Lichtbogenfreies Schalten bei hohen Spannungen
Hybrides Kontaktsystem vereint verschleißfreies Schalten und hohe Abschaltleistung mit einem niedrigen Übergangswiderstand
Diese grundsätzliche Überlegung war die treibende Kraft, im LKW DC 24 V statt wie im PKW DC 12 V zu verwenden. Bei einer weiteren Erhöhung der Spannung kommt es jedoch zu einer neuen Herausforderung durch Lichtbögen. Bereits bei DC 48 V-Systemen erodiert der bei jedem Schaltvorgang entstehende Lichtbogen die elektrischen Kontakte. Dies erfordert Maßnahmen, um die Lebensdauer der Schaltkomponenten zu verlängern. Wir haben deshalb eine patentierte Lösung entwickelt, um mit Hilfe von Halbleitern beim Schalten des mechanischen Kontaktsystems den Lichtbogen zu unterdrücken.
Mit der Elektromobilität haben völlig neue Spannungsebenen Einzug in die Automobilindustrie gehalten. Den Massenmarkt dominieren heute DC 450 V-Systeme. Sportwagen und Lastkraftwagen arbeiten bereits mit DC 850 V, bei der nächsten Generation von Lastkraftwagen werden DC 1250 V Systeme Realität.
Ein geschickter Einsatz der Inverter-Technologie erlaubt es, den Strom vor dem Schaltvorgang zu reduzieren. Dennoch müssen die Schaltgeräte in der Lage sein, die enormen Lichtbogenenergien, die beim Schalten im Notfall auftreten, zu beherrschen.
Der elektronische Bypass stellt sicher, dass auch bei Spannungen über DC 1000 V das mechanische Kontaktsystem nicht beschädigt wird. Dies bewahrt den geringen Innenwiderstand, die geringe Verlustleistung und die hohe Strombelastbarkeit über die gesamte Lebensdauer.
Unerreicht ist aber vor allem die hohe Schaltleistung im Notfall. Ein Beispiel dafür ist das kompakte Hochvoltrelais HVR10, das wir seit einigen Jahren in Serie fertigen. Es kann im Notfall sogar 2000 A bei DC 1000 V mehrfach abschalten, ohne Schaden für das Kontaktsystem. Bezogen auf den kleinen Bauraum und das geringe Gewicht hat keine andere HV-Technologie diese Leistungsdaten bisher erreicht.
Heute findet diese Technologie überall dort Einsatz, wo Zuverlässigkeit über Gewinn oder Verlust entscheiden kann oder wo Lichtbögen als Sicherheitsrisiko gelten. Beispiele hierfür sind Baufahrzeuge für den Einsatz unter Tage im Bergbau oder Prüfaufbauten zum Test elektrischer Antriebseinheiten in der Automobilindustrie.
Das Verhältnis von hoher Abschaltleistung zu kompakten Bauvolumen und geringem Gewicht macht das hybride Schaltkonzept auch für andere Anwendungsbereiche wie z.B. die Luftfahrt attraktiv. Auch dort läuft die Forschung an elektrischen oder wasserstoff-elektrischen Antrieben.
