Steckverbinder

Hochstromverbindungen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen

13.02.12 | Redakteur: Thomas Kuther

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FCI erweitert seine Power.S3-Familie um Hochstromverbindungen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen. Der 2-polige Steckverbinder RCS890 (230 A/750 V) ist die um 90° abgewinkelte Version des Stecksystems RCS800 und bietet eine große Orientierungsfreiheit bei der zuverlässigen Verbindung von sperrigen und dicken Stromkabeln.

Mit dem für Mitte 2012 geplanten Start der Großserienproduktion knüpft FCI an den Erfolg des RCS800 Stecksystems an, der bereits in den ersten in Massenproduktion vom Band rollenden Elektroautos des Automobilherstellers Renault/Nissan, zu denen auch die Serienmodelle Nissan Leaf und Renault Z.E. zählen, Anwendung findet. Diese neue Steckverbindung, die ergänzend zum RCS800 entwickelt wurde, soll dazu beitragen, die hohen mechanischen Belastungen abzuschwächen, die bedingt durch die für den Elektroantrieb notwendigen 35 - 50 mm²starken Stromkabel im Motorraum auf die Steckverbinder einwirken. Die Nutzung in Verbindung mit dem RCS800 erhöht die Orientierungsmöglichkeiten noch.

Der Kabelabgang im gesteckten System kann – je nach Einbaulage – frei gewählt werden. 0° und 180° Kabelabgang, sowie auch Überkopfmontage sind problemlos möglich.

Die in Elektroautos verwendeten Lithium-Ionen-Akkus weisen elektrische Spannungen von bis zu 800 V auf und stellen im Schnitt Stromstärken von bis zu 300 A zur Verfügung. Verbindungssysteme müssen daher einen hervorragenden Schutz gegen Stromschläge, Störfelder und elektrischen Funkenschlag bieten. Darüber hinaus ist das Bestreben, die Reichweite von Elektroautos bei gleichzeitiger Kostenoptimierung zu vergrößern, mit der Notwendigkeit verknüpft, Gewicht, Abmessungen und Gesamtbetriebskosten zu verringern.

Das jüngste von FCI entwickelte Mitglied der Power.3-Familie weist sämtliche bewährten und innovativen Merkmale auf, die bereits seinen Vorgänger, den RCS800, auszeichnen, und erfüllt höchste Ansprüche an Sicherheit, Abdichtung, Abschirmung, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Genau wie der RCS800 ist der RCS890 als 8-mm-Rundstecker konzipiert, was im Gegensatz zu rechteckigen Anschlüssen eine effektivere Platzausnutzung erlaubt und gegenüber vergleichbaren Steckverbindern für eine erhöhte Strombelastbarkeit sorgt. Natürlich wurde der RCS890 auch mit den anderen innovativen Sicherheitssystemen ausgestattet, die bereits den guten Ruf des RCS800 begründen:

  • Zweistufiger Trennvorgang mit zeitverzögerter Entriegelung. Ein Abziehen des unter Spannung stehenden Steckers ist nicht möglich. Unfälle aufgrund von Stromschlägen oder Funkenschlag werden so vermieden.
  • Einzigartige integrierte elektrische Verriegelung und sekundäre Gehäuseverriegelung (CPA), die ein 100-prozentig sicheres Verrasten der Steckverbindung garantiert.

Zusätzlich trägt die extrem kompakte und robuste Schiebehülse des RCS890 dazu bei, die Steckverbindung mit einem Handgriff auf einfache und sichere Art herzustellen.

Zu den neuen Verbesserungsmaßnahmen des RCS890, die auch in den RCS800 eingebunden werden, gehören weitere Optimierungsprozesse, mit denen höchste Dichtungseigenschaften erreicht werden sollen. Einzigartig in diesem Marktsegment ist auch die von FCI angewandte Abdichtung auf zwei Ebenen: individuelle Abdichtung der Kontaktpaare sowie globale Abdichtung im gesteckten Zustand. Folglich sind die Steckverbinder/Geräteanschlüsse RCS800 & RCS890 während der Service- und Wartungsarbeiten abgedichtet, selbst wenn sie getrennt werden. Die Steckverbinderlösungen bieten einen kombinierten Schutz. Sie sind berührungssicher (IP2xB) und auch hinreichend gegen äußere Einflüsse geschützt (IPX9K, IP67). Darüber hinaus sind die Steckverbinder RCS800 und RCS890 für noch mehr Schutz vor Lichtbögen, Kurzschlüssen und Wassereintritt sowohl in gestecktem als auch ungestecktem Zustand abgedichtet.

Hohe Spannungsniveaus machen aber auch die strenge Kontrolle der elektromagnetischen Störfelder erforderlich. Deshalb wurde bei der Entwicklung des RCS890 auch eher auf eine Gesamtabschirmung anstatt auf einzeln gegeneinander abgeschirmte Leitungen zurückgegriffen. Ein Abschirmgeflecht, das mit Schellen und einem Metallring gesichert ist, umhüllt die gesamte Stecker-/Kabel Schnittstelle, bzw. den Leitungssatz. Des Weiteren ist das einfache Montagesystem, das diese Art der Abschirmung mit sich bringt, im Vergleich zur Einzelabschirmung wesentlich wettbewerbsfähiger (unter anderem schnellere, einfachere und sichere Konfektion).

