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Elektromobilität Sicherungen für Elektronik und Akku-Zellen

Schurter hat Produkte im Portfolio, die für die Absicherung der Elektronik und der Akku-Zellen in Elektromobilen zum Einsatz kommen. Daher gibt das Unternehmen hier einen Überblick über den Aufbau von Akkupacks, geeigneten Sicherungen und dem Standard AEC-Q200.

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Schurter orientierte sich bei der Entwicklung seiner Sicherungen an den hohen Anforderungen aus der Raumfahrtindustrie, welche in Kooperation mit der ESA entwickelt wurden.
Schurter orientierte sich bei der Entwicklung seiner Sicherungen an den hohen Anforderungen aus der Raumfahrtindustrie, welche in Kooperation mit der ESA entwickelt wurden.
(Bild: Schurter)

Automobile werden immer komfortabler, stärker, sicherer und damit auch schwerer. Um ein Elektromobil angemessen zu beschleunigen, braucht es also viel Energie. Erreicht wird dies, indem man kleine Akku-Zellen – Größenordnung 4 VDC / 3200 mAh – parallel und in Serie verschaltet. Um eine Betriebsspannung von etwa 400 VDC zu erreichen, braucht man also 100 Zellen in Serie. Die Ausdauer bzw. Reichweite erzielt man durch Parallelschaltung vieler solcher 400 V-Strings. In sehr kräftigen Elektrofahrzeugen kommen mehrere tausend Zellen zusammen.

Battery Balancing: maximale Kapazität nutzen

Dem Ladevorgang kommt eine wichtige Bedeutung zu. Unter „Battery Balancing“ versteht man eine elektronische Schaltung, welche eine gleichmäßige elektrische Ladung vieler ähnlich aufgebauter, aber durch Fertigungstoleranzen leicht unterschiedlicher Akku-Zellen innerhalb eines Akkupacks gewährleistet. Jene Zellen, welche besonders rasch Energie aufnehmen, werden etwas abgebremst. Das schwächste Glied der Kette gibt den Takt vor. Jede Zelle erhält ihre individuelle Behandlung. Nur so kann die maximale Kapazität genutzt und einer Alterung/Schwächung entgegengewirkt werden.

Jede Zelle muss gegen Überstrom abgesichert werden. Das macht mehrere Tausend Sicherungen pro Akkupack. Eine solche Sicherung muss viele Jahre zuverlässig funktionieren. Sie muss im kältesten Winter ebenso ihren Dienst verrichten wie bei brütender Hitze. Dazu kommen Schläge und Vibrationen während der Fahrt. Einschalten, Ausschalten, Beschleunigen – zyklische Festigkeit ist unverzichtbar.

Sicherungen gemäß AEC-Q200

Hinter dem Kürzel AEC (Automotive Electronics Council) steckt eine US-amerikanische Organisation zur Standardisierung der Qualifizierung von Elektronikkomponenten in der Automobilindustrie. Der Mitte der 1990er-Jahre vorgestellte Standard Q200 beschreibt die Anforderungen an passive Komponenten. Diese Standards sind weltweit gültig. Spezifische Tests und ein Anforderungsprofil für Sicherungen waren zu Beginn nicht relevant. Im Zuge der Einführung elektronischer Steuergeräte und elektrischer Antriebe hat sich dies aber geändert. Schurter orientierte sich an den hohen Anforderungen aus der Raumfahrtindustrie, welche in Kooperation mit der ESA entwickelt wurden. In Zusammenarbeit mit globalen Schlüsselspielern der Automobilindustrie wurden so Testverfahren für Sicherungen entwickelt, welche dem Anforderungsprofil Q200 entsprechen.

Schurter führt mittlerweile eine ganze Palette an Sicherungen gemäß AEC-Q200 für verschiedene Applikationen (Battery Management, Klimaregelung, motornahe Elektronik für Diesel/Benziner u.v.m.). (sh)

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