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Elektromobilität

Leistungssteckverbinder als Schnittstelle zwischen Batterie und E-Mobil

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Flexible Nutzung dank steckbarem Wechselakku-System

„Was wir jetzt noch brauchten, war ein Hochleistungssteckverbinder, der das Wechselakkusystem im Fahrzeug mit den Verbrauchern sowie außerhalb des Fahrzeugs mit der Ladestation verbindet“, erinnert sich Hasenohr. Hier entschied sich das Projektteam um den Studiendirektor für das Steckverbindersystem PC 35 von Phoenix Contact. Da aufgrund der geringen Spannung hierbei hohe Ströme fließen, müssen die Leitungen hohe Anschlussquerschnitte besitzen. „Der Steckverbinder aus der Serie PC 35 nimmt hier Leiteranschlüsse bis zu 35 mm² auf“, sagt Hasenohr. „Der maximale Strom von 125 A, der durch den Einsatz einer integrierten Stahlüberfeder am Kontakt möglich ist, bietet uns hier zusätzliche Reserven“.

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Während die e-Ape mit dem einen Akkublock unterwegs ist, kann ein zweiter auf dem Schulgelände, zum Beispiel in einer Photovoltaik-Ladestation, geladen werden. „Ein bequemes Handling mit geringen Steck- und Ziehkräften war für uns ein besonderes Kriterium bei der Auswahl des Steckverbinders“, erklärt Hasenohr. „Die Verriegelung erfolgt mittels Schraubflansch – gemäß den gültigen Sicherheitsbestimmungen.“

Symbiose aus Moderne und Tradition

Die „Heinrich-Hertz-e-Ape“ vereint Traditionelles mit Zukunftsweisendem. Das Fahrzeug wird seit den 50er-Jahren vom italienischen Hersteller nahezu unverändert gebaut. Die zur e-Ape umgebaute Variante stammt aus den neunziger Jahren des 20. Jahrhunderts. Die Symbiose von Tradition und Moderne spiegelt sich auch im Cockpit wider: unten der traditionelle Original-Tachometer, der von einer Welle angetrieben wird, die bis zum Differentialgetriebe reicht; darüber ein hochmodernes Multifunktionsdisplay, welches über ein Bussystem mit dem Umrichter kommuniziert.

Beim Umrichter handelt es sich um einen speziell für Fahrantriebe entwickelten Frequenzumrichter, der aufgrund der verwendeten Batterietechnik direkt mit 24 VDC in den Zwischenkreis gespeist wird. Durch dieses Verfahren wird die Rekuperation – also die Energierückspeisung in den Akku – erheblich vereinfacht. Sicherheitsrelevante Bedingungen werden vom Umrichter vorgegeben und deren Einhaltung wird überprüft. Eine korrekte Einschaltreihenfolge und Fahrerpräsenz über einen Sitzschalter sind nur zwei Beispiele.

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Batterie Swapping

Bei E-Mobilen sind die Batteriezellen meist fest im Gerät verbaut und der Anwender schließt sein Fahrzeug an eine Ladesäule an. Während dieser Zeit kann das Fahrzeug selbst nicht verwendet werden. Daneben existiert das Konzept der modularen Batteriespeicher und des Battery Swapping. So kann etwa die Standzeit des Fahrzeuges durch den Austausch von Batteriemodulen drastisch verkürzt werden, so dass beispielsweise Busse ihren Linienbetrieb fast verzugsfrei fortsetzen können. Bei Zweirädern kann das Batteriemodul bequem mit in die Wohnung genommen werden.

Batteriewechselsysteme findet man daher häufig bei Nutzfahrzeugen und im öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV). In China etwa haben zahlreiche Städte ihre Busflotte um elektrisch angetriebene Fahrzeuge erweitert, bei denen mehrmals täglich die Batteriemodule gewechselt werden. Dies geschieht automatisch mit einem Manipulator, der die über hundert Kilogramm schweren Batteriemodule beim Tausch in eine Ladevorrichtung bewegt. An die an den Batteriewechselsystemen befindlichen Steckverbinder, die die Phoenix Contact E-Mobility GmbH produziert, werden dabei hohe Anforderungen gestellt.

Fazit: Drei Bienen mit einer Klappe

Roland Hasenohr blickt inzwischen zufrieden auf sein Projekt zurück: „Unsere e-Ape verrichtet nun – nach Fertigstellung durch die Schüler der Fachschule für Technik, nach der Abnahme durch den TÜV und nach der Zulassung als „dreirädriges Kleinkraftrad“ – als fleißige Elektrobiene fast täglich ihren Dienst.“ Dabei spielen auch die vielen Vorteile des Leistungssteckverbinders PC 35 von Phoenix Contact eine Rolle, der als zentrale Batterie-Schnittstelle dient. „Als Schulprojekt zum Thema Elektromobilität hat unsere e-Ape inzwischen eine hohe Strahlkraft weit über den Schul-Campus hinaus“, resümiert Hasenohr. „Wir schlagen mit der e-Ape – um mal in der Fahrzeug-Terminologie zu bleiben – drei Bienen mit einer Klappe, denn das Fahrzeug ist Unterrichtsgegenstand, Lastentransporter und Image-Träger zugleich.“ (sh)

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* Dipl.-Ing. (FH) Matthias Schröder ist Vertriebsingenieur Geräteanschlusstechnik bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG

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