Alternative Antriebe Worauf es beim Einsatz von Relais in Hochvolt-Bordnetzen von Elektro- und Hybridautos ankommt

Die Hochvolt-Bordnetze von Hybrid- und Elektrofahrzeugen stellen höchste Anforderungen an die in ihnen eingesetzten Komponenten wie Relais, Steckverbinder und Leitungen. In diesem Beitrag erfahren Sie, worauf es beim Einsatz von Relais in Anwendungen zur Elektrifizierung zukünftiger Fahrzeugantriebe konkret ankommt.

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TE Connectivity

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Die Automobilindustrie beginnt, ihre Abhängigkeit von fossilen Treibstoffen zu vermindern. Ein Erfolgsfaktor dabei ist der schrittweise Übergang zu elektrischen Fahrzeugantrieben. Die wichtigsten Ausprägungen sind hybrid-elektrische Fahrzeuge (HEV), batterie-elektrische Fahrzeuge (BEV) oder Brennstoffzellen-Fahrzeuge (FCV). Ferner werden zunehmend Hilfs- und Nebenaggregate elektrifiziert („X-by-wire“-Anwendungen, z.B. elektrische Servolenkung).

Leistungsfähigere und zuverlässigere Batterien sind gefragt

Für die Fahrzeughersteller, Batterielieferanten, Versorger und Netzbetreiber werden die Auswirkungen tiefgreifend sein, und innerhalb der nächsten zehn Jahre werden auf unseren Straßen Millionen von Fahrzeugen auch mit elektrischem Primärantrieb unterwegs sein. Maßgeblich beim Übergang zum elektrifizierten Antriebsstrang im Sinne einer Elektromobilität sind die Steigerung der Batterieleistungsfähigkeit und -zuverlässigkeit.

Elektrisch angetriebene Fahrzeuge haben ein komplexeres Bordnetz

Je nach Grad der Elektrifizierung liegt die Antriebsleistung im Bereich von rund 10 bis über 120 kW. Bei all diesen elektrifizierten Fahrzeugen ist die Betriebsspannung im Vergleich zu 12-V-Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor deutlich höher und in das Bordnetz sind Hochvolt-Batterien als aufladbare Energiespeicher integriert. Damit steigt die Komplexität des Bordnetzes und Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang stellen neue und zum Teil bedeutend härtere Anforderungen an Komponenten wie Relais, Steckverbinder und Leitungen.

Hochspannungsbordnetz erfordert neue Sicherheitskonzepte

Bei Spannungen von bis zu 1000 VDC und Kurzschlussströmen im kA-Bereich muss eine Berührbarkeit gefährdender Potenziale ausgeschlossen sein (Personenschutz ab 60 VDC). Ferner hat das Betriebs- und Sicherheitskonzept des Fahrzeugs vorzusehen, dass die Hochvolt-Energiespeicher bei verschiedensten Anlässen aktiv vom Bordnetz getrennt bzw. wieder hinzugeschaltet werden können. Bei Unfall oder im Fehlerfall, z.B. Crash, Leitungsunterbrechung etc., aber ebenso im Normalbetrieb sowie bei Wartung und Instandhaltung muss eine galvanische Trennung möglich sein. Dazu ist die Kombination von speziellen Hochvoltsicherungen mit Hochvoltrelais nötig. Das Relais allein kann diese Aufgabe nicht leisten.

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