Kompakte Steckverbinder

Dec 24, 2023

Wir stellen einen Hochspannungssteckverbinder vor, der ein hohes Maß an Sicherheit kombiniert mit Vielseitigkeit bei der Integration bietet

Im Transportsektor sind höchste Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen, kompakte Bauweise und hohe Vibrationsfestigkeit entscheidende Merkmale von Steckverbindern, die in verschiedenen Bahn- und E-Mobilitätsanwendungen zum Einsatz kommen. Die Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Produkte ist auch für die Prüf- und Messtechnik von entscheidender Bedeutung.

Stäubli Electrical Connectors entwickelt Steckverbinderlösungen für eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen (EVs) und deren entsprechende Infrastruktur. Das breite Anwendungsspektrum reicht von der Ladetechnik für AGVs, Busse und Schiffe über Batteriekontakte für Zweiräder, LKWs und Bahntechnik bis hin zu kundenspezifischen Prüfsteckern. In allen Anwendungsbereichen sorgen hochwertige Kontakte für eine sichere Stromübertragung auch unter rauen Umgebungsbedingungen und deutliche Sicherheitsverbesserungen im gesamten Fahrzeug.

Stäubli hat seinen neuen Hochspannungssteckverbinder PerforMore vorgestellt, der speziell für den Einsatz im elektrischen Antriebsstrang von Elektro-Serienfahrzeugen entwickelt wurde und auf der Lieferspezifikation LV 215 für Hochspannungskontakte basiert. Der kompakte, bipolare Steckverbinder ist für Spannungen bis zu 1000 V ausgelegt und bietet ein hohes Maß an Sicherheit bei der Verwendung sowie eine hervorragende Vielseitigkeit bei der Integration. PerforMore wurde entwickelt, um den Anforderungen der neuesten Standards gerecht zu werden und bietet Entwicklern mehr Flexibilität und umfangreiche Sicherheitsfunktionen sowie hohe Leistung und Langlebigkeit für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen.

Trotz einer Strombelastbarkeit von 400 A bei einer Umgebungstemperatur von 85 °C verfügt PerforMore über ein kompaktes, platzsparendes Design, was eine effiziente und flexible Nutzung des Bauraums im Fahrzeug ermöglicht. Das 10-mm-Kontaktsystem mit Multilam-Kontakttechnologie sorgt für ein perfektes Gleichgewicht zwischen Größe und Kraftübertragung; Es sorgt für ein dauerhaft zuverlässiges Kontaktsystem und geringe Übergangswiderstände. Dadurch werden Leistungsverluste und die damit verbundene Erwärmung des Steckers minimiert. Um die Nennspannung von 1000V zu erreichen und gleichzeitig die kompakte Bauweise beizubehalten, wurden zusätzliche Schutzwände zwischen den Stiftkontakten integriert.

Der bipolare PerforMore eignet sich für eine Vielzahl von Fahrzeugtypen, die hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern, wie zum Beispiel Hochleistungsautos, elektrische Nutzfahrzeuge wie LKWs und Busse sowie Fahrzeuge mit High-Power-Charging (HPC). Konzipiert für den Einsatz im Antriebsstrang, beispielsweise in Hochvoltbatterien, Wechselrichtern und Hochspannungsverteilereinheiten (HDVU), weist der PerforMore eine hohe Vibrationsfestigkeit auf. Im gesteckten Zustand bietet es mit der Schutzart IP68 und IP69 nach IEC 60529 den höchsten Schutz gegen das Eindringen von Wasser. Die hochwertige EM-Abschirmung wurde mit einer hohen Anzahl an Kontaktpunkten gleichmäßig verteilt um den Leistungskontakt hergestellt. Diese 360°-Abschirmung verhindert Störaussendungen und schützt das System zuverlässig vor Störungen.

Dank eines integrierten Hebels, der eine schnelle Verriegelung gewährleistet, lässt sich PerforMore schnell und einfach installieren. Zum Einführen wird der Hebel bis zum Anschlag geöffnet und zum Verriegeln dann einfach nach unten gedrückt. Dank des zweistufigen Verriegelungssystems ist die Entnahme sicher und benutzerfreundlich. Eine Hochspannungs-Interlock-Schleife (HVIL) überwacht die Verbindung; Wenn es nicht verbunden ist, sendet es ein Signal an die Steuereinheit, die das System von der Stromversorgung trennt.

Im ersten Schritt des Trennvorgangs wird der Hebel geöffnet, bis er leicht blockiert ist, was bedeutet, dass die HVIL nun unterbrochen ist. Der zweite Schritt besteht darin, einen Knopf oben am Stecker zu drücken, um den Hebel vollständig zu öffnen und den Stecker zu trennen. Dieser Mechanismus gewährleistet ein Zeitintervall zwischen der Trennung der HVIL- und Leistungskontakte. Die Leistungskontakte werden erst im zweiten Schritt des Entriegelungsvorgangs gelöst, um den Anwender vor unbeabsichtigtem Lösen unter Last und daraus resultierenden Lichtbögen zu schützen. Bei hohen Spannungen können Lichtbögen schwere Verletzungen verursachen; Der Schutz der Nutzer hat daher höchste Priorität.

Im nicht angeschlossenen Zustand ist der PerforMore IP2X-berührungssicher, um zu verhindern, dass Benutzer spannungsführende Teile berühren. Die mechanische Kodierung mit vier möglichen Kodierungen verhindert zuverlässig Fehlsteckungen, während die Farbkodierung eine eindeutige Zuordnung entsprechender Steckerpaare ermöglicht.

Die Steckerinstallation ist unkompliziert und benutzerfreundlich. Auf der Steckerseite, meist fest verbaut, erfolgt die Verbindung zur Stromschiene oder zum Kabel über eine Schraubverbindung. Dadurch lässt sich die Steckdose flexibel und stufenlos an den Einbauraum, beispielsweise in einem Wechselrichter, anpassen.

An der Buchse, dem Flugstecker, kann Crimpen oder Schweißen erfolgen. Die Montage erfolgt mit vorkonfektionierten Kabeln, die einfach in das Gehäuse eingeführt werden, bis sie spürbar und hörbar einrasten. Eine fehlerhafte Montage ist nicht möglich, da das Kabel nur in einer vorgegebenen Richtung integriert werden kann. Nach dem Schließen des Verschlussdeckels, der ebenfalls bis zum Einrasten in das Gehäuse eingeschoben wird, ist die Montage abgeschlossen.

Der Kabelmontageprozess eignet sich sowohl für die Massenproduktion als auch für die begrenzte Produktion. Nichtmetallisch ummantelte Hochspannungskabel mit Querschnitten von 50–90 mm2 ermöglichen Ströme mit geringem Temperaturanstieg und hohen Spitzenströmen. Im Auslieferungszustand sind die Steckverbinder größtenteils vormontiert und die Kabel können vorkonfektioniert werden; Dies spart Zeit und senkt die Kosten beim Zusammenbau des Fahrzeugs.

Winnijar Kauz ist Global Head of Business E-Mobility beiElektrische Steckverbinder von Stäubli.