Hochvolt-Bordnetz Hochvolt-Leistungsverteiler für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Die Nebenaggregate von E-Fahrzeugen und Plug-in-Hybriden werden über einen Hochvolt-Leistungsverteiler mit Strom versorgt. Sicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit sind dabei essentiell.

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Leoni AG

In Hybrid- und E-Fahrzeugen (HEV) wird die Versorgungsspannung für den Antriebsstrang auf die sogenannte Hochvolt(HV)-Spannungsebene angehoben, um die Verlustleistungen so klein wie möglich zu halten. Doch bedeuten elektrische Gleichspannungen von 60 bis 800 V große Herausforderungen für das Bordnetz und seine Komponenten. Da die Leistungen sicher und verlustarm übertragen werden müssen, stellt der Leitungssatz sogar eines der zentralen Bauteile dar.

Durch die aufwendigere Architektur des HV-Leitungssatzes wird eine andere Komponente unverzichtbar: der HV-Leistungsverteiler. Seine Hauptaufgabe besteht darin, wie ein Regisseur die Leistung an die verschiedenen Nebenaggregate zu verteilen, aber auch die Leitungssatzvarianten für verschiedene Fahrzeug-Ausstattungen zu organisieren.

Es gibt die alternative Meinung, dass diese Funktion auch in der Batterie oder der Leistungselektronik abgeleistet werden könnte. Aber die heutigen Bestrebungen, eben diese Komponenten in standardisierter Form modell- oder sogar herstellerübergreifend einzusetzen, machen es unwahrscheinlich, dass diese in einem hohen Grad flexibel sein können, um die Leistungsverteilung zu erfüllen.

Sicherheit als A und O beim Leistungsverteiler

Aus diesem Grund ist Leoni bestrebt, die Entwicklung von HV-Leistungsverteilern weiter zu treiben, um die Anforderungen der Automobilhersteller zu erfüllen. Im Vergleich zum konventionellen Leitungssatz gibt es im gesamten HV-Bordnetz, all seinen Komponenten und Verbrauchern neue Herausforderungen. Das Augenmerk liegt hier stärker auf dem Sicherheitsgedanken und der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).

Das starke Verlangen nach Sicherheit ist einfach zu begründen – Gleichspannungen über 60 V sind für den Menschen gefährlich. Ein unabsichtliches Berühren HV-Spannungsführender Teile ist deshalb in jedem Fall zu verhindern. Eine weitere elementare Gefahr besteht darin, dass Lichtbögen entstehen, was im schlimmsten Fall zu einem Fahrzeugbrand führen kann. Deswegen ist es entscheidend, dass der Leistungsverteiler optimal dimensioniert, Abstände und Materialen richtig gewählt werden. Hierfür werden nach Möglichkeit die unterschiedlichen Spannungspotentiale sinnvoll räumlich voneinander getrennt oder – falls dies nicht möglich ist – mit stabilen Kunststoffteilen voneinander isoliert.

Sicherheitskritisch ist auch die Wartung des Fahrzeugs. Diese darf zwar nur von speziell ausgebildetem Fachpersonal durchgeführt werden, trotzdem sollte die Box über eine Sicherheitseinrichtung verfügen, die beim Öffnen das gesamte HV-Bordnetz abschalten lässt. Da es mehrere Sekunden dauern kann, bis das System spannungsfrei ist, wird durch eine geeignete Gehäuseauslegung gewährleistet, dass währenddessen HV-führende Teile nicht berührt werden können. Zusätzliche Kunststoffabdeckungen mit entsprechenden Verriegelungen stellen sicher, dass die Demontage entsprechend lange dauert.

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