Die in Zusammenarbeit mit Renault/Nissan entwickelten Steckverbinder RCS890 und RCS800 spiegeln die Tatsache wieder, dass das Elektroauto nunmehr als marktreif gilt. Entscheidend dabei ist, dass Erstausrüster und deren Lieferanten jetzt unmittelbar von den in den Montagelinien und auf der Straße gesammelten Erfahrungen mit Elektromobilität und den daraus errungenen Kenntnissen profitieren können. Doch während sich der Markt für Elektroautos schnell entwickelt, bleiben die Zukunftsprognosen hinsichtlich Akzeptanz und Ausbreitung von Elektromobilität und die damit verbundene Zielausrichtung noch ungewiss. Studien deuten darauf hin, dass bis 2015 weltweit zwischen 500.000 und 1.000.000 Fahrzeuge verkauft werden könnten. Dabei werden jedoch zahlreiche Faktoren die tatsächlichen Zahlen bedeutsam beeinflussen. So spielen Kriterien wie der Ölpreis, die Einrichtung von Schnelllade-Infrastrukturen, die Unterstützung durch die Regierung und Bereitstellung von finanziellen Mitteln bei der Förderung der Verbraucherakzeptanz für Elektroautos, die zum heutigen Zeitpunkt gegenüber konventionell angetriebenen Fahrzeugen noch eine recht begrenzte Autonomie bieten, ganz sicher eine ausschlaggebende Rolle.

Erschwerend hinzu kommt das Fehlen eines Konsens hinsichtlich der Aufstellung weithin anerkannter Standards für die Steckergestaltung. Gegenwärtig beschreiten verschiedene Regionen und technologische Cluster von Erstausrüsterunternehmen noch gesonderte Entwicklungswege. Die Ausnahme bildet hierbei jedoch der Bereich der Ladestecker, in dem deutlich eine stärkere Harmonisierung angestrebt wird. FCI hat bereits mit der serienmäßigen Fertigung eines zu dem Typ 1 gehörenden Ladesteckers (EV-PLUG-16/32 A) begonnen, der den Normen SAE J1772 und IEC 62192-1 voll entspricht. Hierbei handelt es sich um eine einphasige 16-32 A 7,4 kW Ladesteckerlösung, die langsames Laden zulässt und in Japan und Nordamerika zu den am häufigsten gewählten Optionen zählt. Eine „Typ-2“-Ladesteckvorrichtung (EV-PLUG-16/63 A) steht ebenfalls zur Verfügung. Die 3-phasige 16-63 A 43,5 kW Stecklösung erfüllt die Forderungen des internationalen Standards IEC-62916-2-2 und unterstützt sowohl langsames als auch schnelles Laden. Dieser Ladestecker wird bevorzugt auf dem europäischen Markt eingesetzt.

Angesichts des aufstrebenden, dynamischen und schnelllebigen Marktes strebt FCI weiterhin eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Kunden aus aller Welt an, um Produktlösungen zu entwickeln, die auf die jeweiligen spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind. Diesbezüglich arbeitet FCI auch an weiterreichenden AK-Steckverbinderentwicklungen, die mit den AK-Schnittstellen kompatibel sind, um den spezifischen Ansprüchen im Bereich der Hybrid- und Elektrofahrzeuganwendungen gerecht zu werden.

FCI kann nicht nur auf fachliche Erfahrungen im Bereich der Elektrofahrzeuganwendungen, sondern auch auf eine profunde Kenntnis des Automobilmarkts zurückgreifen. Die Bemühungen des Unternehmens um einen kooperativen Ansatz werden insbesondere durch ein effizientes Programmanagement unterstützt, zu dem auch Tools zählen, die schon in den frühen Stadien der Produktentwicklungsphase Leistungseinschätzungen liefern und Sicherheitslücken aufdecken.

Der Sektor Elektromobilität entwickelt sich immer weiter. In relativ kurzer Zeit haben bahnbrechende Fahrzeuge den Weg vom Zeichenbrett in den Showroom und auf die Straße gefunden. Zahlreiche technische Herausforderungen wurden bereits bewältigt, zu denen auch die Entwicklung von Steckverbindern mit einem Höchstmaß an Sicherheit und Leistungsfähigkeit zählt. Nun da der Markt in eine neue Phase tritt, bleibt abzuwarten, wie schnell die Verbraucher die Elektrofahrzeugtechnologie annehmen. Ein Schlüsselelement, das für die Steigerung der Attraktivität von Elektroautos ausschlaggebend sein wird, stellt die Bereitschaft aller Lieferanten dar, auf die praxisnahen Kenntnisse zu reagieren, die sich aus der Herstellung, Instandhaltung und dem Besitz der ersten Generation von massenproduzierten Nullemissionsfahrzeugen ergeben. Der RCS890 spiegelt diese Lern- und Anpassungsbereitschaft bereits wider und unterstreicht die Entschlossenheit von FCI die Leistung und Flexibilität seines Steckverbinderprogramms für Elektroautos ständig zu verbessern. Dank der bereits festgelegten Bauweise und den z. Zt. laufenden Tests wird der RCS890 mit Start der Serienproduktion Mitte 2012 als neueste Ergänzung in die Familie der „off-the-shelf“-Steckverbindungen aufgenommen und somit zu einem weiteren revolutionären Fortschritt in der Automobiltechnik beitragen.

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