Qu'est-ce que la protection contre les surtensions pour les chargeurs de VE?
Dans la société d'aujourd'hui, avec la popularisation rapide des véhicules électriques (VE), le nombre de Chargeurs EV, une infrastructure de support essentielle, continue de croître. Cependant, pendant le fonctionnement, les chargeurs de VE sont confrontés à de nombreux risques électriques potentiels, parmi lesquels les surtensions sont particulièrement importantes. Les surtensions, également appelées surtensions et surintensités transitoires, peuvent être causées par l'induction de la foudre, les opérations de commutation du réseau électrique ou les événements de démarrage / arrêt de charge, ce qui constitue une menace sérieuse pour Chargeurs EV et les équipements qui y sont connectés. Par conséquent, l'installation et l'application de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont d'une importance vitale pour assurer le fonctionnement sûr et stable des systèmes de recharge des véhicules électriques.
Qu'il s'agisse d'un chargeur CA résidentiel ou d'un chargeur rapide CC commercial, les chargeurs EV sont généralement déployés à l'extérieur et doivent rester connectés en permanence au réseau électrique pendant leur fonctionnement. Cela les rend particulièrement vulnérables aux surtensions. Lorsqu'une surtension se produit, la surtension transitoire peut dépasser de loin les limites de conception du chargeur EV, déclenchant une série de problèmes.
Des surtensions mineures peuvent entraîner une dégradation des performances ou un vieillissement accéléré des composants. Par exemple, l'efficacité de la charge peut diminuer, le temps de charge peut augmenter, ou les fonctions de communication peuvent mal fonctionner, empêchant l'échange normal d'informations entre le chargeur de VE et le véhicule électrique ou d'autres dispositifs. Des surtensions graves, cependant, peuvent entraîner une défaillance complète de l'équipement et même endommager d'autres circuits et dispositifs connectés. Par exemple, les circuits imprimés (PCB) à l'intérieur du chargeur de VE peuvent être brûlés, les matériaux isolants peuvent être perforés et des courts-circuits ou des incendies peuvent survenir. Cela endommage non seulement le chargeur de VE lui-même, mais peut également mettre en danger les installations et le personnel environnants. De plus, des courants de défaut peuvent refluer à travers la sortie CC vers la batterie du VE, provoquant une défaillance de la batterie et affectant le fonctionnement normal et la sécurité du véhicule.
Compte tenu des graves dangers que représentent les surtensions pour les chargeurs de VE, une protection contre les surtensions appropriée pour les chargeurs de VE est non seulement essentielle pour prévenir les dommages à l'équipement et prolonger la durée de vie, mais aussi une mesure clé pour assurer la sécurité et la stabilité globales du système de charge. Du point de vue des normes et réglementations de l'industrie, la protection contre les surtensions pour les chargeurs de VE a acquis une large reconnaissance mondiale et est devenue une exigence obligatoire dans de nombreuses régions.
Par exemple, la CEI 61643-11 est une norme adoptée à l'échelle mondiale pour les SPD dans les systèmes de distribution basse tension. Elle spécifie les performances et les méthodes de test des dispositifs de protection contre les surtensions utilisés dans les équipements d'alimentation des véhicules électriques (EVSE). UL 1449 (5e édition) est la norme pour le marché nord-américain, définissant les exigences pertinentes pour les SPD utilisés dans les chargeurs de VE. En Chine, GB / T 34120-2017, en tant que norme nationale pour les équipements de charge, exige que les chargeurs de VE soient équipés d'au moins une protection contre les surtensions de type II. En outre, le règlement R10 (révision 4) de la Commission économique des Nations Unies pour l'Europe (CEE-ONU) est un règlement automobile international qui oblige les chargeurs embarqués (OBC) à passer les surtensions et les tests électriques rapides transitoires / surtensions pour assurer la compatibilité électromagnétique. Ces normes soulignent systématiquement que la protection contre les surtensions est un élément central de la conception de la sécurité des chargeurs de VE et une condition préalable fondamentale pour une installation conforme et la sécurité des utilisateurs.
En pratique, tous les modèles de chargeurs de VE ne sont pas équipés de modules de protection contre les surtensions intégrés. De nombreux utilisateurs sensibles aux coûts, lorsqu'ils choisissent des chargeurs de VE résidentiels, peuvent rencontrer sur le marché des produits qui ne fournissent que des conceptions de circuits de base sans dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) dédiés ou mécanismes de protection contre les surtensions clairement définis. Certaines marques haut de gamme peuvent intégrer des composants de base de suppression des surtensions à l'intérieur du chargeur de VE, mais leurs performances sont souvent limitées par des contraintes de coût et un espace interne.
Par conséquent, les consommateurs et les ingénieurs devraient vérifier de manière proactive si les produits sont dotés de certifications efficaces de protection contre les surtensions (telles que IEC ou UL) et donner la priorité aux marques qui ont passé les normes de test internationales. Même lorsqu'un chargeur de VE comprend une protection contre les surtensions intégrée, sa capacité est généralement assez basique. Les SPD intégrés dans les chargeurs de VE ont généralement une petite capacité et ne peuvent gérer que des surtensions mineures. Ils fonctionnent plus efficacement dans le cadre d'un système de protection contre les surtensions à plusieurs niveaux lorsqu'ils sont coordonnés avec des mesures de protection externe en amont plus fortes. Sans protection externe, les SPD intégrés sont susceptibles de tomber en panne lorsqu'ils sont exposés à de graves coups de foudre ou à des fluctuations importantes du réseau électrique.
