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

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

TE Connectivity

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Relais für Hochvoltanwendungen sind seit Jahrzehnten erprobt

Die konstruktiven Grundlagen für Relais in Hochvoltanwendungen sind seit Jahrzehnten im industriellen Bereich erprobt, hier kann Tyco Electronics insbesondere auf Erfahrungen beim Abschalten hoher Ströme und die Lichtbogenlöschung zurückgreifen. Bei den genannten Spannungen bis zu 1000 VDC müssen verschiedene Maßnahmen gleichzeitig greifen.

Für Hauptrelais kommen Brückenkontakte in hermetisch gedichteten Lösch-Kammern zum Einsatz, die eine Gas-Druckfüllung enthalten (Wasserstoff oder Stickstoff). Zusätzlich drängen die Felder von Lösch-Magneten die Lichtbögen aus dem Bereich der sich öffnenden Kontakte. Vorladerelais kommen meist ohne Gasfüllung aus, benötigen aber auch Löschmagnete (Bild 1).

Relais im Hochvolt-Bordnetz müssen schnell schalten

Gesichtspunkte wie Ansteuerung und die Bedingungen beim Ein- und Ausschalten, die schon bei der Auslegung klassischer 12-V-Applikationen zu berücksichtigen sind, gewinnen im Hochvoltbereich noch wesentlichere Bedeutung.

Um die Dauer kontaktverschleißender Ausschaltlichtbögen kurz zu halten, wird im Design eine hohe Dynamik mit geringen Abschaltzeiten vorgesehen. Deshalb ist die Verlängerung der Rückfallzeiten durch parallele Bauelemente (z.B. Dioden) zur Spulendämpfung sehr genau zu betrachten; das gilt auch für die Ansteuerung mittels Pulsweitenmodulation (PWM).

Prellende Kontakte führen zu Lichtbögen

Die für das Ausschaltvermögen vorteilhafte Dynamik erweist sich bei hohen Einschaltströmen als nachteilig. Dabei kann es nämlich zum Prellen der Kontakte kommen – also zum unkontrollierten wiederholten Öffnen und Schließen in diesen hohen Strom hinein. Bei jedem dieser nicht beabsichtigten Schaltspiele werden Lichtbögen generiert, die Kontaktoberflächen schmelzen partiell auf und es kann zum Verkleben der Kontakte kommen. Abhilfe schafft ein Vorladekreis, welcher in bisherigen automobilen 12-V-Applikationen nicht erforderlich war.

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