All-In-One-Lösung für die HV-Batterie
Zuverlässiges Schalten und Schützen in einer Komponente
Höhere Ladeströme und Reichweiten, erhöhte Zuverlässigkeit und Sicherheit sowie eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Batteriesysteme sind erforderlich. Unser kombiniertes Schalt- und Schutzgerät HVB10 ist die ideale Lösung, um diese konkurrierenden Ziele zuverlässig zu erreichen und die Anzahl der benötigten Komponenten zu reduzieren.
Konventionelle Schutzkonzepte
Aktuelle Schutzkonzepte von Fahrzeugbatterien nutzen HV-Schütze sowie HV-Sicherungen oder pyrotechnische Trennelemente. Während die HV-Schütze unter normalen Betriebsbedingungen Batterie und Antriebsstrang trennen bzw. verbinden, trennen Sicherungen und Pyrosicherungen die Verbindung im Fall von Kurzschluss, Überlast oder Kollision, um gefährliche oder batterieschädigende Zustände zu verhindern. Höhere Spannungen von 800 V und mehr sowie höhere Ladeströme bringen dieses Schutzkonzept an seine Grenzen. Kompromisse bei Performance, Wirtschaftlichkeit sowie Sicherheit sind die Folge.
Beim Einsatz von HV-Sicherungen müssen schwierige Kompromisse hinsichtlich Lebensdauer, Auslösezeit und Wärmeverlust eingegangen werden. Diese führen zu suboptimalen Ergebnissen in Bezug auf Leistung, Wirtschaftlichkeit oder Sicherheit.
Pyrofuses hingegen erhöhen die Komplexität des Systems, da sie elektronisch ausgelöst werden müssen, was hohe Anforderungen an die funktionale Sicherheit nach ISO 26262 mit sich bringt. Mögliche Fehlauslösungen reduzieren die Verfügbarkeit des Fahrzeugs. Zudem müssen die Batterien bei gewollter oder ungewollter Auslösung aufwendig repariert werden. Die sichere und zuverlässige Koordination von Schalt- und Schutzkomponenten sowie die Vielzahl von Verbindungselementen erhöhen zusätzlich die Komplexität und Fehleranfälligkeit entsprechend aufgebauter Systeme.
Schutzkonzept mit HVB10
Das innovative Schutzkonzept des HVB10 basiert auf der Kombination von Schalt- und Schutzfunktion in einem Gerät. Dadurch werden Abstimmungsprobleme zwischen beiden Funktionen vermieden und Verbindungselemente eingespart.
Die zweipolige Ausführung schaltet Plus- und Minuspol des Batteriepacks gleichzeitig, was die Anzahl der Komponenten weiter reduziert und wertvollen Bauraum einspart. Das vollständig bidirektionale Design ermöglicht eine optimale Leistung im Fahr- und Ladebetrieb. Ab einer definierten Stromstärke schaltet das Gerät völlig selbstständig ab. Dadurch und durch den rein elektromechanischen Aufbau werden die Anforderungen durch funktionale Sicherheit auf ein Minimum reduziert.
Ein weiterer Vorteil der elektromechanischen Komponente ist hierbei die Rückstellbarkeit. Nach geringen Überstromsituationen kann das Gerät zurückgesetzt werden, was kostspielige Fahrzeugstillstände verhindert.
Innovatives Schaltprinzip für extrem schnelle Auslösung und optimierte Wärmeableitung
Im Gegensatz zu Hochvoltschützen, bei denen Levitationseffekte durch zu hohe Ströme oft zu gefährlichen Kontaktklebern führen, nutzt der HVB10 diese Effekte zu seinem Vorteil. Er öffnet umso schneller, je höher der Kurzschluss ist, was extrem schnelle Abschaltzeiten von wenigen Millisekunden ermöglicht.
340 A Dauerstrom, kurzzeitige Ladespitzen von über 600 A und eine Abschaltleistung von weit über 17 kA bei 850 V Betriebsspannung sind wesentliche Leistungsmerkmale des HVB10.
Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung des HVB10 zur Serienreife liegt nun auf der weiteren Optimierung hinsichtlich sehr hoher Ladeströme und damit kurzer Ladezeiten. Die über 75-jährige Erfahrung von E-T-A auf dem Gebiet des Überstromschutzes ist hierfür eine gute Basis.
A-Muster sind bereits verfügbar. Weiterentwicklungen für noch höhere Spannungen und Ströme, beispielsweise in Bezug auf das Megawatt Charging System, prüfen wir aktuell.