Pour protéger efficacement les chargeurs de VE et les équipements connectés contre les surtensions, l'industrie recommande largement une conception de protection contre les surtensions en couches. Cette approche comprend l'installation d'un parasurtenseur dans tout le bâtiment sur la carte de distribution principale comme barrière principale, ainsi que des SPD intégrés dans le chargeur de VE comme ligne de défense finale au niveau de l'équipement. Grâce à une protection contre les surtensions interne et externe coordonnée, les surtensions d'intensités variables peuvent être dissipées efficacement, une coordination appropriée de la tension entre les niveaux de protection peut être obtenue et la fiabilité globale et la durée de vie peuvent être considérablement améliorées.
Il est fortement recommandé d'installer un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) de type 1 ou de type 1 + 2 sur le panneau de distribution principal. Ce SPD externe peut gérer des courants de foudre plus élevés et une énergie de surtension du réseau électrique, servant de première ligne de défense. Il absorbe efficacement la plupart des surtensions à haute énergie, protégeant ainsi l'ensemble du système électrique et tous les équipements connectés. Lors de la sélection d'un SPD externe, des paramètres tels que la tension nominale, le courant nominal et le niveau de protection doivent être pris en compte pour garantir la compatibilité avec les caractéristiques électriques du chargeur de VE et l'adéquation aux conditions du réseau local.
Les dispositifs de protection contre la foudre et les surtensions dédiés aux chargeurs de VE sont principalement utilisés pour protéger à la fois l'équipement de charge et les véhicules électriques des coups de foudre et des surtensions du réseau électrique. Lors de la sélection de ces dispositifs, il est essentiel de comprendre d'abord la tension nominale, le courant nominal et la fréquence de fonctionnement du chargeur de VE, afin de choisir un parafoudre qui répond aux exigences du chargeur. Les chargeurs de VE sont généralement divisés en chargeurs de VE CC et chargeurs de VE CA, et différents types peuvent nécessiter différents dispositifs de protection contre les surtensions.
Pour les chargeurs DC EV, en raison de leur tension de fonctionnement plus élevée, généralement comprise entre 200 V et 1000 V DC, des dispositifs de protection contre les surtensions DC capables de résister à une haute tension doivent être sélectionnés. Il est recommandé d'utiliser des SPD DC de haute qualité avec des niveaux de protection de 60 kA ou plus, garantissant une protection efficace contre les coups de foudre pendant la charge rapide et empêchant d'endommager à la fois le chargeur EV et le véhicule électrique. Pour les chargeurs AC EV, qui fonctionnent à des tensions inférieures, généralement 220 V ou 380 V CA, des SPD adaptés aux systèmes d'alimentation CA doivent être sélectionnés. Les SPD AC de qualité inférieure avec des niveaux de protection de 20 kA ou 30 kA sont généralement suffisants pour répondre aux exigences de protection contre la foudre.
Lors de l'installation de parasurtenseurs dédiés pour les chargeurs de VE, le niveau de protection doit être sélectionné en fonction de l'environnement du chargeur de VE et des conditions de foudre environnantes. En général, pour les équipements critiques tels que les chargeurs de VE, des niveaux de protection plus élevés sont recommandés pour garantir un fonctionnement en toute sécurité. Une disposition appropriée des parasurtenseurs est également essentielle pour assurer la couverture des équipements et des circuits critiques, tout en minimisant la longueur des connexions électriques afin de réduire l'impact des surtensions. De plus, il est essentiel de choisir des marques de protection contre les surtensions fiables pour garantir la qualité et les performances du produit conformément aux normes pertinentes.
Lorsque l'induction de la foudre ou les fluctuations du réseau électrique se produisent, les lignes d'alimentation peuvent subir des surtensions transitoires dépassant de loin la tolérance de l'équipement, atteignant souvent plusieurs kilovolts. Les parasurtenseurs de chargeur de VE équipés de la fonctionnalité SPD, qui restent normalement dans un état à haute impédance, deviendront immédiatement conducteurs et détourneront en toute sécurité l'excès de courant vers la terre via des conducteurs de mise à la terre dédiés, protégeant ainsi l'équipement. Sans protection SPD, toute l'énergie de surtension serait directement injectée dans les composants d'alimentation internes du chargeur de VE (tels que les modules IGBT et les cartes de commande), entraînant des dommages irréversibles.
Avec l'adoption généralisée des véhicules électriques, la sécurité et la fiabilité des chargeurs de VE sont devenues un centre d'attention majeur. La protection contre les surtensions, en tant que mesure essentielle pour assurer le fonctionnement sûr des chargeurs de VE, est indéniablement importante. En comprenant les dangers que représentent les surtensions pour les chargeurs de VE, l'importance et la reconnaissance par l'industrie de la protection contre les surtensions, l'état actuel et la sélection des solutions de protection contre les surtensions, les stratégies de mise en œuvre de la protection contre les surtensions et les principes de fonctionnement des SPD, nous pouvons mieux apprécier la nécessité d'installer des dispositifs de protection contre les surtensions appropriés dans les systèmes de chargeurs de VE.
Que ce soit du point de vue de la sécurité des équipements, de la durée de vie prolongée, de la stabilité globale du système ou de la sécurité des utilisateurs, la protection contre les surtensions joue un rôle indispensable. Par conséquent, les fabricants, les installateurs et les utilisateurs de chargeurs de VE devraient mettre fortement l'accent sur la protection contre les surtensions, sélectionner les dispositifs de protection contre les surtensions appropriés.
