Automotive-Relais Hochleistungsrelais: Drei Phasen auf der Leiterplatte schalten

Autor / Redakteur: Markus Bichler * / Kristin Rinortner

Vierfache Power bei einem Achtel der Verlustleistung: Mit dem HE-R bringt Panasonic Industry ein hocheffizientes 40-A-Relais für Systeme mit drei Phasen auf die Leiterplatte. Ab in die EV-Wallboxes damit?

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Hochleistungsrelais: Die für den raschen Ausbau der Ladeinfrastruktur notwendigen Technologien und Komponenten – insbesondere Relais – sind zunehmend gefragt.
Hochleistungsrelais: Die für den raschen Ausbau der Ladeinfrastruktur notwendigen Technologien und Komponenten – insbesondere Relais – sind zunehmend gefragt.
(Bild: Panasonic)

Blicken wir zurück: Ging es um die Handhabung hoher Lasten, stand man in Sachen Relais bei der Anwendungsentwicklung immer vor einigen Fragezeichen, bedeutete hohe Leistung doch zumeist den Einsatz eher großer, eigenständiger Schütze, die als separate Einheiten mit verdrahteten Verbindungen zu einer Steuerplatine zu montieren waren.

Das hieß am Ende: Höhere Bauteil- und Materialkosten, viel Handarbeit und eine bisweilen tönerne Betriebssicherheit, weil jede einzelne Verbindung von der Platine über die Kabel und den Sockel bis hin zur Relaisverbindung nun mal zum Zuverlässigkeitsproblem werden kann.

Mit der Marktreife der Relaisserie HE präsentierte Panasonic Industry vor nicht allzu langer Zeit ein Rezept, wie sich große Strommengen auch auf der Leiterplatte schalten lassen, und zwar robust und energieeffizient.

Lasten von bis zu 120 A für den Typ HE-Y7 – und bis zu 1000 V DC für das HE-V bei Umgebungstemperaturen bis zu 85 °C bei kompakter Bauweise ließen die Entwickler von Hochleistungsanwendungen wie Solarwechselrichter, Kfz-Ladestationen oder Batteriespeichersystemen aufhorchen.

Leiterplattenrelais: Small Box für die Wallbox

Nun vermeldet Panasonic Zuwachs für die HE-Serie: Nach eigenen Angaben des Unternehmens ist das neue HE-R das weltweit erste nach IEC 62955 VDE zertifizierte Leiterplattenrelais, das als Hauptschaltelement in dreiphasigen Systemen eingesetzt werden kann.

Speziell für AC-Ladestationen nach Betriebsart 3, bis 22 kW ausgelegt, hatte man am europäischen Hauptsitz des Unternehmens im bayerischen Ottobrunn mit dem HE-R sicherlich die erhöhte Nachfrage nach zentralen Sicherheits- und Schaltelementen vor Augen, die notwendig sind, um beispielsweise die Ladetechnik spannungsfrei zu schalten.

Jeder der vier Schließer ist ausgelegt für 40 A im serientypischen Umgebungstemperaturbereich bis zu 85°C. Ein optionaler Öffner, ausgeführt als Spiegelkontakt nach IEC 60947-4-1, schaltet Signale bis 10 mA/5 V DC.

Bild 1: 
Das HE-R von Panasonic Industry ist das erste Leiterplattenrelais, das als Hauptschaltelement in dreiphasigen Systemen eingesetzt werden kann.
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Das HE-R von Panasonic Industry ist das erste Leiterplattenrelais, das als Hauptschaltelement in dreiphasigen Systemen eingesetzt werden kann.
(Bild: Panasonic)

Neben der geringen Baugröße von 35mm x 58 mm x 47 mm ist der minimale Energieverbrauch ein zentrales Merkmal der Relais-Serie. Die Spule ist für einen Betrieb mit Pulsweitenmodulation optimiert, bei einer Haltespannung von 35 Prozent Unenn ergibt sich eine niedrige Verlustleistung von nur 490 mW. Positiver Nebeneffekt: Aufgrund der geringeren Abwärme ist in den meisten Fällen keine Lüftung mehr erforderlich.

„Im Zusammenspiel von Größe, Leistung und Robustheit ist das nach VDE zertifizierte HE-R-Relais sicher die optimale Schalt­lösung für moderne und anspruchsvolle AC/DC-Wallbox-Designs“, bringt es Bernd Jaschinski von Panasonic Industry Europe auf den Punkt.

„Der Technologievorsprung des HE-R ermöglicht es, dreiphasige Systeme mit nur einem Relais direkt auf der Leiterplatte zu realisieren – das ist nicht nur für die Wallbox in Garage oder Carport hochinteressant, sondern auch für AC- oder DC-Ladestationen und ganz andere Anwendungsbereiche wie der Industrieautomation oder dem Energy Harvesting.“

Kfz-Ladesysteme: Kontaktabstand einhalten

Für Ladesysteme von Kraftfahrzeugen ist ein Kontaktabstand von mindestens 1,8 mm Pflicht, für viele Anwendungen ist ein elektrisch schützender Abstand von 3 mm vorgeschrieben. Diese Vorgaben übertrifft das HE-R Relais deutlich mit einem Kontaktabstand von 3,6 mm für seine vier Schließer-Brückenkontakte.

Bei verschweißten Hauptkontakten behält der Spiegelkontakt eine Öffnung von mindestens 0,5 mm und kann 1 A bei 230 V AC schalten. Diese Konfiguration ist vom VDE für Spiegelkontakte nach der Norm IEC 60947-4-1 zertifiziert.

Da der Hilfskontakt über einen separaten Betätiger geschaltet wird, ist er vom Kontaktsatz galvanisch getrennt – seine Anschlüsse sind parallel zu den Spulenanschlüssen nach außen geführt. Im Zusammenspiel mit dem großzügigen Kontaktabstand empfiehlt sich das HE-R dadurch als zuverlässige Komponente für moderne Ladesäulen- und Wallboxtechnologie.

* Markus Bichler ist Senior Marketing Manager bei Panasonic Industry Europe in Ottobrunn.

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