der Klasse B in eine einheitliche Designstrategie geht der ARCV60 effektiv auf die Herausforderungen von Überspannungen, Transienten und kontinuierlichem Betrieb ein, die häufig in Wohn-EV-Ladesystemen auftreten.