Uncrossing the wires - eine neue Lösung für Hochspannungsverbindungen in Elektrofahrzeugen

Von Marc-Andre Beck, Produkt Manager, HUBER+SUHNER

Die steigende Popularität von Elektro- und Hybridfahrzeuge stellt Automobil-System-Designer vor immer neue und wachsende Herausforderungen. Viele Fahrzeugsysteme müssen über ihren gesamten Lebenszyklus störungssicher und zuverlässig funktionieren. Während Leistungselektronik und Batteriesysteme innerhalb der letzten Jahre erheblich verbessert wurden, müssen selbstverständlich auch Kabel, Verteilereinheiten und Verbindungssysteme den Anforderungen an Qualität, Langlebigkeit und Verlässlichkeit gerecht werden.

HUBER+SUHNER konnte in diesem Zusammenhang auf seine jahrelange Erfahrung in der Verbindungstechnik von Hochspannungssystemen zurückgreifen, um die nächste Generation seines RADOX Automotive Connection Systems (RACS) zu entwickeln. Dieses neue Hochspannungsverbindungssystem gibt es – wie das bereits etablierte RACS – in ein-, zwei- oder dreipoliger Ausführung und ist darüberhinaus auch als Ersatz für Kabelverschraubungen oder vollständig flanschlos erhältlich. Der eigentliche Unterschied ist jedoch die neue Art und Weise, wie das Kabel angeschlossen und abgeschirmt wird. Dies mag zwar nur ein kleiner Unterschied sein, er wird den Konstrukteuren jedoch viel Kopfzerbrechen ersparen.

Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Systementwicklung bestand in der Verbesserung des Schutzes vor Wasserschäden. Schäden an Kabeln entstehen durch Unfälle, Tiere oder schlicht durch Fehlgebrauch. Schnitte oder Risse im Kabel werden in Elektrofahrzeugen grundsätzlich mit Hilfe eines Isolationsüberwachungssystems zwischen Phase und Masse aufgrund des abfallenden Widerstandes erkannt. Die Erkennung scheitert jedoch in Fällen, in denen lediglich die äußere Umhüllung beschädigt ist. In allen heute bekannten Verbindungssystemen kann dies zum Ein- dringen von Wasser in das Elektroniksys- tem und damit zu erheblichen Beeinträchtigungen der gesamten Systemleistung führen.

Die neue Generation der RACS-Produkte verhindert das Auftreten dieses Problems, indem die Anschlüsse in eine Klebesubstanz eingebettet werden. Dies verbessert zusätzlich die Vibrationsbeständigkeit und wirkt darüber hinaus korrosionsver- hütend. Flüssigkeiten kommen nicht mehr mit den Kabelverbindungen in Berührung. Beschädigtes Abschirmungsmaterial kann keine Schäden der Leistungselektronik mehr verursachen.

Neben dem Schutz vor Wasserschäden war die Verhinderung elektromagnetischer Interferenzen (EMI) eine weitere Herausforderung an die Entwicklungsingenieure.

Um elektromagnetische Interferenzen zu verhindern, setzt die heutige Leistungselektronik eine viel größere Abschirmleistung voraus. Ver- bindungselemente sind in Elektrofahrzeugen dabei häufig am schlechtesten abgeschirmt und stellen damit eine der Schwachstellen im System dar. Bei der Entwicklung des neuen RACS wurde auch das berücksichtigt und die Abschirm- Performance erheblich verbessert, indem die Abschirmung rundum (360°) in einen Faradayschen Käfig eingebettet wurde. Dadurch wird der elektrische Widerstand der Abschirmung über die gesamte Pro- duktlebensdauer gering gehalten. Mögliche Korrosionen werden durch die Klebesubstanz verhindert.

Alle Produkte wurden gemäß den Anforderungen der Deutschen Automobilher- stellerindustrie konstruiert und getestet. Alle Tests erfüllten die Voraussetzungen der LV 214 und bestanden die IP69K und IP67 Tests.

Für die Produktentwickler der Kunden von HUBER+SUHNER ist jetzt eine große Bandbreite von Systemlösungen verfügbar – sei es mit oder ohne Flansch. Mit dem Ersatz für Kabelverschraubungen wird ab sofort auch eine Lösung für die Produktion von Prototypen und Kleinserien angeboten und zwar ohne die bisherigen Probleme, die durch brüchiges Abschirmgeflecht und Wassereintritt infolge Vibrationen auftraten.

RACS wird zusammen mit HUBER+SUHNER RADOX® Kabeln mit Querschnitten von 16 bis 120 mm2 (inklusive der neuen ISO Zwischenquerschnitte) geliefert. Kabelschuhe werden mit einem C8 Krimp konfektioniert, um die zulässige Stromstärke zu maximieren und den Widerstand dabei so niedrig wie möglich zu halten. Verbindungsart, Kabellänge und -querschnitte können auf die Bedürfnisse des Kunden abgestimmt werden. Die Technologie ist ab sofort verfügbar und kann in jedem Umfang geordert wer- den. HUBER+SUHNER liefert mit diesen Produkten einen weiteren Beweis seiner zukunftsorientierten Innovationsfähigkeit im Bereich der elektrischen Verbindungstechnik.